DE102013110054A1

DE102013110054A1 - Spindelkopf einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102013110054A1
Application number: DE201310110054
Authority: DE
Inventors: Manfred Klösener
Original assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Current assignee: ELHA MASCHINENBAU LIEMKE KG; ELHA-MASCHINENBAU LIEMKE KG
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2015-03-12

Abstract

Ein Spindelkopf einer Werkzeugmaschine, mit einer in einem ortsfesten Gehäuse (2), insbesondere eines Mehrspindelkopfes drehbar gelagerten, ein Werkzeug aufnehmenden Werkzeugspindel (3), ist so ausgebildet, dass in einem Hüllbereich der Mantelfläche der Werkzeugspindel (3) mehrere axial und umfänglich zueinander versetzt angeordnete, radial verstellbare und sich an der zugeordneten Wandung des Gehäuses (2) abstützende Verstellelemente (7) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelkopf einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Spindelköpfe sind vorzugsweise Bestandteil von Mehrspindelköpfen, mit denen eine gleichzeitige Bearbeitung von Werkstücken erfolgt, wobei als spangebende Werkzeuge beispielsweise Bohrer zum Einsatz kommen.
Aus unterschiedlichen Gründen, z.B. resultierend aus Temperaturschwankungen bzw. -beeinflussungen, kann die Positionierung der Werkzeuge von einem Sollwert abweichen, was sowohl die Ausrichtung, d.h. eine Winkelverstellung wie auch eine Positionsverstellung, das sogenannte Stichmaß, d.h. der parallele Abstand der Werkzeuge zueinander betrifft.
Zur Positionsverstellung ist es beispielsweise aus der DE 103 29 402 A1 bekannt, die Spindelköpfe eines Mehrspindelkopfes jeweils in einer um eine zentrale Achse drehbare Exzenterbuchse zu lagern und die über eine Verstelleinrichtung zu verdrehen.
Allerdings ist diese Konstruktion nur geeignet für eine Positions-, d.h. eine Stichmaßverstellung. Zur Ausrichtungsverstellung, also zur Korrektur einer Winkelverstellung des Werkzeugs ist diese Konstruktion nicht geeignet.
Dies gilt gleichermaßen für andere bekannte Maßnahmen zur Positionsverstellung, wie einem Nachschleifen von Anpassplatten oder hydraulisch verstellbaren Gehäuseteilen.
Zur Ausrichtungsverstellung sind Systeme bekannt, mit denen über beispielsweise Feinverstellspindeln die Werkzeugspindeln innerhalb des jeweiligen Spindelkopfes geschwenkt werden können, wodurch der Durchmesser einer einzubringenden Bohrung beeinflusst wird.
Eine Kombination der genannten Konstruktionen, um sowohl eine Positions- wie auch eine Ausrichtungsverstellung im Spindelkopf vornehmen zu können, ist nicht bekannt, so dass zur Nutzung des Spindelkopfes, vor allem hinsichtlich einer hohen Passgenauigkeit erforderliche Maßnahmen nicht in dem notwendigen Umfang durchgeführt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spindelkopf der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass sowohl eine achsparallele sowie eine Winkelverstellung der Werkzeugspindel möglich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Spindelkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugt sind in einem umlaufenden Bereich unter gleichem Winkelabstand zueinander angeordnete Verstellelemente vorgesehen, ebenso wie in einem gegenüberliegenden umfänglichen Bereich, die gegenüber den anderen Verstellelementen in Umfangsrichtung versetzt sind, wobei beide Anordnungen von Verstellelementen jeweils eine Reihe bilden.
Unabhängig davon, welche Verstellelemente verstellt werden sollen, ob lediglich die einer Reihe oder beider Reihen, kann eine Verstellung der Werkzeugspindel hinsichtlich ihrer Position oder Ausrichtung erfolgen, ohne dass es einer Nacharbeitung von Komponenten bedarf.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Werkzeugspindel drehbar in einer Aufnahmehülse gelagert, die außenseitig die Verstellelemente trägt, wobei diese Aufnahmehülse die Werkzeugspindel konzentrisch umschließt. D.h., bei einer radialen Verstellung der Verstellelemente werden die eine Baueinheit bildende Aufnahmehülse und die darin gelagerte Werkzeugspindel gleichzeitig und gleichmäßig verstellt.
Die radiale Verstellung der Verstellelemente kann unterschiedlich erfolgen. Beispielhaft sei eine Verstellung über Exzenter, oder radiale Verformung mittels Hydraulik, Pneumatik oder Keilen genannt.
Notwendige Korrekturen, also das Maß der Verstellung kann über die Werkzeugmaschine selbst ermittelt werden. Die Verstellung erfolgt dann durch auf die Verstellelemente einwirkende Spreizelemente, beispielsweise in Form von Keilschrauben, deren erforderliche Umdrehungen durch ein entsprechendes Berechnungsprogramm ermittelt werden.
Prinzipiell denkbar ist jedoch auch, die Verstellelemente manuell zu verstellen, wobei besagte Keilschrauben stirnseitig eine Werkzeugaufnahme aufweisen, beispielsweise einen Innensechskant, in die ein Werkzeug einsteckbar ist.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind die Verstellelemente durch schalenförmige Segmente zumindest in Umfangsrichtung der Aufnahmehülse gehalten, wobei diese Segmente an der außenseitigen Mantelfläche der Aufnahmehülse anliegen.
Eine axiale Fixierung der Verstellelemente kann einerseits durch die Segmente und zumindest für einen Teil der Verstellelemente durch einen umlaufenden Kragen der Aufnahmehülse erfolgen.
Wie erwähnt, sind bei einer Ausführungsvariante der Erfindung die Verstellelemente so ausgebildet, dass eine radiale Verstellung mittels Keilschrauben erfolgt.
Dabei weist das jeweilige Verstellelement ein die Keilschraube mit einem Gewindeabschnitt aufnehmendes Schraubstück und ein davon getrenntes Keilstück auf, in dem die Keilschraube mit einer hinsichtlich ihres Keilwinkels gegensinnigen Keilfläche geführt ist. Bei Drehung der Keilschraube erfolgt eine radiale Aufspreizung des Keilstückes aufgrund der Relativbewegung der Keilschraube zum Verstellelement insgesamt.
Diese Konstruktion zeichnet sich vor allem durch ihre konstruktive und fertigungstechnische einfache Realisierung aus, die überdies noch äußerst robust ist und trotzdem eine feinste Verstellung der Verstellelemente ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Spindelkopf gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt als Einzelheit gezeigt
2 den Spindelkopf in einer perspektivischen Vollansicht
3 eine Einzelheit des Spindelkopfes in montierter Stellung in einer geschnittenen Seitenansicht
4 die Einzelheit nach 3 in nicht montierter Stellung, gleichfalls in einem Längsschnitt
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Einzelheit nach 4.
In den 1 und 2 ist ein Spindelkopf 1 einer Werkzeugmaschine dargestellt, mit einem in einem ortsfesten Gehäuse 2 (3), insbesondere eines Mehrspindelkopfes, drehbar gelagerten Werkzeugspindel 3, die eine Aufnahme 5 für ein Werkzeug, beispielsweise einen Bohrer oder einen Fräser aufweist.
Gemäß der Erfindung sind in einem Hüllbereich der Mantelfläche der Werkzeugspindel 3, also in radialem Abstand dazu mehrere axial und umfänglich zueinander versetzt angeordnete, radial verstellbare und sich an der zugeordneten Wandung des Gehäuses 2 abstützende Verstellelemente 7 vorgesehen.
Diese Verstellelemente 7 werden getragen von einer Aufnahmehülse 6, in der die Werkzeugspindel 3 mittels Wälzlagern 4 drehbar gehalten ist.
Wie insbesondere die 2 sehr deutlich wiedergibt, sind die Verstellelemente 7 zum einen in dem der Werkzeugaufnahme 5 zugewandten Endbereich der Aufnahmehülse 6 und zum anderen im gegenüberliegenden Endbereich angeordnet, wobei jeweils bevorzugt drei, in gleichem Winkelabstand umfänglich verteilt sind.
Dabei sind die einem Endbereich zugeordneten Verstellelemente 7 umfänglich versetzt zu den dem anderen Endbereich zugeordneten, vorzugsweise um 60°.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht jedes Verstellelement 7 aus einem Gewindestück 12 und einem Keilstück 13, die jeweils auf der Außenfläche der Aufnahmehülse 6 aufliegen und konzentrisch dazu gewölbt sind.
Zur Fixierung der Verstellelemente 7 sind schalenförmig ausgebildete ebenfalls konzentrisch zur Aufnahmehülse 6 gewölbte Segmente 11 vorgesehen, die an der Außenfläche der Aufnahmehülse 6 anliegen und Ausnehmungen 18 aufweisen, in denen jeweils die Verstellelemente 7 axial und umfänglich verschiebegesichert einliegen.
Eine axiale Fixierung der der Werkzeugaufnahme 5 zugewandten Verstellelemente 7 erfolgt mittels eines umlaufenden Kragens 10, der an die Aufnahmehülse 6 angeformt ist.
Der radial verstellbare Bereich der Verstellelemente 7 wird durch das jeweilige Keilstück 13 gebildet, das, ebenso wie das Gewindestück 12 vergrößert in der 5 zu erkennen ist. Darin ist auch zu sehen, dass beide durch einen Schlitz 14 stofflich voneinander getrennt sind, jedoch bereichsweise aneinander liegen.
Zur radialen Verstellung des Keilstücks 13 ist ein Spreizelement in Form einer Keilschraube 8 vorgesehen, mit einem Gewindeabschnitt 15, der in ein Innengewinde des Gewindestücks 12 eingedreht ist.
Ein umfänglicher Keilabschnitt 16 der Keilschraube 8, die im Übrigen endseitig eine Werkzeugaufnahme 9 in Form eines Innensechskants (4) aufweist, liegt an einer Keilfläche 17 des Keilstücks 13 an, wobei der Keilabschnitt 16 und die Keilflächen 17 gegensinnig ansteigen.
Bei einer Verdrehung der Spreizschraube 8 erfolgt eine Relativbewegung des Keilabschnittes 16 und der Keilflächen 17 zueinander, in deren Folge das Keilstück 13 radial so aufgespreizt wird, dass die Aufnahmehülse 6 zusammen mit der Werkzeugspindel 3 radial verstellt wird.
Bei gleichzeitiger Aufspreizung von Keilstücken 13 in dem der Werkzeugaufnahme 5 zugewandten Endbereich und der dem gegenüberliegenden Endbereich zugeordneten erfolgt eine Positionsverstellung der Werkzeugspindel 3, d.h. eine Parallelverstellung, während eine Ausrichtungsverstellung der Werkzeugspindel 3 durch Aufspreizung eines sozusagen vorderen oder hinteren Keilstücks 13 möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10329402 A1 [0004]

Claims

Spindelkopf einer Werkzeugmaschine, mit einer in einem ortsfesten Gehäuse (2), insbesondere eines Mehrspindelkopfes drehbar gelagerten, ein Werkzeug aufnehmenden Werkzeugspindel (3), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hüllbereich der Mantelfläche der Werkzeugspindel (3) mehrere axial und umfänglich zueinander versetzt angeordnete, radial verstellbare und sich an der zugeordneten Wandung des Gehäuses (2) abstützende Verstellelemente (7) vorgesehen sind.
Spindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (7) an der Mantelfläche einer Aufnahmehülse (6) anliegen, in der die Werkzeugspindel (3) drehbar gelagert ist.
Spindelkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (7) umfänglich und axial gesichert gehalten sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (7) in Ausnehmungen (18) von außenseitig an der Aufnahmehülse (6) angeordneten schalenförmigen Segmenten (11) gehalten sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (6) auf ihrer einer Werkzeugaufnahme (5) der Werkzeugspindel (3) zugewandten Seite einen umlaufenden Kragen (10) aufweist.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Werkzeugaufnahme (5) zugewandten Endbereich der Aufnahmehülse (6) sowie an dem gegenüberliegenden Endbereich jeweils vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander gleichgerichtet umfänglich verteilt Verstellelemente (7) angeordnet sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (7) und die Segmente (11) konzentrisch gewölbt sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verstellelement (7) ein Gewindestück (12) sowie ein Keilstück (13) aufweist, wobei in ein Innengewinde des Gewindestücks (12) ein Gewindeschaft (15) einer Keilschraube (8) eingedreht ist, die einen Keilabschnitt (16) aufweist, an dem eine gegengerichtet ansteigende Keilfläche (17) des Keilstücks (13) anliegt.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindestück (12) und das Keilstück (13) stofflich voneinander getrennt sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizschrauben (8) achsparallel zur Werkzeugspindel (3) geführt sind.
Spindelkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellelemente (7) hydraulisch oder pneumatisch verstellbar sind.