DE102018130680A1 - Center support and spindle unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Mittenabstützung (2) zum Abstützen und/oder Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks, eine Spindeleinheit (83) und eine Bearbeitungseinrichtung (80) mit einer Mittenabstützung (2) und/oder einer Spindeleinheit (83), wobei die Mittenabstützung (2) aufweist: ein um eine Achse (M) drehbar gelagertes Spannfutter (4) mit einem Satz Spannsegmente (8a-c) zum Klemmen eines Werkstücks an einem Umfangsbereich, eine hohle Spindelwelle (18) in der der Spannsegmentsatz (8a-c) angeordnet ist, wobei die Spindelwelle (18) an zwei axial voneinander beabstandeten Lagern (38a-b) drehbar in der Mittenabstützung (2) gelagert ist; und eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Spannsegmentsatzes (8a-c), wobei die Betätigungseinrichtung zumindest ein Federelement (20) aufweist, das aufgrund seiner Vorspannung den Spannsegmentsatz (8a-c) zum Klemmen eines Werkstücks schließt, wobei die Betätigungseinrichtung einen Satz Spannkeile (12a-c) aufweist, und jeweils ein Spannkeil (12a-c) zwischen jedem Spannsegment (8a-c) und der Spindelwelle (18) angeordnet ist, wobei jeder Spannkeil (12a-c) eine erste Keilfläche (14a-c) und das zugehörige Spannsegment (8a-c) eine auf der ersten Keilfläche (14a-c) aufliegende zweite Keilfläche (16a-c) aufweist, und wobei die erste und zweite Keilfläche (14a-c, 16a-c) plan sind und/oder planparallel sind.The invention relates to a center support (2) for supporting and / or clamping a workpiece to be machined, a spindle unit (83) and a processing device (80) with a center support (2) and / or a spindle unit (83), the center support (2 ) has: a chuck (4) rotatably mounted about an axis (M) with a set of clamping segments (8a-c) for clamping a workpiece on a peripheral area, a hollow spindle shaft (18) in which the clamping segment set (8a-c) is arranged , wherein the spindle shaft (18) is rotatably mounted on two axially spaced bearings (38a-b) in the center support (2); and an actuating device for actuating the clamping segment set (8a-c), the actuating device having at least one spring element (20) which, due to its preload, closes the clamping segment set (8a-c) for clamping a workpiece, the actuating device comprising a set of clamping wedges (12a-12) c), and a clamping wedge (12a-c) is arranged between each clamping segment (8a-c) and the spindle shaft (18), each clamping wedge (12a-c) having a first wedge surface (14a-c) and the associated clamping segment (8a-c) has a second wedge surface (16a-c) resting on the first wedge surface (14a-c), and wherein the first and second wedge surfaces (14a-c, 16a-c) are flat and / or are plane-parallel.
Description
Die Erfindung betrifft eine Mittenabstützung und eine Spindeleinheit für eine Bearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, sowie eine Bearbeitungseinrichtung mit einer solchen Mittenabstützung und/oder Spindeleinheit.The invention relates to a center support and a spindle unit for a processing device for processing workpieces, and a processing device with such a center support and / or spindle unit.
Zur sicheren Bearbeitung von langen Werkstücken oder zur Endenbearbeitung werden Lünetten oder Setzstöcke verwendet, die das zu bearbeitende Werkstück mittig bzw. beabstandet zu den Werkstückenden abstützen bzw. halten. Eine Mittenantriebsmaschine ist beispielsweise bekannt aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Mittenabstützung und Spindeleinheit für eine Bearbeitungseinrichtung, eine Bearbeitungseinrichtung mit einer solchen Mittenabstützung und/oder einer solchen Spindeleinheit, und ein Verfahren für eine Bearbeitungseinrichtung bereitzustellen, die bzw. das ein präzises Fixieren für ein maßgenaues Bearbeiten eines Werkstücks ermöglichen.It is an object of the invention to provide an improved center support and spindle unit for a processing device, a processing device with such a center support and / or such a spindle unit, and a method for a processing device, which enable precise fixing for precise machining of a workpiece .
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 9, 14 bzw. 15 gelöst.This object is achieved with the features of claims 1, 9, 14 and 15, respectively.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements are the subject of the dependent claims.
Gemäß Anspruch 1 wird eine Mittenabstützung zum Abstützen und/oder Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks bereitgestellt. Die Mittenabstützung weist ein um die Drehachse der Mittenabstützung drehbar gelagertes Spannfutter mit einem Satz Spannsegmente zum Klemmen eines Werkstücks an einem Umfangsbereich auf. Zum Einspannen bzw. Lösen eines Werkstücks können die Spannsegmente einem Werkstück radial zugestellt bzw. radial von einem Werkstück entfernt werden. Der Spannsegmentsatz ist in einer hohlen Spindelwelle (Hohlwelle) des Spannfutters angeordnet. Dabei ist die Spindelwelle an zwei axial voneinander beabstandeten Lagern drehbar in der Mittenabstützung gelagert. Vorzugsweise ist die Mittenabstützung bzw. das Spannfutter nicht angetrieben, d.h. das Spannfutter wird passiv bewegt. Wird beispielsweise ein Werkstückende in einer angetriebenen Hauptspindel einer Bearbeitungseinrichtung eingespannt und gedreht, so wird die Welle der Mittenabstützung (in der das Werkstück zusätzlich eingespannt ist) um die Drehachse der Mittenabstützung angetrieben.According to claim 1, a center support for supporting and / or clamping a workpiece to be machined is provided. The center support has a chuck rotatably mounted about the axis of rotation of the center support with a set of clamping segments for clamping a workpiece on a peripheral region. For clamping or releasing a workpiece, the clamping segments can be fed radially to a workpiece or removed radially from a workpiece. The clamping segment set is arranged in a hollow spindle shaft (hollow shaft) of the chuck. The spindle shaft is rotatably mounted in the center support on two axially spaced apart bearings. Preferably the center support or chuck is not driven, i.e. the chuck is moved passively. If, for example, a workpiece end is clamped and rotated in a driven main spindle of a processing device, the shaft of the center support (in which the workpiece is additionally clamped) is driven around the axis of rotation of the center support.
Eine selbsttätige Betätigungseinrichtung ist ausgebildet, um zum Einspannen oder Lösen eines Werkstücks im Spannfutter den Spannsegmentsatz zu betätigen. Dazu weist die Betätigungseinrichtung zumindest ein Federelement auf, das aufgrund seiner Vorspannung den Spannsegmentsatz zum Klemmen eines Werkstücks schließt. Beispielsweise können Druckfedern oder alternativ Tellerfedern verwendet werden. Insbesondere kann durch das Einsetzen von Federelementen mit passenden Federstärken die auf ein Werkstück wirkende Klemmkraft der Betätigungseinrichtung einfach und kostengünstig eingestellt bzw. verändert werden.An automatic actuating device is designed to actuate the clamping segment set for clamping or releasing a workpiece in the chuck. For this purpose, the actuating device has at least one spring element which, due to its pretension, closes the clamping segment set for clamping a workpiece. For example, compression springs or alternatively disc springs can be used. In particular, by using spring elements with suitable spring strengths, the clamping force of the actuating device acting on a workpiece can be set or changed simply and inexpensively.
Die Betätigungseinrichtung weist weiterhin einen Satz Spannkeile auf, wobei jeweils ein Spannkeil zwischen der Spindelwelle und jedem Spannsegment angeordnet ist. Jeder Spannkeil weist eine erste Keilfläche auf und das zugehörige Spannsegment eine auf der ersten Keilfläche aufliegende zweite Keilfläche. Das Verschieben der beiden Keilflächen gegeneinander bewirkt einen gleichmäßigen radialen Hub bzw. eine radiale Bewegung der Spannsegmente zum Einspannen bzw. Lösen eines zu bearbeitenden Werkstücks. Vorzugsweise wird wie nachfolgend beschrieben die radiale Bewegung der Spannsegmente durch das axiale Verschieben der Spannkeile bewirkt, d.h. die Spannsegmente werden nicht axial verschoben bzw. die Spannsegmente sind in axialer Richtung in der Mittenabstützung fixiert. Durch die (axiale) Bewegung der Spannkeile in Richtung ihrer Keilspitze wird eine radiale Bewegung (Spannhub) der Spannsegmente zur Achse der Mittenabstützung bewirkt, so dass ein Werkstück vom Spannsegmentsatz eingeklemmt wird. Vorzugsweise wird umgekehrt durch die (axiale) Bewegung der Spannkeile in entgegengesetzter Richtung zur Keilspitze eine radiale Bewegung der Spannsegmente weg von der Achse der Mittenabstützung bewirkt, so dass ein im Spannsegmentsatz eingeklemmtes Werkstück gelöst wird.The actuating device furthermore has a set of clamping wedges, one clamping wedge each being arranged between the spindle shaft and each clamping segment. Each clamping wedge has a first wedge surface and the associated clamping segment has a second wedge surface resting on the first wedge surface. Moving the two wedge surfaces against each other causes a uniform radial stroke or a radial movement of the clamping segments for clamping or releasing a workpiece to be machined. Preferably, as described below, the radial movement of the clamping segments is brought about by the axial displacement of the clamping wedges, i.e. the clamping segments are not axially displaced or the clamping segments are fixed in the axial direction in the center support. The (axial) movement of the clamping wedges in the direction of their wedge tip causes a radial movement (clamping stroke) of the clamping segments to the axis of the center support, so that a workpiece is clamped by the clamping segment set. Conversely, the (axial) movement of the clamping wedges in the opposite direction to the wedge tip preferably causes a radial movement of the clamping segments away from the axis of the center support, so that a workpiece clamped in the clamping segment set is released.
Die erste Keilfläche und zweite Keilfläche sind vorteilhaft plan ausgebildet und/oder sind planparallel. Wenn die Keilflächen plan sind bzw. die Keilflächen keine Krümmung aufweisen, wird ein Verdrehen der Spannsegmente gegen die Spannkeile (um die Drehachse der Mittenabstützung) verhindert. D.h. die Planarität der Keilflächen sichert die Position der Keilflächen zueinander und gewährleistet, dass die ersten und zweiten Keilflächen zu jedem Zeitpunkt vollflächig aneinander anliegen und damit die (radialen) Spannkräfte stets gleichmäßig auf die gesamte Fläche der ersten/zweiten Keilflächen verteilt sind. Die Spannkräfte werden damit sicher über die plan aufeinander liegenden (Keil)Flächen von den Spannsegmenten über die Spannkeile auf die Innenfläche der hohlen Spindelwelle übertragen, wodurch ein eingespanntes Werkstück sicher in der Mittenabstützung fixiert und präzise bearbeitet werden kann.The first wedge surface and the second wedge surface are advantageously designed to be plane and / or are plane-parallel. If the wedge surfaces are flat or the wedge surfaces have no curvature, twisting of the clamping segments against the clamping wedges (around the axis of rotation of the center support) is prevented. I.e. The planarity of the wedge surfaces ensures the position of the wedge surfaces with respect to one another and ensures that the first and second wedge surfaces are in full contact with one another at all times and thus the (radial) clamping forces are always distributed uniformly over the entire surface of the first / second wedge surfaces. The clamping forces are thus safely transmitted via the flat (wedge) surfaces from the clamping segments via the clamping wedges to the inner surface of the hollow spindle shaft, whereby a clamped workpiece can be securely fixed in the center support and machined precisely.
Die (ersten und zweiten) Keilwinkel verlaufen unter einem Winkel geneigt zur Drehachse der Mittenabstützung. Vorzugswiese weisen die Keilflächen zur Achse der Mittenabstützung einen Winkel zwischen 4° und 20° auf, vorzugsweise einen Winkel zwischen 5° bis 8°, 8° bis 10°, 10° bis 12°, 12° bis 15°, oder 15° bis 20°. Wie oben beschrieben werden durch die beiden Keilflächen und über die axiale Bewegung der Spannkeile die Spannsegmente radial bewegt (Spannhub). Durch den Keilwinkel lässt sich der Spannhub, d.h. die radiale (Spann-)Bewegung der Spannsegmente, einstellen. Beispielsweise ist bei einem Keilwinkel von 5° - bei gleicher axialer Bewegung der Spannkeile - der Spannhub geringer, als bei einem Keilwinkel von z.B. 15°.The (first and second) wedge angles are inclined at an angle to the axis of rotation of the center support. Preferred meadow, the wedge surfaces to the axis of the center support at an angle between 4 ° and 20 °, preferably one Angles between 5 ° to 8 °, 8 ° to 10 °, 10 ° to 12 °, 12 ° to 15 °, or 15 ° to 20 °. As described above, the clamping segments are moved radially by the two wedge surfaces and the axial movement of the clamping wedges (clamping stroke). The clamping stroke, ie the radial (clamping) movement of the clamping segments, can be set using the wedge angle. For example, with a wedge angle of 5 ° - with the same axial movement of the clamping wedges - the clamping stroke is less than with a wedge angle of 15 °, for example.
Bevorzugt weist die Mittenabstützung bzw. die Betätigungseinrichtung einen Spannzylinder auf, wobei die Spannkeile am Spannzylinder angeordnet sind, insbesondere einteilig mit dem Spannzylinder ausgebildet sind. Der Spannzylinder kann zwischen Spindelwelle und Spannsegmenten angeordnet sein, so dass die Spannkeile wie oben beschrieben zwischen Spindelwelle und Spannsegmenten liegen. Beispielsweise sind die Spannkeile an einem umlaufenden Spannzylinder angeordnet, wobei die Spannkeile axial (parallel zur Achse der Mittenabstützung) aus dem Spannzylinder herausragend ausgebildet sind. Der Spannzylinder verbindet alle Spannkeile und ist insbesondere einteilig mit den Spannkeilen ausgebildet, so dass die Mittenabstützung weniger Einzelteile aufweist und damit die Wartung/Handhabung erleichtert wird.The center support or the actuating device preferably has a tensioning cylinder, the tensioning wedges being arranged on the tensioning cylinder, in particular being formed in one piece with the tensioning cylinder. The clamping cylinder can be arranged between the spindle shaft and clamping segments, so that the clamping wedges are located between the spindle shaft and the clamping segments as described above. For example, the clamping wedges are arranged on a revolving clamping cylinder, the clamping wedges projecting axially (parallel to the axis of the center support) from the clamping cylinder. The tensioning cylinder connects all the tensioning wedges and is in particular formed in one piece with the tensioning wedges, so that the center support has fewer individual parts and thus maintenance / handling is made easier.
Besonders bevorzugt ist der Spannzylinder so ausgebildet, dass die Spannkeile radial zur (Dreh)Achse der Mittenabstützung flexibel bzw. leicht elastisch sind. Dadurch wird gewährleistet, dass die Spannkeile beim Klemmen eines Werkstücks vollflächig an der Innenseite der Spindelwelle aufliegen bzw. anliegen, insbesondere plan aufliegen. Insbesondere sind die Spannkeile in radialer Richtung flexibel, so dass beim Klemmen eines Werkstücks die erste Keilfläche auf der zweiten Keilfläche plan aufliegt. Mittels der flexiblen Spannkeile können radiale Ungenauigkeiten ausgeglichen werden, so dass stets eine optimale Kraftübertragung zwischen den Spannsegmenten und der Spindelwelle gewährleistet ist. Vorzugsweise ist die Spindelwelle aus einem hochverschleißfesten Material ausgebildet, insbesondere hochverschleißfest gegen adhäsiven Verschleiß. The clamping cylinder is particularly preferably designed such that the clamping wedges are flexible or slightly elastic radially to the (rotary) axis of the center support. This ensures that when clamping a workpiece, the clamping wedges lie or lie against the entire surface of the inside of the spindle shaft, in particular lie flat. In particular, the clamping wedges are flexible in the radial direction, so that when a workpiece is clamped, the first wedge surface lies flat on the second wedge surface. Radial inaccuracies can be compensated for by means of the flexible clamping wedges, so that optimal power transmission between the clamping segments and the spindle shaft is always guaranteed. The spindle shaft is preferably made of a highly wear-resistant material, in particular highly wear-resistant against adhesive wear.
Bevorzugt ist die selbsttätige Betätigungseinrichtung ausgebildet, die Spannkeile und/oder den Spannzylinder in axialer Richtung in eine Schließstellung zu verschieben, so dass sich der Spannsegmentsatz zum Klemmen eines Werkstücks schließt. Insbesondere ist die selbsttätige Betätigungseinrichtung ausgebildet, die erste Keilfläche gegen die zweite Keilfläche zu verschieben, so dass sich der Spannsegmentsatz zum Klemmen eines Werkstücks schließt.The automatic actuating device is preferably designed to move the clamping wedges and / or the clamping cylinder in the axial direction into a closed position, so that the clamping segment set closes for clamping a workpiece. In particular, the automatic actuating device is designed to move the first wedge surface against the second wedge surface, so that the clamping segment set closes for clamping a workpiece.
Zum Lösen der Spannsegmente bzw. des Spannfutters kann die Mittenabstützung einen Aktuator aufweisen, der auf das zumindest eine Federelement wirkt. Der Aktuator ist in der Mittenabstützung, insbesondere in einem drehfesten/feststehenden Gehäuses der Mittenabstützung, verschiebbar gelagert. Vorzugsweise ist der Aktuator hydraulisch betätigbar. Beispielsweise weist der Aktuator einen Ringkolben auf, wobei der Aktuator den Ringkolben zum Betätigen der Spannkeile bzw. des Spannzylinders in eine Offenstellung gegen die Vorspannung des zumindest einen Federelements betätigt, so dass sich der Spannsegmentsatz (zum Lösen eines Werkstücks) öffnet. Insbesondere weist der Aktuator einen scheibenförmigen Ringkolben auf. Durch die geringe axiale Ausdehnung eines Ringkolbens wird die axiale Ausdehnung bzw. Höhe der Mittenabstützung ebenfalls klein gehalten. Bei einer hydraulischen Betätigung des Aktuators können Drücke zwischen 80 bar und 200 bar angewendet werden, entsprechend angepasst an die Federkräfte der verwendeten Federelemente der Betätigungseinrichtung. Bevorzugt wirkt der Aktuator über den Spannzylinder auf den Spannsegmentsatz. Wenn z.B. der Spannzylinder bzw. die Spannkeile mittels des Aktuators axial entgegen der Richtung der Keilspitzen der Spannkeile gegen die Federkraft verschoben werden, lösen sich die Spannsegmente vom eingespannten Werkstück, so dass das Werkstück aus der Mittenabstützung entnommen werden kann.To release the clamping segments or the chuck, the center support can have an actuator which acts on the at least one spring element. The actuator is slidably mounted in the center support, in particular in a non-rotatable / fixed housing of the center support. The actuator can preferably be actuated hydraulically. For example, the actuator has an annular piston, the actuator actuating the annular piston to actuate the clamping wedges or the clamping cylinder in an open position against the pretensioning of the at least one spring element, so that the clamping segment set (for releasing a workpiece) opens. In particular, the actuator has a disk-shaped ring piston. Due to the small axial expansion of an annular piston, the axial expansion or height of the center support is also kept small. When the actuator is actuated hydraulically, pressures between 80 bar and 200 bar can be used, correspondingly adapted to the spring forces of the spring elements of the actuating device used. The actuator preferably acts on the clamping segment set via the clamping cylinder. If e.g. If the clamping cylinder or the clamping wedges are moved axially against the spring force by the actuator against the direction of the wedge tips of the clamping wedges, the clamping segments detach from the clamped workpiece, so that the workpiece can be removed from the center support.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Mittenabstützung im Bereich des (innenliegenden) Spannsegmentsatzes axial zurückspringend ausgebildet, bzw. die Mittenabstützung weist im Bereich des (innenliegenden) Spannsegmentsatzes eine geringere axiale Ausdehnung auf als im Bereich der (außenliegenden) Spindelwelle und des Spannzylinders. Durch den zurückspringenden Spannsegmentsatz wird in der Mittenabstützung eine zentrale Aussparung gebildet, die vorzugsweise so ausgebildet ist, dass ein Spannfutter einer Hauptspindel - in die ein zu bearbeitendes Werkstück eingespannt ist - möglichst nah an den Spannsegmentsatz herangefahren werden kann bzw. in die Aussparung eintauchen kann. Dadurch können auch sehr kurze Werkstücke in der Mittenabstützung gehalten werden, z.B. zur Endenbearbeitung. Beispielsweise weist die Mittenabstützung (mit Gehäuse) eine axiale Ausdehnung zwischen 80 mm bis 120 mm auf, besonders bevorzugt von oder von etwa 100 mm, und/oder die Mittenabstützung weist im (zentralen) Bereich der Spannsegmente eine axiale Ausdehnung zwischen 20 mm bis 60mm auf, vorzugsweise von oder von etwa 45 mm.According to one embodiment, the center support in the area of the (internal) clamping segment set is designed to spring back axially, or the central support has a smaller axial extent in the area of the (internal) clamping segment set than in the area of the (external) spindle shaft and the clamping cylinder. The recessed clamping segment set forms a central recess in the center support, which is preferably designed so that a chuck of a main spindle - in which a workpiece to be machined is clamped - can be moved as close as possible to the clamping segment set or can be immersed in the recess. This means that even very short workpieces can be held in the center support, e.g. for end processing. For example, the center support (with housing) has an axial extent between 80 mm to 120 mm, particularly preferably from or about 100 mm, and / or the center support has an axial extent between 20 mm to 60 mm in the (central) region of the clamping segments , preferably of or of about 45 mm.
Bevorzugt weist jedes Spannsegment (rückseitige) seitliche Führungen, Führungsnuten bzw. Aussparungen auf, um den zugehörigen Spannkeile aufzunehmen. Die Aussparung ist ausgebildet, den Spannkeil seitlich bzw. in Rotationsrichtung des Spannfutters zu führen und zu stabilisieren. In der Aussparung bzw. Führungsnut liegt die (zweite) Keilfläche des Spannsegments, die mit der (ersten) Keilfläche des Spannkeils zusammenwirkt. Durch die Führungsnut wird die Position der beiden Keilflächen zueinander gegen ein Verschieben gesichert. Zusätzlich wird beim Zusammenbau/Einbau die korrekte Positionierung der Spannkeile und Spannsegmente relativ zueinander in der Mittenabstützung vereinfacht.Each clamping segment preferably has (rear) lateral guides, guide grooves or cutouts in order to accommodate the associated clamping wedges. The recess is designed to guide and stabilize the clamping wedge laterally or in the direction of rotation of the chuck. The (second) lies in the recess or guide groove Wedge surface of the clamping segment, which interacts with the (first) wedge surface of the clamping wedge. The position of the two wedge surfaces relative to one another is secured against displacement by the guide groove. In addition, the correct positioning of the clamping wedges and clamping segments relative to one another in the center support is simplified during assembly / installation.
In Ausgestaltung ist der Spannsegmentsatz austauschbar und/oder entnehmbar montiert. Durch die Verwendung der Spannkeile bzw. Keilflächen ist der maximal mögliche Spannhub der Spannsegmente in radialer Richtung sehr begrenzt. Daher werden an unterschiedliche Durchmesser (Querschnitte) eines zu bearbeitenden Werkstücks angepasste Spannsegmente mit entsprechend ausgestalteten Klemmflächen in der Mittenabstützung eingesetzt.In one embodiment, the clamping segment set is exchangeable and / or removable. By using the clamping wedges or wedge surfaces, the maximum possible clamping stroke of the clamping segments in the radial direction is very limited. Therefore, clamping segments adapted to different diameters (cross sections) of a workpiece to be machined with appropriately designed clamping surfaces are used in the center support.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Spannsegment aus einem Spannschieber und einer mit dem Spannschieber lösbar verbundenen Wechselbacke ausgebildet, wobei an der Rückseite des Spannschiebers die zweite Keilfläche und an der Wechselbacke eine Klemmfläche zum Anliegen am Umfangsbereich eines zu bearbeitenden Werkstücks ausgebildet ist. D.h. um unterschiedliche Werkstücke zu bearbeiten, muss nur die Wechselbacke ausgetauscht werden. Insbesondere ist es für einen Wechsel der Spannsegmente/der Wechselbacke nicht notwendig die erste/zweite Keilfläche voneinander zu trennen, so dass ein Verunreinigung der ersten/zweiten Keilflächen verhindert wird.According to a preferred embodiment, a clamping segment is formed from a clamping slide and an interchangeable jaw which is detachably connected to the clamping slide, the second wedge surface being formed on the back of the clamping slide and a clamping surface for contacting the peripheral region of a workpiece to be machined. I.e. in order to machine different workpieces, only the interchangeable jaw has to be exchanged. In particular, it is not necessary to separate the first / second wedge surfaces from one another for changing the clamping segments / the interchangeable jaw, so that contamination of the first / second wedge surfaces is prevented.
Gemäß einer Ausgestaltung wird eine Bearbeitungseinrichtung mit einer wie oben beschriebenen Mittenabstützung bereitgestellt. Beispielsweise eine Bearbeitungsmaschine mit einer (horizontal oder vertikal ausgerichteter) Hautspindel zum Einspannen eines Werkstücks und dem Werkstück zustellbarem Werkzeug wie Fräs-, Bohr-, Dreh- und/oder Schleifwerkzeug, z.B. bereitgestellt mittels eines Werkzeugrevolvers.According to one embodiment, a processing device with a center support as described above is provided. For example, a processing machine with a (horizontally or vertically aligned) skin spindle for clamping a workpiece and a tool that can be advanced to the workpiece, such as milling, drilling, turning and / or grinding tools, e.g. provided by means of a tool turret.
Nachfolgend wird beispielhaft eine Verwendung der oben beschriebenen Mittenabstützung mit einer Bearbeitungseinrichtung beschrieben. Die Mittenabstützung ist vorteilhaft an einem Maschinengrundkörper der Bearbeitungseinrichtung (z.B. axial verfahrbar) gelagert. Ein zu bearbeitendes Werkstück kann in einer Einspann- und Antriebseinheit (Hauptspindel) der Bearbeitungseinrichtung gehalten werden. Die Antriebsachse der Hauptspindel bzw. die Achse der Mittenabstützung kann horizontal oder bevorzugt vertikal verlaufen. Die Mitten-Einspannung erfolgt an einer hochgenau bearbeiteten Passung (Umfangs-Planfläche), die am zu bearbeitenden Werkstück vor dem Einspannen in der Mittenabstützung - z.B. mit einer Schleifmaschine - erzeugt bzw. geschliffen wurde. Diese Umfangs-Planfläche dient als Referenzfläche für die nachfolgende Bearbeitung in der Bearbeitungseinrichtung. Beim Herstellen der Umfangs-Planfläche wird das Werkstück über Pinolen in Zentrierbohrungen an den Werkstückenden eingespannt und zentriert. Nachfolgend wird das vorbereitete Werkstück zur Wahrung der Maßhaltigkeit ebenfalls über die gleichen Zentrierbohrungen in Pinolen der Bearbeitungseinrichtung ausgerichtet. Damit ist gewährleistet, dass das Werkstück bzw. die Umfangs-Planfläche präzise in der Mittenabstützung positioniert ist und das Werkstück nachfolgend hochgenau bearbeitet werden kann.The use of the center support described above with a processing device is described below by way of example. The center support is advantageously mounted on a machine base of the processing device (e.g. axially movable). A workpiece to be machined can be held in a clamping and drive unit (main spindle) of the machining device. The drive axis of the main spindle or the axis of the center support can run horizontally or preferably vertically. The center clamping is carried out on a high-precision machined fit (circumferential flat surface), which on the workpiece to be machined before clamping in the center support - e.g. with a grinding machine - was produced or ground. This circumferential plane surface serves as a reference surface for the subsequent processing in the processing device. When producing the circumferential plane surface, the workpiece is clamped and centered in the center holes at the workpiece ends. Subsequently, the prepared workpiece is also aligned via the same center holes in the quill of the machining device to maintain dimensional accuracy. This ensures that the workpiece or the circumferential plane surface is precisely positioned in the center support and that the workpiece can subsequently be machined with high precision.
Beispielsweise kann zum Einsetzen bzw. Positionieren des Werkstücks in der Bearbeitungseinrichtung die Mittenabstützung entlang einer Linearführung axial verfahren werden, so dass die Mittenabstützung das Einsetzen des Werkstücks nicht behindert. Zum Einsetzen eines Werkstücks ist die Mittenabstützung bzw. der Spannsegmentsatz in Offenstellung, d.h. der hydraulisch betätigte Aktuator öffnet die Spannsegmente gegen der Vorspannung der Federelemente der Betätigungseinrichtung. Nach dem Einsetzen und Positionieren des Werkstücks wird der Aktuator bzw. der Ringkolben gelöst, so dass die Betätigungseinrichtung mittels der Federelemente den Spannsegmentsatz in eine Schließstellung zum Klemmen des Werkstücks an der Umfangs-Planfläche bewegt. Anschließend kann das Werkstück mittels der Hauptspindel angetrieben und mittels zustellbarer Werkzeuge der Bearbeitungseinrichtung bearbeitet werden.For example, to insert or position the workpiece in the machining device, the center support can be moved axially along a linear guide, so that the center support does not hinder the insertion of the workpiece. To insert a workpiece, the center support or the clamping segment set is in the open position, i.e. the hydraulically actuated actuator opens the tensioning segments against the pretensioning of the spring elements of the actuating device. After the workpiece has been inserted and positioned, the actuator or the annular piston is released, so that the actuating device uses the spring elements to move the clamping segment set into a closed position for clamping the workpiece on the circumferential plane surface. The workpiece can then be driven by means of the main spindle and machined by means of adjustable tools of the processing device.
Gemäß einem anderen hier offenbarten Aspekt ist eine Spindeleinheit für eine Bearbeitungseinrichtung bereitgestellt, insbesondere für eine wie oben beschriebene Werkstückbearbeitungseinrichtung. Die Spindeleinheit weist eine in einem Gehäuse drehbar gelagerte Hauptspindelwelle und einen mit der Hauptspindelwelle verbundenen Motorantrieb zum Antreiben der Hauptspindelwelle um eine Antriebsachse auf. An der Hauptspindelwelle ist eine Spanneinrichtung mit einem Spannfutter zum Einspannen eines Werkstücks angeordnet. Damit kann mit der Spindeleinheit ein Werkstück eingespannt und z.B. für Fräs- und Bohrarbeiten fixiert oder für Dreharbeiten rotierend angetrieben werden. Sofern nicht anders angegeben beziehen sich die Begriffe „axial“ und „radial“ auf die Antriebsachse der Spindeleinheit.According to another aspect disclosed here, a spindle unit is provided for a machining device, in particular for a workpiece machining device as described above. The spindle unit has a main spindle shaft rotatably mounted in a housing and a motor drive connected to the main spindle shaft for driving the main spindle shaft about a drive axis. A clamping device with a chuck for clamping a workpiece is arranged on the main spindle shaft. A workpiece can be clamped with the spindle unit and e.g. fixed for milling and drilling work or driven in rotation for turning work. Unless otherwise stated, the terms "axial" and "radial" refer to the drive axis of the spindle unit.
In der (hohlen) Hauptspindelwelle ist eine Anschlagspindeleinrichtung koaxial gelagert. Die Anschlagspindeleinrichtung weist eine Anschlagspindel und eine Anschlagspitze auf. Ein Spindelantrieb ist mit der Anschlagspindeleinrichtung verbunden, um die Anschlagspindeleinrichtung axial (entlang der Antriebsachse) zu Verfahren. Beispielsweise wird ein NC- bzw. CNC-Spindelantrieb verwendet. Durch das axiale Verfahren der NC-Anschlagspindeleinrichtung kann die NC-Anschlagspitze in eine gewünschte Sollposition verfahren werden bzw. eine Sollposition kann exakt angefahren werden. Dabei legt die Sollposition der Anschlagspitze wiederum die Position eines zu bearbeitenden Werkstücks bzw. Werkstückendes fest, das an die Anschlagspitze angelegt wird bzw. anliegt. D.h. durch die axial verfahrbare Anschlagspindeleinrichtung kann die (axiale) Position eines zu bearbeitenden Werkstücks in einer Bearbeitungseinrichtung präzise festgelegt werden, insbesondere sowohl bevor als auch nachdem das Werkstück in der Spanneinrichtung bzw. dem Spannfutter der Spindeleinheit eingespannt wird.A stop spindle device is mounted coaxially in the (hollow) main spindle shaft. The stop spindle device has a stop spindle and a stop tip. A spindle drive is connected to the stop spindle device in order to move the stop spindle device axially (along the drive axis). For example, an NC or CNC spindle drive is used. Through the axial movement of the NC stop spindle device the NC stop tip can be moved to a desired target position or a target position can be approached exactly. The target position of the stop tip in turn defines the position of a workpiece or workpiece end to be machined, which is placed or abuts the stop tip. In other words, the axially movable stop spindle device allows the (axial) position of a workpiece to be machined to be precisely defined in a machining device, in particular both before and after the workpiece is clamped in the clamping device or the chuck of the spindle unit.
Mit der beschriebenen Spindeleinheit kann somit ein Werkstück - zusätzlich zum Einspannen und rotierendem Antreiben - axial exakt positioniert werden. Vorzugsweise liegt ein Werkstück auch nach dem Einspannen in der Spanneinrichtung, d.h. während der Werkstückbearbeitung, an der Anschlagspindeleinrichtung bzw. der Anschlagspitze an, so dass auch während der Werkstückbearbeitung die (axiale) Position des Werkstücks gesichert ist bzw. bleibt.With the spindle unit described, a workpiece can - in addition to clamping and rotating driving - be positioned exactly axially. Preferably, a workpiece also lies in the clamping device after clamping, i.e. during workpiece machining, on the stop spindle device or the stop tip, so that the (axial) position of the workpiece is or remains secured even during workpiece machining.
Die Maßgenauigkeit der nachfolgenden Werkstückbearbeitung wird durch das maßgenaue Positionieren mittels der Anschlagspindeleinrichtung deutlich erhöht. Beispielsweise kann bei einer Bearbeitungseinrichtung ein der Anschlagspindeleinrichtung gegenüberliegender Reitstock bzw. eine Pinole mit Zentrierspitze vorgesehen sein, so dass nach dem Positionieren der Anschlagspindeleinrichtung ein Werkstück mittels des Reitstocks an der Anschlagspitze der Anschlagspindeleinrichtung gehalten bzw. zwischen Anschlagspitze und Reitstock eingespannt werden kann. Zur Positionierung weist ein Werkstück vorzugsweise an seinen einzuspannenden Enden jeweils eine Zentrierbohrung zur Aufnahme der Anschlagspitze bzw. einer Zentrierspitze des Reitstocks auf.The dimensional accuracy of the subsequent workpiece machining is significantly increased by the precise positioning by means of the stop spindle device. For example, in the case of a machining device, a tailstock opposite the stop spindle device or a quill with a centering tip can be provided, so that after the stop spindle device has been positioned, a workpiece can be held on the stop tip of the stop spindle device by means of the tailstock or clamped between the stop tip and tailstock. For positioning, a workpiece preferably has a centering hole at its ends to be clamped in, for receiving the stop tip or a centering tip of the tailstock.
Vorzugsweise ist zumindest die Anschlagspindel entkoppelt vom Motorantrieb in der Hauptspindelwelle gelagert, so dass zumindest die Anschlagspindel rotationsfrei in der Hauptspindelwelle gelagert ist. Insbesondere ist zumindest die Anschlagspindel ausschließlich axial verfahrbar bzw. ist nicht-rotierend in der Hauptspindelwelle gelagert. D.h. zumindest die Anschlagspindel ist (in Rotationsrichtung der Antriebsachse) feststehend in der Hauptspindel gelagert. Da die Anschlagspindel vom Motorantrieb und von den beim Rotieren auftretenden radialen Kräften entkoppelt ist, kann die Anschlagspindeleinrichtung noch präziser axial ausgerichtet bzw. positioniert werden. Soll eine drehende Bearbeitung des Werkstücks erfolgen, so weist die Anschlagspindeleinrichtung beispielsweise eine rotierend gelagerte Spitze (wie bei einer Pinole oder wie unten beschrieben) auf und/oder die Anschlagspindeleinheit wird nach dem Einspannen des Werkstücks von diesem zurückgezogen, so dass keine Berührung mehr zum Werkstück gegeben ist.Preferably, at least the stop spindle is decoupled from the motor drive in the main spindle shaft, so that at least the stop spindle is mounted in the main spindle shaft without rotation. In particular, at least the stop spindle can only be moved axially or is non-rotating in the main spindle shaft. I.e. at least the stop spindle is fixed in the main spindle (in the direction of rotation of the drive axis). Since the stop spindle is decoupled from the motor drive and from the radial forces occurring during rotation, the stop spindle device can be aligned or positioned even more precisely axially. If the workpiece is to be rotated, the stop spindle device has, for example, a rotatingly mounted tip (as with a sleeve or as described below) and / or the stop spindle unit is withdrawn from the workpiece after it has been clamped, so that there is no longer any contact with the workpiece given is.
Bevorzugt weist die Spindeleinheit ein Führungsgehäuse auf in dem die Anschlagspindeleinrichtung axial verfahrbar gelagert ist, wobei das Führungsgehäuse mit der Hauptspindelwelle und/oder der Spanneinrichtung drehfest verbunden ist. D.h. das Führungsgehäuse, z.B. ein Führungsrohr, rotiert mit der Hauptspindelwelle mit und ist beispielsweise über einen Spindelflansch mit Hauptspindelwelle und über einen Spannfutterflansch mit dem Spannfutter verbunden. Dabei kann zumindest die Anschlagspindel wie oben beschrieben rotationsfrei im Führungsgehäuse axial verfahren werden.The spindle unit preferably has a guide housing in which the stop spindle device is mounted so that it can move axially, the guide housing being connected to the main spindle shaft and / or the clamping device in a rotationally fixed manner. I.e. the guide housing, e.g. a guide tube rotates with the main spindle shaft and is connected to the chuck, for example, via a spindle flange with the main spindle shaft and via a chuck flange. At least the stop spindle can be moved axially in the guide housing without rotation as described above.
Vorzugsweise weist die Anschlagspindeleinrichtung eine im Führungsgehäuse axial verfahrbar gelagerten Hohlpinole auf, wobei die Hohlpinole an zumindest zwei axial beabstandeten Lagern drehbar an der (feststehenden) Anschlagspindel gelagert ist. Vorzugsweise ist die Anschlagspitze mit der Hohlpinole drehfest verbunden und ragt in Richtung des Spannfutters/einer Spannfutteraufnahmeöffnung der Spindelwelle aus der Hohlpinole heraus. Insbesondere sind die Hohlpinole und das Führungsgehäuse drehfest miteinander verbunden. D.h. die Anschlagspitze rotiert mit Hohlpinole, Führungsgehäuse und Hauptspindelwelle mit, während die Anschlagspindel feststeht. Hauptspindelwelle, Führungsgehäuse, Hohlpinole, Anschlagspindel und Anschlagspitze sind koaxial zueinander angeordnet. Da die Anschlagspitze an den Motorantrieb der Spindeleinheit gekoppelt ist, kann die Anschlagspitze auch während einer Werkstückbearbeitung am Werkstückende angelegt verbleiben und so die Position des Werkstücks auch während der Bearbeitung sichern.The stop spindle device preferably has a hollow quill which is axially displaceably mounted in the guide housing, the quill being rotatably mounted on the (fixed) stop spindle on at least two axially spaced apart bearings. The stop tip is preferably connected to the hollow quill in a rotationally fixed manner and protrudes from the hollow quill in the direction of the chuck / a chuck receiving opening of the spindle shaft. In particular, the hollow sleeve and the guide housing are connected to one another in a rotationally fixed manner. I.e. the stop tip rotates with the hollow sleeve, guide housing and main spindle shaft, while the stop spindle is fixed. The main spindle shaft, guide housing, hollow quill, stop spindle and stop tip are arranged coaxially with each other. Since the stop tip is coupled to the motor drive of the spindle unit, the stop tip can remain attached to the end of the workpiece even during workpiece machining and thus secure the position of the workpiece even during machining.
Gemäß einer Ausgestaltung weist die Spindeleinheit eine Referenziereinrichtung mit einer an der Hohlpinole ausgebildeten Referenzierfläche und einem am Führungsgehäuse ausgebildeten axial beabstandeten Referenzieranschlag auf. Während des Betriebs der Spindeleinheit können (axiale) Längenänderungen der Anschlagspindeleinrichtung bzw. der Anschlagspindel auftreten, z.B. durch Erwärmung. Um diese Änderungen wieder auszugleichen, kann eine Referenzfahrt vorgenommen werden. Dabei wird die Anschlagspindeleinrichtung bzw. die Hohlpinole bis zur Nullposition axial verfahren, d.h. bis die Referenzierfläche am Referenzieranschlag anliegt, so dass die Achse „genullt“ ist.According to one embodiment, the spindle unit has a referencing device with a referencing surface formed on the hollow sleeve and an axially spaced referencing stop formed on the guide housing. During the operation of the spindle unit, (axial) changes in length of the stop spindle device or the stop spindle can occur, e.g. by warming. A reference run can be carried out to compensate for these changes. The stop spindle device or the hollow sleeve is moved axially to the zero position, i.e. until the homing surface rests on the homing stop so that the axis is "zeroed".
Bevorzugt ist das Führungsgehäuse in einem Spanngehäuse der Spannfuttereinrichtung gelagert, wobei das Spanngehäuse zum Einspannen eines Werkstücks axial betätigbar und mit der Hauptspindelwelle drehfest verbunden ist. D.h. das Führungsgehäuse und das Spanngehäuse sind koaxial ausgerichtet und an die Hauptspindelwelle gekoppelt, wobei das Spanngehäuse axial verfahrbar/betätigbar ist und das Führungsgehäuse axial „feststehend“ bzw. fixiert ist. Damit ist eine gleichbleibende axiale Position des Führungsgehäuses in der Spindeleinheit gesichert, wodurch ein exaktes axiales Positionieren der Anschlagspitze gewährleistet wird.The guide housing is preferably mounted in a clamping housing of the chuck device, the clamping housing being axially operable for clamping a workpiece and connected to the main spindle shaft in a rotationally fixed manner. Ie the guide housing and the clamping housing are coaxial aligned and coupled to the main spindle shaft, the clamping housing being axially movable / actuatable and the guide housing being axially “fixed” or fixed. This ensures a constant axial position of the guide housing in the spindle unit, which ensures exact axial positioning of the stop tip.
Vorzugsweise weist der Spindelantrieb einen NC-Motor auf und/oder der Spindelantrieb weist ein Kugelgewindetrieb auf. Beispielsweise ist die Anschlagspindel als Kugelumlaufspindel ausgebildet, die über eine entsprechende vom Motor angetriebene Spindelmutter antreibbar ist. Kugelgewindetriebe weisen eine hohe Positioniergenauigkeit und einen geringen Verschleiß auf.The spindle drive preferably has an NC motor and / or the spindle drive has a ball screw drive. For example, the stop spindle is designed as a ball screw which can be driven via a corresponding spindle nut driven by the motor. Ball screws have high positioning accuracy and low wear.
In Ausgestaltung weist die Anschlagspindeleinrichtung eine Drehmomentstützeinrichtung zum Stützen zumindest der Anschlagspindel gegen (axiale) Drehmomente auf, wobei die Drehmomentstützeinrichtung eine mit der Anschlagspindeleinrichtung (drehfest) verbundene Drehmomentstütze mit zumindest einer Stützrolle und ein mit dem Hauptspindelgehäuse verbundenes Stützgehäuse mit einer Stützrollenführung für die zumindest eine Stützrolle aufweist. Beim axialen Verfahren der Anschlagspindel wird die zumindest eine Stützrolle ebenfalls axial in ihrer Führung verfahren, so dass die parallel zur Arbeitsachse der Hauptspindel verlaufende Führung ein Rotieren bzw. Verdrehen der Anschlagspindel verhindert. Vorzugsweise weist die Drehmomentstütze zumindest zwei axial gegenüberliegende Stützrollen auf, insbesondere zwei um 180° versetzte Stützrollen, und entsprechend zwei gegenüberliegende Stützrollenführungen am Stützgehäuse.In one embodiment, the stop spindle device has a torque support device for supporting at least the stop spindle against (axial) torques, the torque support device having a torque support connected to the stop spindle device (non-rotatably) with at least one support roller and a support housing connected to the main spindle housing with a support roller guide for the at least one support roller having. When the stop spindle is moved axially, the at least one support roller is also moved axially in its guide, so that the guide running parallel to the working axis of the main spindle prevents the stop spindle from rotating or rotating. The torque support preferably has at least two axially opposite support rollers, in particular two support rollers offset by 180 °, and correspondingly two opposite support roller guides on the support housing.
Gemäß einem hier offenbarten Aspekt ist eine Bearbeitungseinrichtung mit einem Grundkörper und einer am Grundkörper gelagerten Spindeleinheit mit Anschlagspindeleinrichtung wie oben beschrieben bereitgestellt. Vorzugsweise weist die Bearbeitungseinrichtung zusätzlich einen am Grundkörper gelagerten, der Spindeleinheit gegenüberliegenden Reitstock auf, wobei ein Werkstück zwischen Anschlagspindeleinrichtung und Reitstock einspannbar ist. Beispielsweise kann ein Reitstock eine Pinole mit Zentrierspitze aufweisen.According to one aspect disclosed here, a processing device with a base body and a spindle unit mounted on the base body with a stop spindle device as described above is provided. Preferably, the machining device additionally has a tailstock mounted on the base body and opposite the spindle unit, a workpiece being clampable between the stop spindle device and the tailstock. For example, a tailstock can have a quill with a centering tip.
Bevorzugt ist der Reitstock axial verfahrbar. So kann ein Werkstück nach dem Positionieren der Anschlagspitze in eine axiale Sollposition durch Verfahren des Reitstocks zwischen der Anschlagspitze und dem Reitstock eingespannt werden. Zusätzlich kann nach dem Einspannen eines Werkstücks in der Spannvorrichtung der Spindeleinheit der Reitstock vom Werkstückende entfernt werden z.B. zur Endenbearbeitung des Werkstücks.The tailstock is preferably axially movable. After positioning the stop tip, a workpiece can be clamped between the stop tip and the tailstock by moving the tailstock. In addition, after clamping a workpiece in the clamping device of the spindle unit, the tailstock can be removed from the workpiece end, e.g. for finishing the workpiece.
Die hierin offenbarte Bearbeitungsvorrichtung sieht vorzugsweise eine vertikale Ausrichtung der Drehachse des Werkstücks bzw. der Antriebsspindeleinheit (Hauptspindeleinheit) auf. In Ausgestaltung kann die Drehachse auch horizontal oder geneigt ausgerichtet sein. Die Bearbeitungseinrichtung kann hierin beschriebene Elemente der Anschlagspindeleinrichtung und/oder der Mittenabstützung in jeder Kombination, Teilkombination oder Unterkombination aufweisen, wie sie vorstehend oder in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind.The machining device disclosed herein preferably sees a vertical alignment of the axis of rotation of the workpiece or the drive spindle unit (main spindle unit). In an embodiment, the axis of rotation can also be aligned horizontally or inclined. The machining device may include elements of the stop spindle device and / or the center support described in any combination, partial combination or sub-combination as disclosed above or in the following detailed description.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird eine Bearbeitungseinrichtung bereitgestellt mit einem Grundkörper, einer am Grundkörper gelagerten Spindeleinheit mit Anschlagspindeleinrichtung wie oben beschrieben, einer am Grundkörper gelagerten Mittenabstützung wie oben beschrieben, und einem am Grundkörper gelagerten der Spindeleinheit gegenüberliegenden Reitstock, insbesondere verfahrbar am Grundkörper gelagerten Reitstock.According to a further embodiment, a processing device is provided with a base body, a spindle unit mounted on the base body with a stop spindle device as described above, a center support mounted on the base body as described above, and a tailstock mounted on the base body opposite the spindle unit, in particular movable tailstock mounted on the base body.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausgestaltung eines Verfahrens zum Einspannen und Bearbeiten eines Werkstücks in einer Bearbeitungseinrichtung beschrieben, wobei die Bearbeitungseinrichtung aufweist: einen Grundkörper; eine am Grundkörper gelagerte Spindeleinheit mit Anschlagspindeleinrichtung wie oben beschrieben; einen am Grundkörper gelagerten der Spindeleinheit axial gegenüberliegenden Reitstock; eine zwischen Spindeleinheit und Reitstock am Grundkörper gelagerte Mittenabstützung wie oben beschrieben.
Das Verfahren weist vorzugsweise auf: Verfahren der einer Anschlagspitze der Anschlagspindeleinrichtung entlang einer Antriebsachse der Spindeleinheit in eine axiale Sollposition; Einsetzen eines Werkstücks zwischen den Reitstock und der Anschlagspitze der Anschlagspindeleinrichtung; Einspannen des Werkstücks durch axiales Verfahren des Reitstocks; Einspannen des Werkstücks in der Mittenabstützung; Einspannen eines Werkstückendes in einem Spannfutter der Spindeleinheit, insbesondere Entfernen des Reitstocks vom Werkstück durch axiales Verfahren; und Bearbeiten des Werkstücks.A preferred embodiment of a method for clamping and machining a workpiece in a machining device is described below, the machining device comprising: a base body; a spindle unit mounted on the base body with a stop spindle device as described above; a tailstock mounted axially opposite the spindle unit on the base body; a center support between the spindle unit and tailstock on the base body as described above.
The method preferably has: moving the one stop tip of the stop spindle device along a drive axis of the spindle unit into an axial desired position; Inserting a workpiece between the tailstock and the stop tip of the stop spindle device; Clamping the workpiece by moving the tailstock axially; Clamping the workpiece in the center support; Clamping a workpiece end in a chuck of the spindle unit, in particular removing the tailstock from the workpiece by axial movement; and machining the workpiece.
Gemäß diesem Verfahren wird ein Werkstück in einem ersten Schritt - durch das Anlegen des Werkstücks an die Anschlagspitze in Sollposition - in eine gewünschte axiale Position gebracht, anschließend in der Mittenabstützung eingespannt und erst abschließend im Spannfutter der Spindeleinheit eingespannt.According to this method, a workpiece is brought into a desired axial position in a first step - by placing the workpiece on the stop tip in the desired position - and then clamped in the center support and only then clamped in the chuck of the spindle unit.
Vorzugsweise ist die Sollposition der Anschlagspindeleinrichtung bzw. Anschlagspitze bestimmt durch eine vorbestimmte (axiale) Einspannposition der Mittenabstützung. Dabei ist die vorbestimmte Einspannposition der Mittenabstützung am Grundkörper bestimmt durch die Position einer am zu bearbeitenden Werkstück angeordneten Referenzfläche bzw. Umfangs-Planfläche. Wenn die (z.B. axial verfahrbare) Mittenabstützung am Grundkörper in der Einspannposition ist, spannt die Mittenabstützung das Werkstück an der Referenzfläche ein bzw. die Spannsegmente der Mittenabstützung liegen an der Referenzfläche an. Vorzugsweise stimmt die Einspannposition der Mittenabstützung mit der Referenzfläche am Werkstück überein, d.h. die Sollposition der Anschlagspitze ist bestimmt durch die axiale Position einer Referenzfläche an einem zu bearbeitenden Werkstück. Damit wird durch das Verfahren der Anschlagspitze in die Sollposition (und das Anlegen des Werkstücks an die Anschlagspitze) gewährleistet, dass ein Werkstück von der Mittenabstützung stets an seiner Referenzfläche bzw. Umfangs-Planfläche gehalten wird.The desired position of the stop spindle device or stop tip is preferably determined by a predetermined (axial) clamping position of the center support. The predetermined clamping position of the center support on the base body is determined by the position of one on machining workpiece arranged reference surface or circumferential plane surface. If the (for example axially movable) center support on the base body is in the clamping position, the center support clamps the workpiece on the reference surface or the clamping segments of the center support rest on the reference surface. The clamping position of the center support preferably coincides with the reference surface on the workpiece, ie the target position of the stop tip is determined by the axial position of a reference surface on a workpiece to be machined. Moving the stop tip into the desired position (and placing the workpiece against the stop tip) ensures that a workpiece is always held on its reference surface or circumferential plane surface by the center support.
Bevorzugt weist das Verfahren vor dem Einsetzen eines Werkstücks den Schritt des Erzeugens einer Referenzfläche (Umfangs-Planfläche / Passung) am Werkstück auf, z.B. mittels Schleifen. Wie oben beschrieben spannt die Mittenabstützung das Werkstück an der Referenzfläche ein. Da ein Werkstück an einer passgenau bearbeiteten Referenzfläche von der Mittenabstützung eingespannt wird, kann die nachfolgende Bearbeitung mit hoher Maßhaltigkeit erfolgen. Insbesondere bildet die Referenzfläche die Referenz bzw. Bezugsfläche für alle nachfolgenden Werkstückbearbeitungen in der Bearbei tungseinrichtung.The method preferably has the step of generating a reference surface (circumferential plane surface / fit) on the workpiece before inserting a workpiece, e.g. by means of grinding. As described above, the center support clamps the workpiece on the reference surface. Since a workpiece is clamped on a precisely machined reference surface by the center support, the subsequent machining can be carried out with high dimensional accuracy. In particular, the reference surface forms the reference surface for all subsequent workpiece machining operations in the machining device.
Besonders bevorzugt wird beim Erzeugen der Referenzfläche das Werkstück über Zentrierbohrungen an seinen Enden fixiert, z.B. in einer Schleifmaschine, wobei beim oben beschriebenen Positionieren und Einspannen eines Werkstücks in der (nachfolgenden) Bearbeitungseinrichtung die Anschlagspitze und der Reitstock in die Zentrierbohrungen eingreifen. D.h. die Einspannposition des Werkstücks bei der Erzeugung der Referenzfläche kann in der nachfolgenden Bearbeitung exakt reproduziert werden. Das Werkstück bzw. die Referenzfläche wird in der Bearbeitungseinrichtung mittels der Zentrierbohrungen exakt ausgerichtet und eingespannt für eine hochgenaue Werkstückbearbeitung.When generating the reference surface, the workpiece is particularly preferably fixed at its ends via center holes, e.g. in a grinding machine, the positioning tip and clamping of a workpiece in the (subsequent) machining device engaging the stop tip and the tailstock in the centering holes. I.e. the clamping position of the workpiece when generating the reference surface can be exactly reproduced in the subsequent machining. The workpiece or the reference surface is precisely aligned in the machining device using the centering holes and clamped for high-precision workpiece machining.
In Ausgestaltung ist die Mittenabstützung axial verfahrbar am Grundkörper gelagert, wobei das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: vor dem Einsetzen des Werkstücks, Verfahren der Mittenabstützung zum Reitstock, so dass eine Zentrierspitze des Reitstocks zumindest teilweise durch die Mittenabstützung hindurch ragt, und nach dem Einspannen eines Werkstücks zwischen Reitstock und Anschlagspindeleinrichtung, Verfahren der Mittenabstützung zu einer oder der Einspannposition und/oder zu einer oder der Referenzfläche am Werkstück, und Einspannen des Werkstücks in der Mittenabstützung. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass die Mittenabstützung während des Einspannens eines Werkstücks aus dem Weg ist bzw. das Einspannen nicht behindert, insbesondere bei längeren Werkstücken.In one embodiment, the center support is axially displaceably mounted on the base body, the method comprising the further steps: before inserting the workpiece, moving the center support to the tailstock so that a centering tip of the tailstock protrudes at least partially through the center support, and after clamping one Workpiece between tailstock and stop spindle device, method of center support to one or the clamping position and / or to one or the reference surface on the workpiece, and clamping the workpiece in the center support. This configuration ensures that the center support is out of the way during the clamping of a workpiece or does not hinder the clamping, in particular with longer workpieces.
Die hierin beschriebenen Elemente der Anschlagspindeleinrichtung und/oder der Mittenabstützung sind in jeder Kombination, Teilkombination oder Unterkombination miteinander kombinierbar und können den Gegenstand eines Anspruchs definieren. Die Kombination, Teil- oder Unterkombination kann sich aus Elementen wie sie vorstehend oder in der detaillierten Beschreibung offenbart sind ergeben.The elements of the stop spindle device and / or the center support described here can be combined with one another in any combination, partial combination or sub-combination and can define the subject matter of a claim. The combination, partial or sub-combination may result from elements as disclosed above or in the detailed description.
Anhand von Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1a-c eine Perspektivansicht, eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Mittenabstützung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, -
2a-d geschnittene Teilansichten der Mittenabstützung von1a-c in Klemmstellung (2a ,2b) und Offenstellung (2c ,2d ), -
3a-b eine Draufsicht und einen Querschnitt eines Teils der Mittabstützung von1a-c , -
4a-b Perspektivansichten eines Spannzylinders und einer Spindelwelle der Mittabstützung von1a-c , -
5 Perspektivansichten des Spannzylinders und der Spannsegmente im montierten und demontierten Zustand, -
6a-f zeigen verschiedene Ansichten eines zweiteiligen Spannsegments für die Mittenabstützung von1a-c im zusammengebauten Zustand, -
7a-g zeigen verschiedene Ansichten des zweiteiligen Spannsegments von6a-f teilweise demontiert, -
8 eine Perspektivansicht einer beispielhaften Bearbeitungseinrichtung mit der Mittenabstützung von1a-c , -
9a-b Perspektivansichten einer Spindeleinheit mit einer Anschlagspindeleinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung, -
10a-c eine Seitenansicht, eine geschnittene Vorderansicht und eine geschnittene Draufsicht eines Teils der Spindeleinheit von9a-b , -
11a-b Perspektivansichten der Anschlagspindeleinheit von9a-b , -
12a-d eine Ansicht von unten, sowie Schnittansichten und eine Detailansicht im unteren Bereich der Spindeleinheit von9a-b , -
13a-b eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht eines Teils einer Spanneinrichtung der Spindeleinheit von9a-b , und -
14a-b eine Perspektivansicht und eine Schnittansicht eines Teils der Anschlagspindeleinrichtung von9a-b , die in dem Teilder Spanneinrichtung von 13a-b angeordnet ist.
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1a- 2 shows a perspective view, a side view and a top view of a center support according to a preferred embodiment,c -
2a-d sectional partial views of the center support of1a-c in clamping position (2a ,2 B) and open position (2c ,2d ), -
3a-b a plan view and a cross section of part of the center support of1a-c , -
4a-b Perspective views of a clamping cylinder and a spindle shaft of the center support from1a-c , -
5 Perspective views of the clamping cylinder and the clamping segments in the assembled and disassembled state, -
6a-f show different views of a two-part clamping segment for the center support of1a-c when assembled, -
7a-g show different views of the two-part clamping segment of6a-f partially dismantled, -
8th a perspective view of an exemplary processing device with the center support of1a-c , -
9a-b Perspective views of a spindle unit with a stop spindle device according to a preferred embodiment, -
10a-c a side view, a sectional front view and a sectional plan view of a part of the spindle unit of FIG9a-b , -
11a-b Perspective views of the stop spindle unit from9a-b , -
12a-d a view from below, and sectional views and a detailed view in the lower region of the spindle unit of9a-b , -
13a-b a perspective view and a sectional view of part of a clamping device of the spindle unit of9a-b , and -
14a-b a perspective view and a sectional view of part of the stop spindle device of9a-b that in the part of the tensioner of13a-b is arranged.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausgestaltung einer Mittenabstützung
In einem Gehäuse
Zwischen den Spannsegmenten
Durch das axiale Verschieben (d.h. parallel zur Achse
Die Spannkeile
An jeweils zwei nebeneinander liegenden Stützsegmenten
Die Mittenabstützung
Um die Spannsegmente
Zum Lösen des betätigten Ringkolbens
Die am Innenumfang und am Außenumfang des Ringkolbens
Wie oben beschrieben wird durch die axiale Bewegung der Spannkeile
Damit dieser Wechsel möglichst schnell und einfach erfolgen kann, sind die Spannsegmente
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausgestaltung einer Hauptspindeleinheit
Um die Anordnung der Anschlagspindeleinrichtung in der Hauptspindeleinheit
Die Anschlagspindeleinrichtung weist zudem eine Drehmomentstütze
Eine Spanneinrichtung der Hauptspindeleinheit
Die Anschlagspindeleinrichtung weist eine Anschlagpinole
Die Anschlaghülse
Nachfolgend wird beispielhaft ein Verfahren zum Einspannen und Bearbeiten eines Werkstücks mit einer Bearbeitungseinrichtung
Vor dem Einspannen eines Werkstücks in der Bearbeitungseinrichtung
Zunächst wird die Anschlagspindeleinrichtung bzw. die Anschlagspitze
Die Sollposition der Anschlagspitze
Anschließend wird das Werkstück über die Zentrierbohrungen zwischen die Anschlagspitze
Abschließend wird das Werkstückende im Spannfutter
Das nun eingespannte Werkstück kann mittels der Werkzeuge der Bearbeitungseinrichtung
Bezugszeichenliste Reference symbol list
- 22nd
- MittenabstützungCenter support
- 44th
- SpannfutterChuck
- 66
- Konsoleconsole
- 77
- Gehäusecasing
- 8a-c8a-c
- SpannsegmentClamping segment
- 1010th
- SpannzylinderClamping cylinder
- 1111
- Flansch SpannzylinderFlange clamping cylinder
- 12a-c12a-c
- SpannkeilWedge
- 13a-c13a-c
- Anlagefläche SpannkeilContact surface clamping wedge
- 14a-c14a-c
- Keilfläche SpannkeilWedge surface clamping wedge
- 16a-c16a-c
- Keilfläche SpannsegmentWedge surface clamping segment
- 1818th
- SpindelwelleSpindle shaft
- 2020th
- DruckfederCompression spring
- 2222
- Bohrung für DruckfederBore for compression spring
- 2424th
- Innenseite/-fläche SpindelwelleInside / surface of spindle shaft
- 2525th
- DrainagebohrungDrainage hole
- 26a-c26a-c
- StützsegmentSupport segment
- 28a-b28a-b
- Rückführschräge SpannzylinderReturn bevel clamping cylinder
- 30a-d30a-d
- Rückführschräge SpannsegmentReturn bevel clamping segment
- 32a-d32a-d
- seitliche Führunglateral guidance
- 3434
- KonterscheibeLock washer
- 3636
- FührungsringGuide ring
- 38a-b38a-b
- Kugellagerball-bearing
- 4040
- RingkolbenRing piston
- 4242
- HydraulikdichtungHydraulic seal
- 4343
- DichtungsaufnahmeSeal holder
- 4444
- PneumatikdichtungPneumatic seal
- 4545
- DichtungsaufnahmeSeal holder
- 4646
- Ringnut HydraulikölRing groove hydraulic oil
- 4848
- Zufuhrkanal HydraulikölHydraulic oil supply channel
- 5050
- Anlagefläche KolbenPiston contact surface
- 5252
- Anlagefläche SpannzylinderContact surface clamping cylinder
- 54a-b54a-b
- Kugelsegment(bogen)Spherical segment (arch)
- 5555
- SchmiernippelGrease nipple
- 5656
- Erster FluideinlassFirst fluid inlet
- 5858
- Zweiter FluideinlassSecond fluid inlet
- 6060
- Dritter FluideinlassThird fluid inlet
- 6161
- SchmierkanalLubrication channel
- 6262
- Öffnung / AussparungOpening / recess
- 64a-c64a-c
- Klemmfläche SpannsegmentClamping surface clamping segment
- 68a-c68a-c
- WechselbackeInterchangeable jaw
- 70a-c70a-c
- SpannschieberCocking slide
- 7272
- Schraubescrew
- 7474
- KeilnutKeyway
- 7575
- SchraubenaufnahmeScrew holder
- 7676
- KeilzapfenWedge pin
- 7777
- SchraubenanlageflächeScrew contact surface
- 7878
- Aussparung für SchraubeCut-out for screw
- 8080
- BearbeitungseinrichtungMachining device
- 8282
- GrundkörperBasic body
- 8383
- HauptspindeleinheitMain spindle unit
- 8484
- HauptspindelMain spindle
- 8585
- Motor/AntriebMotor / drive
- 8686
- Pinole / ReitstockQuill / tailstock
- 8787
- ZentrierspitzeCentering tip
- 88a-b88a-b
- WerkzeugrevolverTool turret
- 9090
- SpannfutterChuck
- 9292
- Gehäusecasing
- 9494
- HohlspannzylinderHollow clamping cylinder
- 9696
- AnschlagspindelStop spindle
- 9797
- AnschlagspitzeStop tip
- 9898
- SpindelmutterSpindle nut
- 9999
- RiemenscheibePulley
- 100100
- NC-MotorNC motor
- 102102
- MotorwelleMotor shaft
- 104104
- ZahnriemenTiming belt
- 106106
- VerbindungsflanschConnecting flange
- 108108
- DrehmomentstützeTorque arm
- 110a-b110a-b
- StützrolleSupport roller
- 112a-b112a-b
- StützrollenführungSupport roller guide
- 114a-b114a-b
- StellschraubeSet screw
- 116116
- SpülmediumanschlussFlushing medium connection
- 118118
- DrehmomentstützgehäuseTorque support housing
- 120120
- Aufnahmeflansch DrehspindelFlange spindle mounting flange
- 121121
- VerbindungsringConnecting ring
- 122122
- SpannfutterflanschChuck flange
- 124124
- ZugrohrDraw tube
- 126126
- Anschlaghülse f. ReferenzfahrtStop sleeve f. Homing
- 127127
- Führungsrohr f. AnschlagGuide tube f. attack
- 128 128
- AnschlaggehäuseStop housing
- 130130
- Anschlagpinole (rotierend)Stop quill (rotating)
- 132132
- RotationsdichtungRotary seal
- 134a-c134a-c
- SchrägkugellagerAngular contact ball bearings
- 136136
- ReferenzieranschlagReferencing stop
- 138138
- ReferenzierflächeReferencing surface
- 140140
- Anschlussgewinde SpannfutterConnection thread chuck
- 142142
- Dichtungpoetry
- 144144
- Schraubescrew
- 145145
- VerbindungsteilConnecting part
- 146146
- Schraubescrew
- 148148
- Bohrung drilling
- AA
- Antriebsachse SpindelwelleDrive shaft spindle shaft
- MM
- Achse MittenabstützungAxis center support
- xx
- Höheheight
- aa
- Winkel KeilflächeAngle wedge surface
- bb
- Winkel KeilaufnahmeAngle wedge mount
- cc
- KolbenhubPiston stroke
- dd
- Spannhub HohlspannfutterCollet chuck stroke
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1510275 B1 [0002]EP 1510275 B1 [0002]
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018130680.6A DE102018130680A1 (en) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | Center support and spindle unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018130680.6A DE102018130680A1 (en) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | Center support and spindle unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018130680A1 true DE102018130680A1 (en) | 2020-06-04 |
Family
ID=70681355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018130680.6A Pending DE102018130680A1 (en) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | Center support and spindle unit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018130680A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2439646A1 (en) * | 1978-10-27 | 1980-05-23 | Fruehauf France | Centring window for lathe - has radially sliding jaws displaced by ram-actuated rods making contact via ramped faces with bar to be turned |
DE102005006123A1 (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-10 | Wera-Werk Hermann Werner Gmbh & Co. Kg | Rotary bearing for a rotationally driven elongated workpiece, in particular for a crankshaft |
EP1510275B1 (en) | 2003-08-29 | 2011-11-30 | Schuster Maschinenbau GmbH | Central drive machine tool |
DE102014204807A1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Erwin Junker Grinding Technology A.S. | Method and device for grinding large crankshafts |
-
2018
- 2018-12-03 DE DE102018130680.6A patent/DE102018130680A1/en active Pending
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