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Spindelkasten an Drehmaschinen mit einer mit dem Antrieb und mit der
Bremsvorrichtung kuppelbaren Arbeitsspindel Die Erfindung betrifft einen Spindelkasten
mit einer mit dem Antrieb und mit der Bremsvorrichtung kuppelbaren Arbeitsspindel
an Drehmaschinen, hauptsächlich Schnelläufern, die vorzugsweise in der Serienfertigung
eingesetzt werden.
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Die bekannten und in der Praxis überwiegend verwendeten schnellaufenden
Drehmaschinen sind mit einer Lamellenkupplung im Fuß der Maschine ausgerüstet. Bei
diesen Maschinen muß die Arbeitsspindel nach dem Einspannen des Werkstückes durch
Handeinschaltung der Lamellenkupplung in Umdrehung versetzt und auf Arbeitsgeschwindigkeit
beschleunigt und nach dem Drehvorgang durch Handbetätigung wieder ausgekuppelt werden.
Dies hat die Nachteile, daß infolge der hohen Drehzahl das Öl der Kupplung nach
außen geschleudert wird, so daß sich die Lamellen durch das häufige Schalten und
die trockene Reibung sehr stark erwärmen. Dadurch arbeitet die Kupplung nicht mehr
einwandfrei und muß; da die Kupplung im Fuß der Maschine sitzt, unter besonderen
Schwierigkeiten und großem Zeitaufwand häufig repariert oder ausgewechselt werden.
Weitere Nachteile liegen darin, daß die Kupplung von Hand bedient werden muß und
daß die Arbeitsspindel nach dem Ausschalten der Kupplung eine mehr oder weniger
lange Auslaufzeit benötigt.
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Auch ist das Zusammenwirken von Kupplungs-und Spannelementen bekannt,
bei dem sowohl das Spannen und Entspannen der Werkstücke als auch das Kuppeln mit
einem einzigen Hebel betätigt wird, wobei durch eine Bremsvorrichtung die Spindel
schnell stillgesetzt werden kann. Die Nachteile sind jedoch ebenso groß wie die
vorher geschilderten; denn durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von Maschinenelementen,
wie Hebel, Federn; Muffen, Kugeln usw., wird die Reparaturanfälligkeit vergrößert.
Ferner ist beim Spannen der Werkstücke die Bedienung eines zusätzlichen Hebels erforderlich.
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In einer weiteren bekannten Ausführungsform ist auch das Spannen mit
dem einzigen Bedienhebel der Maschine ermöglicht. Wegen der konstruktiven Trennung
des Spindelstockes mit Arbeitsspindel vom Vorgelegebock mit Antriebsspindel stellt
eine Schaltwelle die Verbindung des am Spindelstock angeordneten Hebelsystems, welches
der Betätigung der Spannzange dient, mit einem am Vorgelegebock angeordneten Hebelpaar,
welches das Bremsen einer Riemenscheibe bzw. deren Kuppeln mit der Antriebswelle
einleitet; her. Dadurch sind zwar die Bedienelemente auf -einen Hebel reduziert,
aber die Trennung der Arbeits- von den Antriebsaggregaten erfordert wiederum eine
Vielzahl von Hebeln, Federn, Kurven usw. Ferner ist es mit dieser Einrichtung nicht
möglich, das Spannen gleichzeitig mit dem Kuppeln und Anlaufen der Arbeitsspindel
durchzuführen, weil die Konuskupplung der Arbeitsspindel sowohl deren Beschleunigung
als auch die Übertragung des Drehmomentes zu übernehmen hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die an sich bekannte Vereinigung
der Handgriffe »Spannen« und »Kuppeln« sowie »Entspannen« und »Entkuppeln« an Drehmaschinen,
bei denen sowohl die Antriebs- als auch Arbeitselemente im Spindelstock untergebracht
sind, durchzuführen, dabei auf jede Anordnung von Handhebeln zum Spannen oder Kuppeln
zu verzichten sowie das gleichzeitige Spannen und Kuppeln zu ermöglichen. Erfindungsgemäß
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Arbeitsspindel in der in an sich bekannter
Weise hohl ausgebildeten, nach dem Einschalten des Motors ständig umlaufenden Hauptspindel
axial verschiebbar gelagert und mit dieser kuppelbar ist. Das Verschieben zum Zwecke
des Kuppelns geschieht mit Hilfe der Reitstockpinole. Hierbei wird die Arbeitsspindel
unter Vermittlung einer Scheibenkupplung in Umdrehung versetzt und alsdann mit einer
nachgiebig angeordneten Zahnkupplung zeitlich nacheinander mit der Hauptspindel
formschlüssig gekuppelt. Mit dem Aufhören des Spanndrucks der Reitstockpinole verschiebt
eine Feder die Arbeitsspindel in entgegengesetzter Richtung, wodurch eine an sich
bekannte Konuskupplung
zu wirken beginnt und die Arbeitsspindel
schnell zum Stillstand bringt. Die Scheibenkupplung verbindet Arbeitsspindel und
Hauptspindel derart nachgiebig zueinander, daß die Arbeitsspindel durch die Scheibenkupplung
nur leicht mitgenommen wird, bis die beiden Spindeln durch die aus einem festen
und einem unter Federwirkung befindlichen Teil bestehende Zahnkupplung zum Zwecke
der Übertragung des Drehmomentes gekuppelt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung schematisch dargestellt. In dem Spindelkasten 1 wird die Hauptspindel
10 über die Riemenscheibe 2 angetrieben. Eine Scheibe 3 ist mit der Hauptspindel
10 fest verbunden und treibt über mehrere Bolzen 4 eine Kupplungsscheibe 5. Die
durch den (nicht gezeichneten) Antriebsmotor eingeleitete Drehbewegung der Hauptspindel
10 und der Kupplungsscheibe 5 wird auch bei Kuppel- oder Spannvorgängen nicht unterbrochen.
In der hohl ausgebildeten Hauptspindel 10 ist eine axial verschiebbare Arbeitsspindel
9 gelagert, die an ihrem dem Reitstock zugewandten Ende einen Aufnahmekopf 20 aufweist,
der in seinen äußeren Konturen als Zentrierkegel21 ausgebildet und in einem mit
der Hauptspindel 10 fest verbundenen Hohlkegel 22 zentrierbar ist. Die unter
dem Druck der Reitstockspitze ineinandergepreßten Kegel und Hohlkegel sind mit einer
Konizität versehen, die ein Festsitzen der Kegel nicht zuläßt und die ein leichtes
Ausdrücken des Kegels aus dem Hohlkegel mittels einer Feder gewährleistet.
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Die Kupplungshälfte 11 einer Zahnkupplung 11, 12 ist am Kopf 20 der
Arbeitsspindel 9 befestigt, während die andere Kupplungshälfte 12 auf dem zylindrischen
Umfang des Hohlkegels 22 derart axial verschiebbar angeordnet ist, daß beim Aufeinandertreffen
der gegenseitigen Zahnspitzen die Kupplungshälfte 12 entgegen der Wirkung von mehreren,
am festen Stellring 13 sich abstützenden Federn 14 ausweicht und beim Einsetzen
der Schnittkraft einrastet. Die Kupplung 11, 12 ist von einer an der Kupplungshälfte
11 befestigten Hülse 16 gegen das Eindringen von Spänen und Schmutz abgedeckt.
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Auf der Arbeitsspindel 9 ist eine Kupplungsscheibe 7 mit einem Kupplungsbelag
8 axial einstellbar angeordnet. Kupplungsscheibe 7 mit Kupplungsbelag 8 stehen in
Wirkverbindung mit der Scheibe 5, die durch Federn 6 abgestützt ist. Am anderen
Ende der Arbeitsspindel ist längseinstellbar ein kegeliger Bremskörper 17 angeordnet,
der mit einem am Spindelkasten fest angeordneten Bremshohlkegel19 und dessen Bremsbelag
18 zusammenwirkt. Nach Beendigung des vorgesehenen Arbeitsganges wird die Reitstockspitze
in Richtung des Pfeiles B bewegt. Dadurch ist einer Feder 15 Gelegenheit gegeben,
die Arbeitsspindel 9 auch in Richtung B zu verschieben, was das Austreten des Zentrierkegels
21 aus. dem Hohlkegel 22, das Entkuppeln der Zahnkupplung 11, 12 und das Lösen des
Kupplungsbelages 8 von der Kupplungsscheibe 5 zur Folge hat. Gleichzeitig wird der
Bremskörper 17 in den Bremshohlkegel 18; 19 gedrängt, wodurch der schnelle Stillstand
der Arbeitsspindel 9 herbeigeführt wird. Wird das Werkstück in das am Kopf 20 befindliche
Aufnahmeelement eingeführt und mit Hilfe der Reitstockspitze gespannt; so überträgt
sich der Zentrierdruckdes Reitstocks über Werkstück und Aufnahmeelement auf den
Kopf 20 der Arbeitsspindel 9, die nunmehr in Richtung des Pfeiles A verschoben.
wird. Hierbei wird der Bremskörper 17 aus dem Bremshohlkegel gedrückt und gibt die
Arbeitsspindel 9 frei. Alsdann wird der Kegel 21 im Hohlkegel 22 zentriert und gleichzeitig
durch Zusammendrücken der Federn 6 die Kuppelverbindung 5, 7, 8 hergestellt. Die
Arbeitsspindel 9 ist in Umdrehung versetzt. Von der axialen Einstellung der Kupplung
5, 7, 8 hängt es ab, daß die Zähne der Zahnkupplung 11, 12 erst dann zum Einrasten
kommen, sobald die Arbeitsspindel durch die Kupplung 5, 7, 8 von Null bis zur Drehzahl
der Hauptspindel 10 beschleunigt ist, weil die wirkenden Zerspanungskräfte die Reibungskräfte
der Kupplung 5, 7, 8 überwiegen und somit nur die Zahnkupplung 11, 12 das Drehmoment
der Hauptspindel 10 auf die Arbeitsspindel 9 übertragen kann.
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Es ist offenbar; daß die einfache Konstruktion der Erfindung die Reparaturanfälligkeit
wesentlich herabsetzt, zumal die Trennung der Beschleunigungselemente von den Leistungsübertragungselementen
besonders kleine Baumaße der Maschinenteile erlaubt. Die Einrichtung unterliegt
bei sorgfältiger Einstellung geringem Verschleiß, ist weitgehend beanspruchungssicher
und bietet durch Verschmelzen der Arbeitsgänge »Spannen« und »Kuppeln« sowie »Entspannen«
und »Bremsen« höchste Produktivität: