DE1302431C2

DE1302431C2 - Bohr- und fraeseinheit mit werkzeugspeicher

Info

Publication number: DE1302431C2
Application number: DE19621302431D
Authority: DE
Inventors: Richard 7950 Biberach Kaiser
Original assignee: G. Bluthardt, Werkzeugmaschinenfabrik, 7440 Nürtingen
Priority date: 1962-06-23
Filing date: 1962-06-23
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DE1302431B; DE1477478A1

Description

3.

der Pinole hervortretende Arbeitsspindel, die lediglich mittels der Pinole verschiebbar geführt ist, erfolgt bei der bekannten Maschine in einer Stellung der Pinole~ in der diese noch außerhalb der Bohrungen des Werkzeugmagazins angeordnet ist. Die Pinole kann daher nicht zur Zentrierung des Werkzeughalters und damit des Werkzeugs mit der Arbeitsspindel ausgenutzt werden. Dies hat den Nachteil, daß für die exakte koaxiale Ausrichtung von Werkzeughalter und Arbeitsspindel, die für eine Kupplung dieser Teile notwendig ist, zusätzliche Mittel erforderlich sind, die einen komplizierten Aufbau des Werkzeugmagazins zur Folge haben. Der Werkzeughalter ist bei der bekannten Anordnung mit einer Hülse fest verbunden, die mit dem der Bohrung ausgefahren wird, in seine Arbeitsstellung vorgeschoben wird. In der Hülse sind ein Kugellager und Federn angeordnet; diese Teile können bei einer raschen Rotation der Arbeitsspindel in Schwingungen geraten und dadurch zu einer unruhigen, die Arbeitsgenauigkeit einschränkenden Rotation der Arbeitsspindel führen, was von Nachteil ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz

liehst einfachen Aufbau der Maschine I

nole (1

Schaft (10) des Werkzeughalters (8) erfassen.

3. Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (8) eine Scheibe (13) aufweist, die bei in dem Werkzeugmagazin (5) eingesetztem Werkzeughalter (8) an der Anschlagschulter (14) der Aufnahmebuchse (12) des Werkzeugmagazins anliegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohr- und Fräseinheit mit nur einer in der Einheit axial verschiebbar gelagerten Pinole, mit einer in der Pinole gelagerten Arbeitsspindel und einem revolverartig gestalteten Werkzeugmagazin, wobei die Pinole in der Arbeitsstellung durch die das Werkzeug bereitstellende Bohrung des Magazins hindurchgetreten ist und dieses in seiner Stellung verriegelt und die Werkzeughalter beim Rückzug der Pinole mit einer Anschlagfläche und einer magazinseitigen Gegenanschlagfläche aus der Spindel entfernbar sind.

Solche Einheiten finden insbesondere bei großen und schweren Maschinen Verwendung, mit denen an einem Werkstück eine Mehrzahl verschiedener Bearbeitungsvorgänge rasch und mit großer Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Die eingangs geschilderte Anordnung ist bis auf das durch die CH-PS 2 58 358 offenbarte Merkmal, daß die Pinole in der Arbeitsstellung durch die das Werkzeug bereitstellende Bohrung des Magazins hindurchgetreten ist und dieses in seiner Stellung verriegel, aus der GB-PS 4 65 065 bekannt. Das Ankoppeln der Werkzeughalter mit den Werkzeugen an die mit einem verhältnismäßig langen Endabschnitt aus sind, wobei die Aufnahmebuchsen die "Gegenanschlagschulter aufweisen, daß die Arbeitsspindel nur in ihrer vorderen Endlage mit ihrem Antrieb verbunden ist und daß für den Arbeitsvorschub die ganze auch den Spindelmotor enthaltende Einheit verschiebbar ist.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Arbeitsspindel nahe ihrem dem Werkzeug zugewandten Ende in der Pinole gelagert werden kann, weil die Pinote durch das Werkzeugmagazin hindurchtritt, so daß hierdurch eine große Genauigkeit der Werkzeugeinstellung möglich ist. Dadurch, daß die Arbeitsspindel nur bei ausgefahrener Pinole mit ihrem Antrieb verbunden ist und die Pinole in dieser Stellung auch das Magazin verriegelt, ergibt sich ein besonders einfacher gedrungener und sehr stabiler Aufbau der Einheit, die daher mit einer Genauigkeit arbeitet, die sonst nur mit deutlich größeren und schwereren Maschinen erreichbar ist. Dieser einfache Aufbau bedingt auch verhältnismäßig geringe Herstellungskosten, so daß die erfindungsgemäße Einheit auch dann wirtschaftlich einsetzbar ist, wenn die mit ihr hergestellten Produkte nur in kleinen oder mittleren Stückzahlen hergestellt werden können. Die unkomplizierte Halterung de, Werkzeuge ermöglicht ein rasches Umrüsten des Magazins auf andere Werkzeugkombinationen, wodurch vielfältige Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einheit gewährleistet sind. Auch kann das Werkzeugmagazin in einfächer Weise mit einer automatisch arbeitenden Vorrichtung zum Wechseln der Werkzeuge ausgestattet werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Einheit weiter erhöht wird.
Zwar ist aus der CH-PS 2 58 358 eine Einheit mit einem revolverartigen Werkzeugmagazin bekannt, bei der die Pinole in der Arbeitsstellung durch die das Werkzeug bereitstellende Bohrung des Magazins hindurchgetreten ist und dieses in seiner Stellung

If

verriegelt; bei der bekannten Anordnung ist jedoch die Genauigkeit, mit der die einzelnen Werkzeuge auf die Arbeitsspindel aufgesetzt werden, nicht sehr hoch, so daß diese Maschine für Arbeiten, die eine hohe Genauigkeit erfordern, nicht geeignet ist. Es ist nämlich eine magnetische Halterung der Werkzeuge im Magazin vorgesehen, und zwar weist das Werkzeugmagazin eine um eine Achse dichbare Führungsplatte mit Bohrungen, durch die die Werkzeughalter hindurchtreten, und eine parallel zu der Führungsplatte verlaufende Halteplatte auf, und die Werkzeughalter weisen einen Magnettsil auf, mit dessen Hilfe sie an der Halteplatte verschiebbar haften. Diese magnetische Halterung ist mit einem sehr starken Verschleiß verbunden. Die bekannte Werkzeugmaschine hat den weiteren Nachteil, daß sie nur für verhältnismäßig kleine Werkzeuge geeignet kt, da große Werkzeuge nicht mit einer derartigen magnetischen Befestigung sicher im Werkzeugmagazin gehalten werteil, daß der Arbeitsvorschub durch Verschieben der Pinoie in einer fest angeordneten Führungshülse erfolgt. Dies hat zur Folge, daß die Arbeitsspindel eine der Länge des Vorschubweges entsprechend lange das Magazin ein kurzes Stück weit in Vorschubrichtung vom Antriebsteil weg verschoben, durch Verdrehen des Magazins das nächste Werkzeug koaxial mit der Abtriebswelle ausgerichtet und durch Zurückschieben des Magazins die Arbeitsspindel des Antriebsteils gekoppelt Bei dieser Maschine wird das Magazin nicht durch das Eintreten einer in der Einheit verschiebbar geführten Pinole in das Magazin verriegelt, sondern das Verriegeln geschieht mit ο Hilfe eines hydraulisch betätigten Bolzens, der in in dem Magazin angeordnete und entsprechend den Arbeitsstellungen des Magazins verteilte Bohrungen eingreift; für die Verriegelung ist also ein zusätzlicher Konstruktionsaufwand erforderlich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind am vorderen Ende der in der Pinole gelagerten Arbeitsspindel an sich bekannte, federbelastete Spannelemente vorgesehen, die beim axialen Verschieben der Pinole einen zentrisch in der Auf-

den können. Bei Verwendung großer Werkzeuge 20 nahmebuchse des Werkzeugmagazins angeordneten wären zu deren sicherer Halterung im Werkzeug- Schaft des Werkzeughalters erfassen. Dadurch wird magazin starke Magnete erforderlich, die ein Ver- in vorteilhafter Weise erreicht, daß zum An- und Abschieben der Werkzeuge auf der Halteplatte, auf der kuppeln der Werkzeughaltei an die Arbeitsspindel sie haften, nahezu unmöglich machen würden. Ferner nur axiale Bewegungen der Pinole notwendig sind, ist bei der bekannten Werkzeugmaschine von Nach- "5 Die Spannelemente sind durch ihre Anordnung innerhalb der Pinole besonders gut geschützt.

Eine für die Herstellung des Werkzeughalters besonders einfache und für das Lösen des Werkzeughalters von der Arbeitsspindel besonders zweckmä-

Keilverzahnung aufweisen muß, deren Herstellung 30 ßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß aufwendig ist und die auch große Lagerabstände be- der Werkzeughalter eine Scheibe aufweist, die bei in dingt. Große Lagerabstände beeinträchtigen jedoch
wiederum die Arbeitsgenauigkeit der Maschine.

Bei der aus der DT-PS 2 88 175 bekannten Werkzeugmaschine sind zwar die der Bereitstellung der 35
Werkzeuge dienenden Hülsen im Werkzeugmagazin
fest angeordnet, bei dieser Maschine ist jedoch die
Genauigkeit der Lagerung der Arbeitsspindel nicht
sehr hoch, und das Magazin weist einen komplizierten Aufbau auf. Bei der bekannten Maschine sind 4° eingesetzt sind, da bei dieser Ausbildung des Maganämlich die Hülsen mit Kugellagern im Magazin ge- zins die zur Herstellung der Aufnahmebuchsen und lagert, und die Hülse des jeweiligen Arbeitswerkzeugs dient als Führung und Lager für die durch die
Hülse hindurchtretende Arbeitsspindel, wobei sich
die Hülse während des Arbeitsvorganges mit der Ar- 45
beitsspindel dreht. Der Arbeitsvorschub erfolgt durch
Verschieben der Arbeitsspindel. Die Genauigkeit der
Arbeitsstellung der Arbeitsspindel ist durch die Genauigkeit begrenzt, mit der die Hülsen durch Verdrehen des Magazins koaxial mit der Arbeitsspindel 5° teilweise im Schnitt,

eingestellt werden können, wobei ein Spiel wegen der Fig. 3 eine isometrische Projektion der Bohr- und

Vielzahl der drehbaren Teile des Magazins und dadurch, daß die Arbeitsspindel in der Hülse des Arbeitswerkzeugs verschiebbar sein muß, unvermeidlich ist.

Bei der aus der US-PS 29 52 170 bekannten Fräsmaschine wird zwar beim Arbeitsvorschub die ganze, den Antriebsmotor und das Werkzeugmagazin enthaltende Einheit verschoben, diese an sich für die genaue Bearbeitung eines Werkstückes geeignete Maschine weist jedoch den Nachteil auf, daß das Werkzeugmagazin sehr kompliziert aufgebaut ist. Das Werkzeugmagazin enthält eine Vielzahl von in verschiebbaren Pinolen gelagerten Werkzeugspindeln,

die in der Arbeitsstellung durch eine Kupplung mit 65 wurde "an der Stirnseite der Bohr- und Fräseinheit der Abtriebswelle eines den Antriebsmotor und eine angebracht und ist auf dem Lagerzapfen 6 drehbar Getriebe enthaltenden Antriebsteils der Maschine gelagert. Die Werkzeuge? sind konzentrisch zur verbunden sind. Zum Wechseln der Werkzeuge wird Drehachse des Werkzeugmagazins S angeordnet. Zur

dem Werkzeugmagazin eingesetztem Werkzeughalter an der Anschlagschulter der Aufnahmebuchse des Werkzeugmagazins anliegt

Auch läßt sich die Herstellung des Magazins dadurch vereinfachen, daß in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Aufnahmebuchsen des Werkzeugmagazins als Muffen ausgebildet sind, die in die drehbar gelagerte Scheibe des Werkzeugmagazins

der Magazinscheibe notwendigen Dreh- und Bohrarbeiten an getrennten Werkstücken ausgeführt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Bohr- und Fräseinheit und den Werkzeugspeicher,

F i g. 2 eine Draufsicht der Bohr- und Fräseinheit

Fräseinheit, wobei die konzentrische Anordnung der Werkzeuge und der Werkzeugträger mit den eingesetzten Werkzeugen besonders deutlich gezeigt sind.

Die Bohr- und Fräseinheit wird in ihrcr.i grundsätzlichen Aufbau entsprechend c en F i g. 1, 2 und 3 beschrieben und auf Einzelteile i.ur >o weit eingegangen, wie es zum Verständnis d;s Gesamtaufbaues und der Gesamtfunktion erforderlich ist.

Die Pinole 1, in welcher die Arbeitsspindel 2 gelagert ist, ist in der Führungsbohrung3 im Gehäuse 4 axial verschiebbar angeordnet. Die ausgefahrene, in allen drei Figuren gezeigte Stellung ist die Arbeitsstellung. Das scheibenförmige Werkzeugmagazin 5

kraftschlüssigen Verbindung der Werkzeuge? mit der Arbeitsspindel 2 dient der Werkzeughalter 8, der auf der einen Seite den Innenkonus 9 zur Aufnahme der Werkzeuge, auf der anderen Seite den zylindrischen Schaft 10 zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Arbeitsspindell aufweist. Dilirch den Zentrieransatz 11 wird der Werkzeughalter 8 in der Bohrung der Aufnahmebuchse 12 zentriert. Die axiale Lagebegrenzung des Werkzeughalters 8 im Werkzeugmagazin 5 wird durch Anlage der Scheibe 13 an der Anschlagschulter 14 der Aufnahmebuchse 12 erreicht. Im Werkzeugmagazin 5 ist außerdem eine Einrichtung zum Festhalten der Werkzeughalter 8 untergebracht, auf die jedoch in diesem Zusammenhang nicht näher eingegangen sei.

Die Drehachse des Werkzeugmagazins 5 ist erfindungsgemäß so gelegt, daß die Mittellinien der Aufnahmebuchsen 12 für die Werkzeuge 7 sich in den einzelnen Schaltstellungen des Werkzeugmagazins 5 mit der Mittellinie der Pinole 1 decken. Außerdem ist der Durchmesser der Aufnahmebuchsen 12 gleich dem Durchmesser der Pinole 1. Bei der axialen Verschiebung der Pinole 1 in die gezeichnete Arbeitsstellung wird zugleich das Werkzeugmagazin 5 von der Pinole 1 verriegelt. Damit entfällt die sonst übliche zusätzliche Fixiereinrichtung bei Werkzeugmagazinen.

Die axiale Verschiebung der Phiole 1 erfolgt ölhydraulisch durch den Kolben 15, dessen Kolbenstange

16 an der mit der Piniole 1 fest verbundenen Lasche

17 angeschraubt ist. Die kraftschlüssige Verbindung der Werkzeughalter8 und damit der Werkzeuge? mit der Arbeitsspindell 2 wird mit an sich bekannten federbelasteten Spamaelementen erreicht, die im Kopf der Arbeitsspindel 2 eingebaut sind. Zum Lösen der Werkzeughalter 8 von der Arbeitsspindel 2 dient der Hydraulikkolben 18, der über die Druckstange 19 durch die als Hohlwelle ausgebildete Arbeitsspindel 2 auf die Spannelemente wirkt. Das Drehen des Werkzeugmagazins 5 zum Wechseln der Werkzeuge 7 geschieht: durch den Ölmotor 20, dessen Ritzel 21 in den Zahnkranz 22 am Werkzeugmagazin 5 eingreift. Für den Antrieb der Arbeitsspindel 2 wird ein Leonard-Steuerantrieb verwendet. Der Gleichstrom-Antriebsmotor 23 ist mit einem zweistufigen Elektroschaltgettriebe gekuppelt, dessen Ab-

" triebszahnrad 24 über das Zwischenrad 25 die Arbeitsspindel 2 antreibt. Die Arbeitsspindel 2 wurde mit einem Mehrkeilprofil versehen, auf dem das Zahnrad 26 axial gegen die Druckfeder 27 verschiebbar ist Dadurch bit]: bei ungünstiger Stellung der Zahnräder 25 und 26 (Zahn auf Zahn) behn Ausfahren der Pinole 1 kein Zahnradbruch ein, and der ein wandfreie Zahneingriff erfolgt beim Einschalten de:s Getriebes.

Die Arbeitsweise der Bohr- und Fräseinheit i«t nun folgende: Bei eingefahrener Pinole 1 dreht sich das WerkzeugmagazinS mit den Werkzeugen?, bis das für den nächsten Arbeitsgang bestimmte Werkzeug in der Fluchtlinie der Pinole 1 steht. Nun schiebt sich die Pinole 1 in die Bohrung des Werkzeugmagazins 5, so daß der zylindrische Schaft 10 des Werkzeughalters 8 in die geöffneten Spannelemente im Kopf der Arbeitsspindel 2 eingeführt und zum Anschlag gebracht wird.

Durch elektro-hydraulische Steuerung wird dan.r_; der auf den Hydraulikkolben 18 wirkende Druck ab-

¹S geschaltet, und die federbelasteten Spannelemente im Kopf der Arbeitsspindel 2 stellen die kraftschlüssige Verbindung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel 2 her. Durch weitere Beaufschlagung des Kolbens 15 erfolgt nun die axiale Verschiebung der Pinole 1 bis

*° zum Anschlag in ihre Arbeitsstellung.

Der auf den Kolben 15 wirkende Öldruck bleibt über das ganze Arbeitsspiel bestehen, um ein Ausweichen der Pinole 1 während des Fräs- oder Bohrvorgangs zu verhindern. Bei der Verschiebung der

^a5 Pinole 1 in ihre Arbeitsstellung kommt das Zahnrad 26 mit dem Zahnrad 25 zum Eingriff, und durch das Einschalten der entsprechenden Elektromagnetkupplung läuft die Arbeitsspindel 2 entsprechend der vorgewählten und eingeregelten Drehzahl um.

Der Bohr- und Fräsvorschub erfolgt durch Verschieben der ganzen Einheit. Dies gilt auch für die Eilgänge. Die dafür notwendigen Teile wurden nicht eingezeichnet, weil hierfür sowohl ein Hydraulikkolben als auch ein Spindelantrieb geeignet ist.

Ist der Arbeitsgang beendet, so bewegt sich die Pinole 1 wieder zurück, bis der Werkzeughalter 8 im Werkzeugmagazin 5 einrastet. Der Rastvorgang löst die ölhydraulische Betätigung des Kolbens 18 aus, der die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem

Werkzeug 7 und der Arbeitsspindel 2 aufhebt, so daß sich die Arbeitsspindel 2 in ihre Ausgangsstellung, d. h. außer Eingriff mit dem Werkzeugmagazin 5 bewegen kann. Nun dreht sich das Werkzeugmagazin 5 wieder für den nächsten Arbeitsgang, und die Funk-

tionen wiederholen sich.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von Vorteil, daß die Genauigkeit der Werkzeugeinstellung unabhängig von der Genauigkeit der Einstellung des Magazins ist, da die Pinole, in der die Ar-

beitsspindel gelagert ist, mir im Maschinenkörper geführt ist, wodurch sich eine besonders große Präzislon der Führung erreichen läßt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

i 302 Patentansprüche:

1. Bohr- und Fräseinheit mit nur einer in der Einheit axial verschiebbar gelagerten Pinole, mit einer in der Pinole gelagerten Arbeitsspindel und einem revolverartig gestalteten Werkzeugmagazin, wobei die Pinole in der Arbeitsstellung durch die das Werkzeug bereitstellende Bohrung des Magazins hindurchgetreten ist und dieses in seiner Stellung verriegelt und die Werkzeughalter beim Rückzug der Pinole mit einer Anschlagfläche und einer magazinseitigen Gegenanschlagfläcue aus der Spindel entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalter (8)

Werkzeugmagazin fest verbundenen ^J5

m mi

Aufnahmebucbsen (12) im Magazin gehajtert sind, wobei die Aufnahmebuchsen (12) die Gegenanschlagschulter (14) aufweisen, daß die Arbeitsspindel (2) nur in ihrer vorderen Endlage mit ihrem Antrieb (23, 24, 25) verbunden ist und daß für den Arbeitsvorschub die ganze auch den Spindelmotor (23) enthaltende Einheit verschiebbar ist.

2. Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vorderen Ende der in der ^a5 Pinole (1) gelagerten Arbeitsspindel (2) an sich