DE1752834C3 - Antrieb für die Spindel einer Bohr- oder Fräsmaschine - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für die Spindel einer Bohr- oder Fräsmaschine, auf deren Gestell ein Werkzeuglcopf verschiebbar geführt ist, in dem eine die Werkzeugspindel s. .fnehmende Pinole axial verschiebbar gelagert ist, welche an ihrem vom Werkzeug entfernten Ende das Gehäuse eines Getriebes trägt, wobei zwischen dem Antriebsmotor und der Werkzeugspindel eine zu letzterer parallele, im Kopf drehbar gelagerte Keilwelle sowie Zahnräder vorgesehen sind und zum Vorschub der Pinole eine Gewinde- «0 spindel dient

Im allgemeinen wird bei bekannten Bohr- oder Fräsmaschinen die Spindel über eine zu ihr koaxiale und mit ihr an ihrem dem Werkzeug abgewandten Ende verbundene Welle von einem Motor angetrieben « (US-PS 31 60 033). Da die Spindel axial bewegt werden muß, um das Werkzeug mit dem Werkstück in Berührung zu bringen und den verlangten Arbeitsgang daran auszuführen, verändert sich ständig der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der die Spindel betätigen- so den Kraft und dem Punkt, an dem das Werkzeug am Werkstück angreift Diese Antriebsart ist schwerfällig und verursacht störende Schwingungen in der Maschine.

Aufgabe der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, daß der Angriffspunkt des Drehmoments an der Spindel sich mit dieser zusammen verschiebt, so daß die Torsionsverformung über den gesamten Hub der Spindel konstant bleibt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, w daß die Gewindespindel parallel zur Keilwelle und im wesentlichen zwischen letzterer und der Werkzeugspindel im Kopf drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert ist und daß das der gleichfalls im Kopf gegen axiale Verschiebung gesichert gelagerten Keilwelle ^ω zugeordnete Zahnrad des Getriebes auf der Keilwelle verschiebbar gelagert ist.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Antrieb im

Getriebe zwischen den beiden Zahnrädern ein Zwischenrad angeordnet ist, empfiehlt es sich, das Zwischenrad koaxial zur Gewindespindel zu lagern, so daß es von der Gewindespindel durchsetzt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung dargestellt und wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt einer Boiir- oder Fräsmaschine, die eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung für die Werkzeugspindel aufweist,

Fig.2 einen anderen teilweisen Längsschnitt der Maschine nach F i g. 1 und

Fig.3 einen weiteren teilweisen Längsschnitt der Maschine nach F i g. 1

Gemäß F i g. 1 ist der Werkzeugkopf 16 mit einer um ihre Achse 24 drehbaren horizontalen Werkzeugspindel 23 versehen.

Der Mechanismus für den Antrieb des Umlaufs der Werkzeugspindel 23 umfaßt eine Keilnutenwelle 33 (F i g. 3), die über ein (nicht dargestelltes) Geschwindigkeitswechselgetriebe von einem von dem Werkzeugkopf 16 getragenen Elektromotor angetrieben wird. Zwischen der Keilnutenwelle 33 und der Werkzeugspindel 23 ist ein Zahnrädertrieb 35, 36, 37 (F i g. 1 und 3) eingeschaltet, dessen erstes Zahnrad 35 innen mit Keilnuten versehen und auf der Keilnutenwelle 33 verschiebbar ist, während das dritte Zahnrad 37 einen innen mit Keilnuten versehenen zylindrischen Ansatz 40 aufweist, der mit dem mit Keilnuten versehenen Teil 38 der Werkzeugspindel 23 in Eingriff steht Die beiden Zahnräder 35, 36 sind in entsprechenden Lagern auf einem Träger 30 drehbar gelagert der in geeigneter Weise an dem Gehäuse 28 parallel zu der Keilnutenwelle 33 beweglich angebracht ist Die Werkzeugspindel 23 ist mittels in der an dem Träger 30 befestigten Pinole 39 angebrachten Lagern drehbar gelagert

Der Mechanismus für den Antrieb des Vorschubs und Rückzugs der Pinole 39 umfaßt eine Spindel 41 und eine Mutter 42, die Kugeln enthält und mittels eines Halses 43 und einer Buchse 44 an der Pinole 39 befestigt ist. Die Spindel 41 wird über eine Welle 45 von einem zweiten Motor angetrieben, der von dem Werkzeugkopf 16 getragen wird. Das Zahnrad 36 sitzt frei drehbar auf der Welle 45 (Fig. 1). Der zylindrische Ansatz 40 des Zahnrades 37 ist in der Buchse 44 drehbar angeordnet.

Die Werkzeugspindel 23 ist mit einer axialen Bohrung 70 versehen, in der eine Stange 64 gleiten kann, auf deren hinterem Ende eine Kappe 66 befestigt ist. Ein Kolben 69 (F i g. 2), der in einem fest mit dem Gehäuse 28 verbundenen und mit zwei öffnungen 72 und 73 für den Zutritt und Abfluß von Druckmitteln versehenen Hydraulikzylinder 71 verschiebbar ist, ist mit einer Kolbenstange 68 versehen, die in Ruhestellung unter der Wirkung von durch die öffnung 72 zugeführtem Druckmittel in der Weise auf die Kappe 66 einwirkt, daß sie sie federnd in einer vorgeschobenen Stellung gegen die Wirkung einer zwischen einer Anschlagfläche an der Stange 64 und dem mit Keilnuten versehenen Teil 38 der Werkzeugnpindel 23 angebrachten Druckfeder 67 hält. Die Kolbenstange 68 ist auf der der Kappe 66 gegenüberliegenden Seite verlängert und gleitet in einem Zylinder 74, an dem ein Gehäuse 76 befestigt ist, welches zwei Endschalter 77 zum Steuern des Hubes des Kolbens 69 enthält.

Der Werkzeugträger 19 ist mit einem Werkzeugkonus 85 versehen, der in einen konischen Hohlraum 20 am Ende der Werkzeugspindel 23 paßt. Mit dem Hohlraum 20 fluchtend, endet die Stange 64 in einem Teil 78 von

verringertem Durchmesser mit radialen Vertiefungen 79 in seiner Außenfläche. Das Teil 78 liegt in einer Buchse 81. in deren Wänden Sitze ausgebildet sind, von denen jeder eine kleine Kugel 83 aufnimmt. Die Buchse 81 ist mit zwei Vertiefungen 122 versehen, in denen sich ein an der Stange 64 befestigter Stift 123 befindet Eine Druckfeder 84, die zwischen einer Anlagefläche an der Buchse 81 und die Stange 64 zwischengeschaltet ist, hält in Ruhelage die Buchse 81 gegen einen Ring 126, der auf die Werkzeugspindel 23 geschraubt ist, wodurch die m Kugeln 83 in ihren Sitzen in der Buchse 81 (Fig. 1) verbleiben. Die Kugeln 83 können teilweise aus ihren Sitzen in der Buchse 8ΐ heraustreten, so daß sie in entsprechende Vertiefungen 86 in der Innenfläche einer Bohrung 87 in dem Werkzeugkegel 85 des Werkzeugträgers 19 eindringen.

Der Werkzeugträger 19 ist ferner mit einem Bund 88 versehen, der durch zwei einander diametral gegenüberliegende Stangen 91 verriegelt wird. Jede Stange 91 wird auf der Auflage 22 durch eine federbelastete Arretierkugel 93 festgehalten, die in einen eir^s Paares Ausschnitte 90 an jeder Stange 91 eingreift Um den Werkzeugwechsel auszuführen, ist die Auflage 22 dem Gehäuse 28 gegenüber beweglich.

Der Werkzeugkopf 16 ist an seinem unteren Ende mit einer zylindrischen Führung 102 (F i g. 3) versehen, die an dem Gehäuse 28 befestigt ist und in der ein Zylinder 101 gleitet Dieser ist an der Kolbenstange 103 eines Kolbens 104 befestigt, der in einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 106 verschiebbar ist. Der letztere ist an der Führung 102 befestigt Druckflüssigkeit kann über die öffnungen 107 und 108 in den Zylinder 106 eintreten.

Der Zylinder 101 trägt auf seiner seitlichen Oberfläche einen Vorsprung 109, der sich radial durch einen Schlitz 110 in der Führung 102 erstreckt und mit zwei außen an der Führung 102 befestigten Hubendschaltern 111 und 112 zusammenarbeiten kann, wenn der Zylinder 106 und die Führung 102 sich axial verschieben. Eine Schraubspindel 113, die auf einem Arm 115 an dem « Gestell der Maschine mittels eines Handrads drehbar angebracht ist, läßt sich in eine axial verlaufende, mit Gewinde versehene Bohrung 118 an dem Zylinder 101 schrauben. Der letztere ist ferner seitlich mit einer Längsnut 156 versehen, in die ein Zap.'en 117 hin und her verschiebbar eingreift, der zur Verhinderung einer Drehmitnahme in einer Bohrung 119 in der Führung 102 befestigt ist.

Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Zunächst wird der Motor der Welle 45 eingeschaltet, der die Welle 45 und damit die Spindel 41 durch die Mutter 42 dreht und die Pinole 39 zusammen mit dem Träger 30 und den Zahnrädern 35,36,37 (F i g. 1 und 3) vorschiebt, bis die Werkzeugspindel 23 über den Werkzeugträger 19 gebracht ist Infolge des Zutritts von Druckmittel durch die öffnung 72 (Fig.2) folgt der Kolben 69 der Werkzeugspindel 23 und hält die Stange 64 in ihrer in F i g. 1 dargestellten Lage gegenüber der Werkzeugspindel.

Dann tritt Druckflüssigkeit in den Zylinder 71 (P i g. 2) über die öffnung 73 ein und veranlaßt den Kolben 69 zu einem vollständigen Rückwärtshub, wobei die Kappe 66 der Stange 64 freigegeben wird, die durch die Feder 67 zurückgedrückt wird. Die Stange 64 verschiebt bei ihrer Rückwärtsbewegung den Stift 123 in den Vertiefungen 6i 122, so daß das Teil 78 iie Vertiefungen 79 von den Kugeln 83 entfernt. Diese werden hierdurch radial nach außen gedrückt und greifen in die Vertiefungen 86 in der Bohrung 87 ein, wodurch der Werkzeugträger 19 mit der Werkzeugspindel 23 verriegelt wird. Letztere Ist mit Keilen 46 versehen, die zur Drehmomentübertragung in Ausnehmungen in dem Werkzeughalter eintreten.

Darauf wird der Werkzeughalter gegenüber der Auflage 22 entriegelt, wie dies z. B. in der DE-OS 17 52 833 mit gleichem Anmeldedatum mit dem Titel »Werkzeugspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen« beschrieben ist.

Der Elektromotor der Keilnutenwelle 33 wird jetzt betätigt und veranlaßt den Umlauf der Keilnutenwelle 33 (F i g. 3). Über die Zahnräder 35,36,37 läßt diese die Werkzeugspindel 23 mit dem Werkzeugträger 19 umlaufen. Gleichzeitig versetzt der Motor der Welle 45 wieder die Spindel 41 mit einer Geschwindigkeit in Umlauf, die der verlangten Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs entspricht, das somit den verlangten Arbeitsgang ausführt

Da die Pinole 39 und die Zahnrad 35, 36, 37 der Vorschubbewegung der Werkzeugspindel 23 folgen, greift die Drehbewegung der Keilnutenwelle 33 an der Werkzeugspindel an einem Punkt an, der ihm gegenüber in konstanter Lage bleibt, wodurch Toi sionsdeformationen vermieden werden, die auftreten würden, wenn die Keilnutenwelle 33 axial mit dem Spannfutter fluchten würde.

Ist der Arbeitsgang beendet so wird die Drehrichtung des Elektromotors der Keilnutenwelle 33 umgekehrt, so daß die Werkzeugspindel 23 zurückgezogen wird und der Werkzeugträger 19 wieder mit der Auflage 22 (F i g. 2) verriegelt werden kann.

Darauf tritt über die öffnung 72 (Fig.2) wieder Druckmittel in den Zylinder 71 ein, wodurch der Kolben 69 um seinen maximalen Hub vorgeschoben wird. Die Kolbenstange 68 wirkt dann auf die Kappe 66 der Stange 64, die erneut zusammen mit der Werkzeugspindel 23 in die vordere Stellung gelangt, so daß die Stange 64 in der Werkzeugspindel um eine kleine Wegstrecke gegenüber der Buchse 81 (Fig. 1) vorgeschoben wird. Der Stift 123 an der Stange 64 drückt jetzt auf die Buchse 81, bis diese gegen den Ring 126 stößt. Während dieser Bewegung bringt das Teil 78 der Stange 64 die Vertiefung 79 zurück in Eingriff mit den Kugeln 83, die sich dann radial nach innen bewegen können.

Durch erneuten Umlauf der Spindel 41 wird die Pinole 39 zurückgeführt, wodurch sich die Werkzeugspindel 23 und die Stange 64 von dem Werkzeugträger 19 trennen.

Während dieser Bewegung läßt die Kappe 66 der Stange 64 die Kolbenstange 68 teilweise zurücklaufen, wodurch die Maschine in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt und für die Auswahl eines neuen Werkzwugs bereit ist.

Zwecks Vermeidung einer Kollision der Werkzeuge mit dem Werkstück während der Bewegung der Auflage 22, falls diese Werkzeuge von erheblich unterschiedlicher Länge trägt, wird der Werkzeugkopf 16 zusammen mit <\er Auflage 22 automatisch um eine bestimmte feste Wegstrecke verschoben, wobei über die öffnung 107 dem Zylinder 106 (Fig.3) Druckmittel zugeführt wird. Der Zylinder wird dann zusammen mit der Führung 102 und dem Gehäuse 28 rückwärts bewegt, wodurch der Werkzeugkopf 16 die Auflage 22 von dem Werkstück iMirückrieht.

Wenn die Auflage 22 die verlangte Stellung erreicht, tritt Druckmittel über die öffnung 108 ein, wodurch der Zylinder 106 und somit der Werkzeugkopf 16 in die dargestellte Lage zurückkehren.

Durch Betätigung des obengenannten Handrads kann man mittels der Spindel 113 die Stellung des Zylinders 101 gegenüber dem Gehäuse 28 einstellen, während der Zapfen 117 und die Längsnut 116 das Gleiten der Führung 102 gegenüber dem Zylinder 101 des Werkzeugkopfes erlauben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antrieb für die Spindel einer Bohr- oder Fräsmaschine, auf deren Gestell ein Werkzeugkopf verschiebbar geführt ist, in dem eine die Werkzeugspindel aufnehmende Pinole axial verschiebbar gelagert ist, welche an ihrem vom Werkzeug entfernten Ende das Gehäuse eines Getriebes trägt, wobei zwischen dem Antriebsmotor und der Werkzeugspindel eine zu letzterer parallele, im Kopf drehbar gelagerte Keilwelle sowie Zahnräder vorgesehen sind und zum Vorschub der Pinole eine Gewindespindel dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (41) parallel zur Keilwelle (33) und im wesentlichen zwischen letzterer und der Werkzeugspindel (23) im Kopf (28) drehbar, jedoch axial unverschieblich gelagert ist und daß das der gleichfalls im Kopf gegen axiale Verschiebung gesichert gelagerten Keilwelle (33) zugeordnete Zahnrad (35) des Getriebes auf der Keilwelle verschiebbar gelagert ist

2. Antrieb nach Anspruch !, bei dem im Getriebe zwischen den beiden Zahnrädern ein Zwischenrad angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenrad (36) von der Gewindespindel (41) durchsetzt ist.