DE1777019B2 - Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung - Google Patents
Werkzeugmaschine mit einer WerkzeugwechseleinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung zum Durchführen
verschiedenartiger Bearbeitungsvorgänge wahlweise mit feststehenden oder drehbaren Schneidwerkzeugen,
mit einer rotatorisch antreibbaren Spindel zur Aufnahme eines der Schneidwerkzeuge, einem feststehenden
Maschinenrahmen, einem drehbaren Werkstückhalter, sowie mit Mitteln zum Festlegen des Werkstückhalters
in einer stationären Position gegenüber einem feststehenden Werkzeug.
Bei einer bekannten Werkzeugmaschine dieser Art (US-PS 32 67 550) sind an verschiedenen Stellen des
Werkzeugschlittens, in dem die Spindel zum Anbringen eines drehbaren Schneidwerkzeuges gelagert ist, Werkzeughalter
für feststehende Werkzeuge angeordnet Wenn die feststehenden Schneidwerkzeuge zum Einsatz
kommen, wird das Werkstück an dem Werkzeugschlitten vorbeibewegt, während es bei Anwendung des
drehbaren Schneidwerkzeuges stillsteht Wird eine derartige Maschine numerisch gesteuert, so ergeben
sich unterschiedliche Bezugspunkte für das an der Spindel befestigte drehbare Werkzeuge und die an
anderen Stellen des Werkzeugschlittens angebrachten feststehenden Werkzeuge. Eine automatische Werk-Zeugwechseleinrichtung
ist nur für das an der Spindel anzubringende drehbare Schneidwerkzeug vorgesehen,
während das Wechseln der feststehenden Schneidwerkzeuge manuell erfolgen muß.
Ferner ist eine Senkrechtdrehmaschine bekannt (DE-AS 11 80 603), bei der verschiedene Werkzeughalter
gegeneinander austauschbar sind. Zu den Werkzeughaltern, an denen jeweils ein Schneidwerkzeug befestigt
ist, gehören auch die jeweils benötigten Umlenkgetriebe und Spindeln, die also mit ausgewechselt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu
verbessern, daß der Aufbau der Maschine für die automatische Positionierung des Werkzeuges vereinfacht
und der Werkzeugwechsel erleichtert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die das Schneidwerkzeug aufnehmende
Spindel so ausgebildet ist, daß sie entweder ein drehbares Schneidwerkzeug oder ein feststehendes
Schneidwerkzeug aufnimmt, daß Kupplungsmittel vorgesehen sind, die die drehbaren Schneidwerkzeuge an
die Spindel ankuppeln, daß Einrichtungen zum Festlegen der feststehenden in die Spindel hineinragenden
Schneidwerkzeuge gegen Rotation vorgesehen sind, und daß die Spindel, wenn sie ein drehbares
Schneidwerkzeug trägt, antreibbar ist.
Hierbei nimmt die Spindel nicht nur die drehbaren Schneidwerkzeuge auf, sondern auch die feststehenden
Schneidwerkzeuge, die dann allerdings gegen Verdrehen gesichert werden. In die drehbare Spindel können
also wahlweise mitdrehende oder feststehende Schneidwerkzeuge eingesetzt werden. Unabhängig von der Art
des jeweiligen Werkzeuges befindet sich die Schneidfläche stets an derselben Stelle, so daß eine Nullpunkttransformation
bei der numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine nicht vorgenommen werden muß.
Dasjenige Werkzeuge, das auf das Werkstück einwirken soll, befindet sich innerhalb der Werkzeugmaschine
stets an derselben Stelle, die durch die Spindelstellung vorgegeben ist. Damit hat die Stellung des jeweils
wirksamen Schneidwerkzeuges immer einen bestimmten Bezug zur Spindelstellung. Außerdem kann eine
relativ einfache automatische Werkzeugwechseleinrichtung vorgesehen werden, da das auszuwechselnde
Werkzeug sich immer im Inneren der (einzigen) Werkzeugspindel befindet.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird ein Ausfüiirungsbeispie! der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert
Fig. 1 zeigt eine teilweise Vorderansicht einer
Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung,
Fig.2 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil der
Werkzeugmaschine nach F i g. 1,
F i g. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Teilstirnansicht des Werkzeughalters der Maschine nach F i g. 1,
F i g. 4 zeigt eine Teilansicht des in F i g. 3 dargestellten Werkzeughalters, wobei ein drehbares Schneidwerkzeug
in die Spindel eingesetzt ist und der Hauptteil des Spindelgetriebes weggelassen wurde.
Fig.5 zeigt eine Teilansicht der Stirnseite des
Werkzeughalters mit einem einschneidigen Werkzeug in der Spindel,
F i g. 6 zeigt eine Teilansicht des Werkzeughalters mit dem einschneidigen Werkzeug und einen mit dem
Werkzeug verbundenen Keil, der mit einer Mitnehmernut der feststehenden Stirnplatte in Eingr'f ist,
F i g. 7 zeigt eine Teilansicht der mit einem drehbaren Schneidwerkzeug bestückten Werkzeughalterspindel,
wobei die Keilverbindung und die binäre Chiffrierung des Werkzeuges dargestellt ist, und
F i g. 8 zeigt einen senkrechten Schnitt längs der Linie 8-8 in F i g. 3.
Die Figuren zeigen eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, bestehend aus einem Maschinenrahmen
11, der einen verschiebbaren Spindelkasten 12 trägt und horizontale Führungen 13 aufweist, die mit
entsprechenden, nicht gezeichneten Führungen an der Unterseite des Spindelkastens 12 zusammengreifeii.
Die Bewegung des Spindelkastens 12 in beiden Richtungen wird durch Drehung einer Gewindespindel
14 erzielt, die in Schraubeingriff mit einem Gegengewindehängelager 15 steht, das an der Unterseite des
Spindelkastens 12 angebracht ist. Die Gewindespindel ist in nicht gezeichneten Lagern des Maschinenrahmens
11 drehbar. Die Drehung der Gewindespindel 14 in beiden Richtungen wird von einem Motor 16 bewirkt,
der im Inneren des hohlen Maschinenrahmens 11 angeordnet ist und die Gewindespindel zum Verfahren
des Spindelkastens 12 in seiner Führungsbahn antreibt.
In dem Spindelkasten 12 ist eine angetriebene Werkstückspindel 17 drehbar gelagert. In ihr befinden
sich nicht gezeichnete Spannzeuge zur lösbaren drehfesten Befestigung einer Werkstückspannscheibe
18 an der Spindel 17. Die Spannscheibe 18 besitzt mehrere radial einstellbare Spannbacken 19, die ein
Werkstück WP koaxial zu der Spindel 17 derart so zentrieren können, daß das Werkstück WP mit der
Spindel 17 rotiert.
Der regelbare Drehantrieb für die Spindel 17 wird von einem in nur einer Richtung drehenden Zweistufenmotor
20 abgenommen, dessen Abtriebsscheibe durch einen Riemen 21 mit einer an einer Welle 23 befestigten
Scheibe 22 verbunden ist (Fig. 1). Die Welle 23 treibt
die Mitnehmerscheiben einer wahlweise betätigbaren Mehrscheibenkupplung 26, deren Mitnehmerscheiben in
bekannter Weise mit einem Ende einer Antriebswelle 27 in Verbindung stehen. Die wahlweise drehbare Antriebswelle
27 treibt die jeweiligen Mitnehmerscheiben an, die mit einer Auflaufkupplung 28 und einer
Umkehrkupplung 29 verbunden sind. Die Mitnehmerscheiben der Auflaufkupplung 28 sind an einem Ende
einer verlängerten Lagerbuchse 30 eines Kegelrades 31 befestigt, das mit einem Kegelrad 32 kämmt, das an das
eine Ende einer kerbverzahnten Übertragungswelle 33 angesetzt ist Die Mirnehmerscheiben der Umkehrkupplung
29 sind in ähnlicher Weise an einem Ende einer verlängerten Lagerbuchse 35 befestigt, die mit
einem Kegelrad 36 zusammenhängt, das ebenfalls mit dem Kegelrad 32 kämmt Wenn die Werkstückspindel
17 gegen Rotation blockiert werden soll, wird die Auflaufkupplung 26 ausgerückt, wodurch die Übertragung
einer einseitig gerichteten Kraft von der Welle 23 zur Antriebswelle 27 unterbrochen wird. Wenn die
Antriebswelle 27 sich nicht dreht, verbinden die beiden Kupplungen 28 und 29 die Kegelräder 31 und 36
reibungsschlüssig mit der feststehenden Welle 27, wodurch das Kegelrad 32 gegen Rotation blockiert
wird. Die Welle 33 treibt ein Schaltgetriebe 38 an, das seinerseits die Werkstückspindel 17 mit wählbarer
Geschwindigkeit dreht
Die in F i g. 1 dargestellte Werkzeugmaschine besitzt eine automatische Werkstückwechseleinrichtung 39. die
seitlich am Spindelkasten 12 angebracht ist und die Stellungen des Werkstückes WP und eines nicht
gezeichneten neuen Werkstückes, das in einer Einstell- und Vorratseinrichtung (nicht gezeichnet) vorhanden
ist, verändern kann.
Auf der rechten Seite des Maschinenrahmens 11 (Fig. 1) befindet sich ein Gestell bzw. eine Säule 40 mit
einer Schrägfläche 41. Zwei parallele Führungen 42 sind mit Abstand zueinander starr an der Schrägfläche 41
befestigt und führen einen Querschlitten 43 zur Bewegung eines Werkzeughalters 45 relativ zu dem
vom Spindelkasten 12 getragenen Werkstück WP. Der Schlitten 43 wird in jeder Richtung von einem
Wendemotor 46 angelrieben, der sich am oberen Ende der Führungen 42 befindet. Der Motor 46 treibt eine
Gewindespindel 47 mit wählbarer Geschwindigkeit. Diese Spindel ist in bekannter Weise in ein Gegengewindelager
(nicht gezeichnet) eingesetzt, das an der Unterseite des Schlittens 43 befestigt ist
Der Werkzeughalter 45 wird von dem Querschlitten 43 getragen und bewegt sich mit ihm. Außerdem ist der
Werkzeughalter 45 auf dem Querschlitten 43 relativ zu diesem drehbar gelagert Die Drehung erfolgt um eine
senkrecht zur Verschiebebewegung des Schlittens 43 gerichtete Achse. Die Drehbewegung des Werkzeughalters
45 dient zur Verstellung desselben von einer ersten Stellung gemäß F i g. 2 in eine zweite Stellung. In
der ersten Stellung ist ein von dem Werkzeughalter 45 getragenes Werkzeug 6OG so angeordnet, daß es sich
nach links erstreckt, wobei seine Achse parallel zur Achse der Spindel 17 verläuft (F i g. 1 und 2\ Die zweite
Stellung ist im Gegenuhrzeigersinn um 90° von der Siellung gemäß F i g. 2 versetzt; in ihr ist das Werkzeug
6OG so gerichtet, daß seine Achse parallel zur Bewegungsbahn des Schlittens 43 und senkrecht zur
Spindelachse 16 steht. Die beiden Stellungen des Werkzeughalters 45 erlauben eine wahlweise Bearbeitung
der Stirnfläche 48 oder der Seitenfläche 49 des Werkstückes VVP. Der Werkzeughalter 45 wird von
einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 50 in die erste bzw. zweite Stellung gebracht.
Der in den F i g. 3 und 4 gezeigte Werkzeughalter 45 weist eine an dem Schlitten 43 montierte Grundplatte 51
auf. Diese Grundplatte trägt ein drehbares Werkzeughaltergehäuse 53 zur genauen Anzeige der Bewegung
zwischen der ersten und zweiten Stellung. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 53 eine nach unten gerichtete
Achse 54 und eine trennbare Zahnkupplung 55 auf. Die Zahnkupplung 55 besteht aus ringförmigen Zahnkränzen
57 und 58. Bevor das Werkzeughaltergehäuse 53 zur
Umsetzung des Werkzeughalters 45 von der ersten in die zweite Stellung oder umgekehrt gedreht werden
kann, muß das Gehäuse 53 angehoben werden, um eine Trennung zwischen den Kupplungszähnen der Zahnkränze
57 und 58 zu erzielen. Die Trennung der Zahnkränze 57 und 58 wird durch einen nicht
gezeichneten Hydromotor bewirkt, der die Achse 54 zum Auseinanderbringen von Grundplatte 5t und
Werkzeughaltergehäuse 53 nach oben bewegt. Nachdem der Werkzeughalter 45 in die gewünschte Stellung
geschwenkt worden ist, wird das Gehäuse 53 durch Abwärtsbewegung der Achse 54 abgesenkt, um den
Werkzeughalter in der ausgewählten Stellung festzuhalten.
Die Werkzeugmaschine besitzt einen automatischen
mechanischen Werkzeugwechsler, der die Schneidwerkzeuge
zwischen dem Werkzeughalter 45 und einem Werkzeugmagazin 59 wechselt. F i g. 2 zeigt, daß
mehrere Schneidwerkzeuge 60, die alle unterschiedliche Schneiden 60/4 bis F aufweisen, in dem Magazin 59
bereitgehalten werden. Zum Wechseln eines Schneidwerkzeuges zwischen dem Magazin 59 und dem
Werkzeughalter 45 wird das Magazin 59 so eingestellt, daß ein ausgewähltes Schneidwerkzeug in eine Wechselbereitschaftsstellung
62 gelangt. Das Schneidwerkzeug wird von einem Werkzeugtransportarm 63 von dem Magazin zum Werkzeughalter gebracht. Dieser
Arm 63 ist an dem Gestell 40 befestigt und um eine waagerechte Achse drehbar, die parallel zur Achse des
Schneidwerkzeuges 60/4 in der Werkzeugbereitschaftslage 62 verläuft. Im übrigen ist er als hohles Gehäuse
ausgebildet, das zwei in entgegengesetzte Richtungen ausziehbare Werkzeuggreifer 64 aufweist. Diese Greifer
sind wahlweise von einer zurückgezogenen Stellung innerhalb des Transportarmgehäuses in eine voll
ausgezogene Stellung bewegbar, in der sie von dem Magazin 59 bzw. dem Werkzeughalter 45 getragenen
Schneidwerkzeuge klemmend festhalten. Die Greifer werden von einer Kolben-Zylinder-Einheit 65, die auf
der rechten Seite der Säule 40 montiert ist, nach außen bewegt. Wenn die Greifer die Werkzeuge in dem
Magazin 59 und in dem Werkzeughalter 45 gefaßt haben, wird der Arm 63 nach außen bewegt um das
Schneidwerkzeug vom Magazin und gleichzeitig das vorher verwendete Schneidwerkzeug vom Werkzeughalter
45 abzunehmen. Die Bewegung wird durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung 66 hervorgerufen, die sich
auf der rechten Seite der Säule 40 befindet Danach wird der Arm 63 um 180° gedreht Dies geschieht mittels
einer Kolben-Zylinder-Einheit 67, die ebenfalls auf der rechten Seite des Gestells 40 angebracht ist und dem
Wechsel der Greiferstellungen dient Danach zieht die Kolben-Zylinder-Einheit 66 den Arm 63 zurück.
wodurch die ausgetauschten Werkzeuge in das Magazin 59 und den Werkzeughalter 45 eingesetzt werden.
Sobald die Greifer 64 mittels der Kolben-Zylinder-Anordnung 65 zurückgezogen worden sind, ist der
Werkzeugwechselzyklus beendet Um sicherzustellen, daß die von dem Werkzeugtransportarm 63 beförderten
Werkzeuge sich in den Werkzeuggreifern nicht um ihre Achsen drehen, sind die Werkzeuge 60 mit parallelen
Abflachungen 61 versehen (Fig.4 und 5). Die
Werkzeuggreifer 64 des Werkzeugtransportarmes 63 greifen die parallelen Abflachungen 61 des Werkzeuges
und führen das Werkzeug von dem Magazin 59 zur Spindel 71. Die Werkzeuge drehen sich während des
Transportes nicht in den Greifern 64 und -werden stets in der gleichen Winkelstellung in die Spindel 71 und in das
Magazin 59 eingesetzt.
Alle Schneidwerkzeuge 60 sind jeweils mit einer Nummer gekennzeichnet und in binärer Form kodiert,
um die Nummern des Werkzeughalters anzuzeigen. Zu diesem Zweck ist das axiale innere Ende jedes
Schneidwerkzeuges 60 mit zehn Chiffriersegmenten 68 gemäß Fig.7 versehen, die die Chiffrierung bilden,
wobei jedes Segment eine der Gruppen des binären Zahlensystems darstellt Einige dieser Segmente sind
ίο länger als die anderen, um den Wert der von ihnen
repräsentierten Gruppe festzusetzen. Die längeren Segmente, wie z. B. ein Chiffriersegment 68/4, stellen die
Binärzahl Eins dar, während die kürzeren Segmente, wie z. B. ein Chiffriersegmenl 68S, die Binärzahl Null
is angeben.
Diese Chiffrierung der Werkzeuge 60 wird von einem Werkzeugwähler oder einem nicht gezeichneten Ablesekopf
abgelesen. Bevor der Motor 70 zur Drehung des Magazins 59 in Gang gesetzt wird, wird die Kennzeichnungsnummer
des gewünschten Werkzeuges entweder von Hand oder automatisch in bekannter Weise auf
einem elektrischen Steuersystem eingegeben. Sodann wird bei Drehung des Magazins 59 der Werkzeugablesekopf
die Segmente 68 an den axialen Enden der in dem Magazin untergebrachten Schneidwerkzeuge ablesen.
Wenn die von den Chiffriersegmenten 68 dargestellte, von dem Ablesekopf abgelesene Zahl sich
mit der in dem elektrischen Steuersystem enthaltenen Zahl deckt, bewirkt dieses die Einführung des
ausgewählten Schneidwerkzeuges in die Bereitschaftslage 62.
Der Werkzeughalter 45 besitzt eine Spindel 7t, die gegen Drehung sicherbar ist. um ein feststehendes
Schneidwerkzeug aufzunehmen, bzw. die zum Betrieb eines drehbaren Schneidwerkzeuges rotierbar ist. Zur
Ermöglichung der Verwendung eines Drehwerkzeuges weist der Werkzeughalter 45 die Spindel 71 auf. die in
Lagern 72 und 73 drehbar angeordnet isi (F i g. 3). Die
Spindel 7t wird mit einer Geschwindigkeit gedreht, die an dem Getriebe 74 eingestellt worden ist Das Getriebe
74 wird von einem Motor 75 angetrieben, der an dem Werkzeughaltergehäuse 53 montiert ist. Die Antriebskraft
wird von dem Motor 75 über ein schaltbares Stufenzahnrad 76 auf das Getriebe 74 übertragen. Von
liem Getriebe 74 wird die Motorleistung an ein
schalt'oares Zahnrad 77 weitergeleitet, das seinerseits ein Spindelantriebsrad 78 antreibt, das mit einem fest
auf der Spindel 71 sitzenden Zahnrad 79 kämmt Die Antriebsleistung des Motors 75 wird daher über das
schaltbare Stufenzahnrad 76 und das Getriebe 74 auf das schaltbare Zweistufenzahnrad 77 und das Spindelantriebsrad
78 übertragen, das seinerseits die Spindel 71 dreht
Am hinteren Ende der Spindel 71 befindet sich eine Festspannvorrichtung 80 (F i g. 3,4 und 8). Diese ist zum Einsetzen eines Werkzeuges in die Spindel 71 betätigbai und dient zum Festhalten des Werkzeuges in seinei Betriebsstellung innerhalb der Spindel. Die Festspann· vorrichtung 80 besteht im wesentlichen aus mehrerer radial bewegbaren Spannbacken 81 und einem Dorn 82 der an seinem linken Ende ein Flanschten 83 und seinen rechten Ende einen Kragen 84 trägt Die Spannbacker weisen schräge Führungen 87 auf, die in Schlitzen 8i gleiten, die in einen zylindrischen Führungsblock 8i eingeschnitten sind. Die Spannbacken haben ebenfall! eine Nut 91, die den verschiebbaren Flansch 83 de! Domes aufnimmt Alle Schneidwerkzeuge 60 sind ar ihren hinteren Enden mit Flanschen 92 versehen. Dei
Am hinteren Ende der Spindel 71 befindet sich eine Festspannvorrichtung 80 (F i g. 3,4 und 8). Diese ist zum Einsetzen eines Werkzeuges in die Spindel 71 betätigbai und dient zum Festhalten des Werkzeuges in seinei Betriebsstellung innerhalb der Spindel. Die Festspann· vorrichtung 80 besteht im wesentlichen aus mehrerer radial bewegbaren Spannbacken 81 und einem Dorn 82 der an seinem linken Ende ein Flanschten 83 und seinen rechten Ende einen Kragen 84 trägt Die Spannbacker weisen schräge Führungen 87 auf, die in Schlitzen 8i gleiten, die in einen zylindrischen Führungsblock 8i eingeschnitten sind. Die Spannbacken haben ebenfall! eine Nut 91, die den verschiebbaren Flansch 83 de! Domes aufnimmt Alle Schneidwerkzeuge 60 sind ar ihren hinteren Enden mit Flanschen 92 versehen. Dei
Schenkelteil 90 der Spannbacken 81 weist eine Greiffläche 93 auf, die mit einer Greiffläche 94 des
Werkzeugflansches 92 in Eingriff steht. Der Dorn 82 ist von einer Tellerfeder 95 umgeben, die sich gegen den
Kragen 84 und den Führungsblock 89 abstützt und den Dorn 82 nach rechts drückt (Fig.3). Durch die nach
rechts gerichtete Kraftbeaufschlagung des Domes 82 kommt der Flansch 83 des Domes gegen die Nut 91 der
Spannbacken derart in Eingriff, daß eine Rechtsbewegung der Spannbacken 81 bewirkt wird (F i g. 3), so daß
die Schrägflächen 87 in den Schlitzen 88 des Führungsblockes in Richtung zur Mitte der Spindel 71
nach rechts gleiten. Diese Bewegung der Spannbacken 81 ruft die Aneinanderlegung der Greifflächen 93 und 94
des Schenkels 90 bzw. des Werkzeugflansches 92 hervor. Das Zusammengreifen dieser beiden Flächen
übt eine Kraft zum Zurückziehen des Werkzeuges in die Spindel 71 aus. Wenn ein feststehendes Schneidwerkzeug
in die Spindel hineingezogen wird, kommt seine Konusfläche 101 (F i g. 3) gegen die Konusfläche 102 der
Stirnplatte 103 zur Anlage, die an dem Rahmen des Werkzeughalters 45 befestigt ist. Die Anlage der
Konusflächen 101 und 102 fixiert das feststehende Werkzeug gegenüber dem Rahmen des Werkzeughalters.
Wenn ein drehbares Schneidwerkzeug in die Spindel 71 gezogen wird, kommt gemäß F i g. 4 seine Konusfläche
104 gegen die Konusfläche 105 der Spindel 71 zur Anlage. Die Anlage der Konusflächen 104 und 105
sichert das Drehwerkzeug zu der Spindel 71. Der Zusammengriff der Konusfläche 101 des feststehenden
Werkzeuges mit der Konusfläche 102 der Stirnplatte 103 oder der Zusammengriff der Fläche 104 des
Drehwerkzeuges mit der Konusfläche 105 bewirken zusammen mit der Anlage der Spannbacken 81 gegen
das Schneidwerkzeug die kraftschlüssige Verriegelung des Werkzeuges in der Spindel 71.
Zur Freigabe eines Werkzeuges wird der Dorn 82 entgegen der Kraft der Tellerfeder 95 nach links bewegt
(F i g. 4). Die Linksbewegung des Domes 82 wird mittels einer Betätigungsstange 97 bewirkt, die zur Axialbewegung
verschiebbar angeordnet ist und von einem nicht gezeichneten Hydraulikmotor in bekannter Weise
bewegt wird. Wenn der Hydraulikmotor in Betrieb gesetzt wird, bewegt sich die Betätigungsstange 97 nach
links, trifft gegen den Dom 82 und bewegt diesen entgegen der durch die Feder 95 auf ihn ausgeübten
Kraft nach links. Die Bewegung des Domes 82 veranlaßt die Schrägführungen der Spannbacken sich in
den Schlitzen 88 nach links und weg von dem Zentrum der Spindel 71 zu bewegen, wobei die Greifflächen 93
und 94 zur Freigabe des Werkzeuges voneinander getrennt werden. Die mit dem Werkzeug außer Eingriff
gebrachten Spannbacken 81 ermöglichen die Herausnahme des Schneidwerkzeuges aus der Spindel während
eines Werkzeugwechselzyklus.
Die Werkzeugmaschine weist einen Werkzeughalter 45 auf, dessen Spindel 71 ein drehbares Schneidwerkzeug in einem Metallzerspannungsvorgang antreiben
(Fig.7) bzw. ein feststehendes einschneidiges Drehwerkzeug in vorbestimmter Stellung halten kann
(Fig.3). Wenn in der Spindel 71 ein drehbares
Schneidwerkzeug verwandt werden soll, wird eine drehfeste Antriebsverbindung zwischen der Spindel und
einem drehbaren Schneidwerkzeug hergestellt Gemäß F i g. 7 ist das hintere Ende des drehbaren Schneidwerkzeuges mit Keilverzahnungen 98 versehen, die in
Antriebsverbindung mit entsprechenden Keilverzahnungen 99 gebracht werden können, die im Inneren der
Spindel 71 vorgesehen sind. Die Keilverzahnungen 98 und 99 kämmen miteinander, um eine Antriebsverbindung
zwischen dem Schneidwerkzeug 60 und der Spindel 71 zu bewirken, so daß bei Drehung der Spindel
das drehbare Schneidwerkzeug mitgenommen wird. Ein drehbares Schneidwerkzeug ist mit einer Konusfläche
104 ausgestattet, die einen etwas kleineren Durchmesser als die Konusfläche 101 eines feststehenden
Schneidwerkzeuges aufweist. Dies hat zur Folge, daß die Konusfläche 104 des Kragens 107 und die
Konusfläche 102 der feststehenden Stirnplatte 103 zwischen sich ein geringfügiges Spiel haben, wenn die
Festspannvorrichtung 80 das Werkzeug in der Spindel 7! in Stellung bringt. Hierdurch wird eine freie
Drehbarkeit der Spindel relativ zur Stirnplatte 103 erreicht.
Jedes feststehende Drehwerkzeug ist gemäß Fig.3
und 6 mit einem Keil 110 versehen, der an der Umfangsfläche des Werkzeugschaftes befestigt und so
ausgebildet ist, daß er in eine Mitnehmernut 111 in der feststehenden Stirnplatte 103, die koaxial zur Spindel 71
angebracht ist, eingreift. Ein derartiger Eingriff des Keiles 110 in die Mitnehmernut 111 sichert die
feststehenden Drehwerkzeuge gegen Drehung relativ zum Werkzeughaltergehäuse 53, um sie für einen
Drehvorgang benutzbar zu machen. Wegen des Keiles 110 und der Mitnehmernut 111 muß jedes im Magazin
59 untergebrachte Werkzeug winkelausgerichtet sein, so daß bei der nachfolgenden Weiterleitung an die
Spindel 71 die Obertragungsbewegung nicht nur dazu dient, die Schneidwerkzeuge zum Einsetzen in die
Spindel axial auszurichten, sondern auch bewirkt, daß die feststehenden Schneidwerkzeuge in einem solchen
Winkel angeordnet werden, daß ihre Keile 110 in die Mitnehmernut 111 der Stirnplatte 103 eingreifen. Die
Reaktionskräfte des Drehvorganges werden auf diese Weise von der Keil- und Mitnehmeranordnung
aufgenommen. Da die feststehenden Schneidwerkzeuge einen Kragen 108 aufweisen, der einen etwas größeren
Durchmesser als der Kragen 107 des drehbaren Werkzeuges aufweist, wird die Konusfläche 101 des
feststehenden Werkzeuges von der Festspannvorrichtung 80 zu einer schlüssigen Anlage an die Konusfläche
102 der feststehenden Stirnplatte 103 angezogen. Außerdem ist die Konusfläche 101 der feststehenden
Schneidwerkzeuge viel kürzer als die Konusfläche 104 der drehbaren Schneidwerkzeuge. Dies hat zur Folge,
daß die Konusfläche 101 der feststehenden Schneidwerkzeuge die Konusfläche 105 in der Spindel 71 nicht
erreicht Statt dessen erstreckt sich der Zylinderschaft der feststehenden Schneidwerkzeuge in den von der
Konusfläche 105 der Spindel besetzten Raum, so daß ein Spiel zwischen dem Werkzeug und der Konusfläche 105
hervorgerufen-wird.
Wenn der Keil 110 des feststehenden Schneidwerkzeuges in die Mitnehmernut 111 der feststehenden
Stirnplatte eingreift, und wenn die entsprechenden Konusflächen 101 und 102 fest aneinander anliegen,
wird das Schneidwerkzeug in einer vorbestimmten winkelausgerichteten Betriebsstellung gehalten. Auf
diese Weise kann die Schneide eines feststehenden Schneidwerkzeuges einem von einer rotierenden
Werkstuckspindel 17 getragenen Werkstack angepaßt werden.
Wenn ein Werkzeugwechsel erforderlich ist, wird die
Spindel 71 immer in einer vorbestimmten Winkelstellung angehalten. Dies geschieht dann, wenn ein
feststehendes Schneidwerkzeug verwendet wird, so, daß der Keii 110 in die Mitnehmernut 111 eingreift, wodurch
die Schneide des feststehenden Werkzeuges zu einem an der drehbaren Werkstückspindel 17 befestigten
Schneidwerkstück ausgerichtet wird. Die Spindel 71 wird außerdem in einer vorbestimmten Winkelstellung
angehalten, wenn ein drehbares Werkzeug verwendet wird, so daß die Kerbverzahnungen 98 auf dem hinteren
Schaft des Werkzeughalters mit den Kerbverzahnungen 99 an der Innenfläche der Spindel 71 fluchten. Ferner ist
es wünschenswert, drehbare Meißel in dem gleichen Winkelverhältnis in die Spindel einzusetzen, um die
Genauigkeit der Drehvorgänge zu verbessern. Demgemäß werden — wie F i g. 3 und 4 zeigen — ein auf dem
Spindelantriebsrad 78 angeordneter Keil 114 und eine
auf einem feststehenden Kragen 116 des Werkzeughaltergehäuses 53 vorgesehene Mitnehmernut 115
verwendet, um das Einrichten der Spindel 71 in eine vorbestimmte winkelausgerichtete Stellung zu bewirken.
Für einen Werkzeugwechselzyklus wird das
10
Spindelantriebsrad 78 mit Kriechgeschwindigkeit und zusätzlich aus der Stellung gemäß F i g. 3 axial nach links
bewegt. Die hinzukommende axiale Linksbewegung des Antriebsrades 78 wird von einem Schalthebel 117
bewirkt, der durch einen nicht gezeichneten Hydraulikmotor in bekannter Weise axial bewegt wird. Das
Spindelantriebsrad 78 dreht sich mit Kriechgeschwindigkeit, während der Schalthebel 117 einen Druck
ausübt, um das Antriebsrad 78 axial nach links zu schieben. Wenn der Keil 114 in die Mitnehmernut 115
einrastet, vollendet der Schalthebel die Linksbewegung des Antriebsrades 78 und der Keil 114 wird mit dem
Antriebsrad 78 in Eingriff mit der Mitnehmernut 115 gebracht. Hierdurch wird — sobald der Zusammengriff
zwischen dem Keil 114 des Spindelantriebsrades und der feststehenden Mitnehmernut 115 erfolgt ist — die
Spindel 71 in der gewünschten vorbestimmten winkeiausgerichteten Stellung verriegelt, da das Spindelantriebsrad
79 immer mit dem Antriebsrad 78 kämmt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugwechseleinrichtung zum Durchführen verschiedenartiger
Bearbeitungsvorgänge wahlweise mit feststehenden oder drehbaren Schneidwerkzeugen, mit einer
rotarisch antreibbaren Spindel zur Aufnahme eines der Schneidwerkzeuge, einem feststehenden Maschinenrahmen,
einem drehbaren Werkstückhalter, sowie mit Mitteln zum Festlegen des Werkstückhalters
in einer stationären Position gegenüber einem feststehenden Werkzeug, dadurch gekennzeichnet,
daß die das Schneidwerkzeug aufnehmende Spindel (71) so ausgebildet ist, daß sie
entweder ein drehbares Schneidwerkzeug oder ein feststehendes Schneidwerkzeug (60) aufnimmt, daß
Kupplungsmittel (98, 99) vorgesehen sind, die die drehbaren Schneidwerkzeuge (60) an die Spindel
.(71) ankuppeln, das Einrichtungen (111) zum Festlegen der feststehenden in die Spindel hineinragenden
Schneidwerkezuge gegen Rotation vorgesehen sind, und daß die Spindel (71), wenn sie ein
drehbares Schneidwerkzeug (60) trägt, antreibbar ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Maschinenrahmen (11)
eine Konusfläche (102) vorgesehen ist, an der eine Konusfläche (101) des in die Spindel (71) eingesetzten
feststehenden Schneidwerkzeuges (60) zur Anlage kommt, und daß eine weitere, in der Spindel
(71) vorgesehene Konusfläche (105) derart angeordnet ist, daß sie mit einer Konusfläche (104) des in die
Spindel eingesetzten drehbaren Schneidwerkzeuges (60) zusammenwirkt.
3. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen
zum Festlegen eines feststehenden Schneidwerkzeuges aus einem an jedem feststehenden
Schneidwerkzeug montierten Keil (110) bestehen, der in eine Keilnut (Ul) des Maschinenrahmens (U)
eingreift.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kupplungsmittel zum drehfesten Verbinden eines drehbaren Schneidwerkzeuges (60) mit der Spindel
(71) aus ineinandergreifenden Keilnuten (98, 99) an dem Schneidwerkzeug und der Spindel bestehen.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Festlegen sowohl der drehbaren Schneidwerkzeuge als auch der feststehenden Schneidwerkzeuge
in der Spindel (71) eine einzige Festspannvorrichtung (80) vorgesehen ist, die derart auf die
Schneidwerkzeuge einwirkt, daß sie die Konusflächen (101,104) der Schneidwerkzeuge in Anlage mit
den Konusflächen (102,105) des Maschinenrahmens (11) bzw. der Spindel (71) hält, in Abhängigkeit
davon, ob ein feststehendes oder ein drehbares Schneidwerkzeug in die Spindel (71) eingesetzt ist.
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