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Spindelanordnung für Waagerecht - Bohr- und Fräsmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Spindelanordnung für Waagerecht- Bohr- und Fräsmaschinen mit
einer in einer Spindelhülse verschiebbaren, hohlen Arbeitsspindel, deren Werkzeuge
von einer in der Arbeitsspindel konzentrisch gelagerten Spannwelle spann- und lösbar
sind, und bei welcher eine Schnellaufspindel vorhanden ist.
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Es ist bereits eine derartige Spindelanordnung bekannt, bei der die
Schnellaufspindel oberhalb der Arbeitsspindel im Spindelstock gelagert ist. Hierzu
ist ihre Anordnung in einer besonderen Pinole erforderlich, die mittels eines zusätzlichten
Vorschubantriebes die benötigte Axialverstellung ermöglicht. Neben dem hohen Aufwand
ergibt sich bei dieser bekannten Anordnung der Nachteils dass unterschiedliche Ko(#1.dinateneinstellung#n
in der Y-Ac!ise für Arbeits- und Schnellaufspindel erforderlich sind, wodurch u.
a. die Programmierung bei numerisch gesteuerten Maschiiie## erschwert ist.
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Es ist weiter ein Spindelsystem mit in einer Spindelhülse axial verschiebbaren,
hohlen Arbeitsspindel bekannt, in der konzentrisch eine Spannwelle zum Zwecke des
maschinellen Spannens der Werkzeuge angeordnet ist, wobei die Spannwelle von einer
Spannmotoreinheit betätigt wird, die am Ende der Arbeitsspindel bzw.
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des Spindelstockauslegers angeordnet ist. Diese bekannte Anordnung,
die den Vorteil bietet, durch Drucktastenbedienung die Werkzeuge schnell und bequem
spannen und lösen zu können, liess es bisher nicht zu, konzentrisch zur Arbeitsspindel
eine Schnellaufspindel zu lagern. Der Anbau einer konzentrischen Schnellaufspindel
an der Stirnseite der Arbeitsspindel, wie in anderen Fällen gleichfalls bekannt,
ermöglicht es, ohne grossen Aufwand höhere Werkzeugdrehzahlen vom Spindelgetriebe
durch eine Auslegerschaftwelle abzuleiten. Dabei wird der Bohrvorschub mittels der
nicht drehenden Arbeitsspindel und deren Vorschubelemente vollzogen.
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Es sind auch maschinelle Werkzeugspanneinrichtungen bekannt, die pneumatisch
oder hydraulisch arbeiten, bei denen das werkzeugseitige Ende der Spannwelle nicht
als Spannschraube, sondern als Spannpilz ausgebildet ist, und nur durch eine Axialverschiebung
der Spannwelle wird hier der Spann- Lösevorgang vollzogen.
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Anstelle des erwähnten Spannmotors tritt also ein Spannzylinder.
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Gemäss dem erwähnten Stand der Technik schliesst also die maschinelle
Werkzeugspannung eine konzentrische Schnelllaufspindel aus, bzw. bei der Anordnung
einer konzentrischen Schnellaufspindel ist gemäss dein Stand der Technik del Einbau
einer maschinellen We rkzeug#pann#lnrich%ung nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu
beseitigen
und das Spindelsystem der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, dass eine konzentrische
Schnellaufspindel oder eine automatische Werkz eugspanneinrichtung wahlweise in
der Arbeitsspindel zur Anwendung gelangen können.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, dass
die Spannwelle mit der koaxial an der Arbeitsspindel befestigten Schnellaufspindel
kuppelbar ist und mit den für die Schnellaufspindel erforderlichen Drehzahlen antreibbar
ist.
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Gemäss dem allgemeinen Erfindungsgedanken wird somit eine an sich
bekannte Werkzeug-Spannwelle in nicht naheliegender Weise zum Antrieb einer anzubauenden
Schnellaufspindel verwendet.
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Dadurch ergibt sich als technischer Fortschritt, dass die Vorteile
der koaxialen Schnellaufspindel und der automatischen Werkzeugspannung wahlweise,
also je nach Bedarf, angewendet werden können.
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Die Erfindung lässt sich nicht nur da anwenden, wo zur Werkzeugspannung
eine Spannschraube und eine drehbare Spannwelle verwendet werden, sondern auch bei
Werkzeugspanneinrichtungen der erwähnten Art, bei denen nur eine Axialverschiebung
der Spannwelle durch einen Spannzylinder oder dergleichen vorgesehen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannwelle
zur Kupplung mit der Schnellaufspindel ein Drehkraftübertragungselement aufweist,
das als Kuppelhülse ausgebildet ist.
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Auf diese Weise ist es sehr einfach, den Schnellaufspindelkopf gleich
zusammen mit eingebautem Werkzeug an die Arbeitsspindel
formschlüssig
mit der Spannwelle anzuschrauben, beispielsweise anzuflanschen, so dass der Umbau
kaum mehr Zeit in Anspruch nimmt als das Spannen eines neuen Werkzeugs von Hand.
Sofern die Schnellaufspindel aber nicht benötigt wird, kann die automatische bekannte
Werkzeugspannung mit ihren grossen Vorteilen zur Anwendung gelangen.
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Zum Zwecke des Antriebs sind erfindungsgemäss bei der an sich bekannten
Anordnung einer Spannmotoreinheit am werkzeugabgewandten Ende der Spannwelle zwei
Kupplungen angeordnet, mittels derer der Antrieb der Spannwelle wahlweise von dem
Spindelgetriebe oder von der Spannmotoreinheit eingeleitet wird.
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Nachdem also beispielsweise der Schnellaufspindelkopf an die Arbeitsspindel
angeflanscht und die entsprechende Kupplung eingeschaltet wurde, können die erforderlichen
Antriebsdrehzahlen für die Spannwelle gewählt werden, Der Antrieb erfolgt dann vom
Spindelgetriebe so als würde es sich bei der Spannwelle um eine normale Getriebewelle
handeln.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht u. a. vor, dass auf
der Spannwelle eine Arretierhülse aufgeschraubt und feststellbar angeordnet ist,
die endseitig Klauen trägt, welche Ansätze der Kuppelhülse übergreifen und gegen
das stirnseitige Ende der Spannwelle drücken. Diese etwas aufwendige Konstruktion
der Spannwelle erweist sich als zweckmässig, wenn es infolge häufiger Werkzeugwechsel
nötig ist, die Spannschraube zu ersetzen. Durch diese erfindungsgemässe Massnahme
ist es nämlich möglich, die Spannschraube in einfacher Weise durch die Werkzeugaufnahme
der Arbeitsspindel auszutauschen. Der Erfindungsgegenstand ist aber natürlich auch
mit einer einfachen
Halterung der Kuppelhülse und Spannschraube
ausführbar. Dies wird immer dann angebracht sein, wenn der Werkzeugwechsel weniger
oft zu erwarten ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung.
In dieser zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Spindelstock und den Ausleger,
Fig. 2 das vordere Ende der Arbeitsspindel mit einem eingespannten Werkzeug im Schnitt,
Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt
wie Fig. 3, wobei sich die Teile aber in einer anderen Relativlage zueinander befinden,
Fig. 5 einen vergrösserten Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 2, Fig. 6 einen
Längs schnitt durch das vordere Ende der Arbeitsspindel mit einem montierten Schnellaufspindelkopf.
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Fig. 1 zeigt den Spindelstock 1 mit dem Auslager 2, in dem die Arbeitsspindel
3 mittels der Spindelhülse 5 gelagert ist. Die Arbeitsspindel 3 ist hohl und zeigt
vorn eine Werkzeugaufnahmebohrung 4, an die sich eine Spannwelle 6 mit einer Werkzeugspannschraube
7 anschliesst, die eine Kuppelhülse a durchgreift, was später noch näher erläutert
wird. Ein Arbeitsspindelvorschubschlitten 9 ist im Ausleger 2 geführt, diese Führung
ist jedoch der Slersiehtlichkeit wegen nicht veranschaulicht. Der Vorschub wird
von der Vorschubgewindespindel 10 über die Vorschubmutter 11 abgeleitet, und zwar
erfolgt der Antrieb der Spindel 10 über das Antriebsrad 12, das im Eingriff mit
einem nicht dargestellten Vors chubget riebe steht, welches seinen Antrieb von der
Ausgangswelle 13 des Spindelgetriebes erhält. Dieses in Fig. 1 veranschaulichte
Spindelgetriebe
zeigt ferner ein Schieberad 14 zum Antrieb der Spindelhülse 5 und der Arbeitsspindel
3, das mit dem Antriebsrad 15 in Eingriff steht. Die Stirnräder 16 und 17 dienen
dem Antrieb der Schaftwelle 18, deren Stirnrad 19 mit dem Stirn rad 20 zum Antrieb
der Spannwelle 6 in Eingriff ist. Mittels der Kupplung 21 wird der Antrieb der Spannwelle
vom Spindelgetriebe her eingeschaltet, wenn die Spannwelle 6 in erfindungsgemässer
Weise zum Antrieb einer Schnellaufspindel 39 dienen soll, s. Fig. 6.
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Falls die Spannwelle 6 dem Spannen eines Werkzeuges dienen soll, wird
die Kupplung 22 einges chaltet, um die Antriebsverbindung zu der Spannmotoreinheit
24 über den Kuppelflansch 23 herzustellen.
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Die Erfindung ist auch dann realisierbar, wenn anstelle der Spannmotoreinheit
mit dem ein Drehmoment erzeugenden Motor, der im einzelnen nicht veranschaulicht
ist, beispielsweise ein hydraulischer Spannzylinder zum axialen Verschieben der
Spannwelle 6 oder zumindest eines Spannpilzes vorgesehen ist, der dann an die Stelle
der W rkzeugspannschraube 7 tritt.
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Wie man der Fig. 2 entnehmen kann, ist die Spannwelle 6 mit der Werkzeugspannschraube
7 nicht aus einem Stück ausgebildet, so dass es bei einer ähnlichen Konstruktion
ohne weiteres möglich ist, einen Spannpilz durch einen Spannzylinder axial zu verschieben,
ohne den erwähnten Antrieb der Welle 6 zu stören, die in einer noch zu beschreibenden
Weise mit der Schnellaufspindel 39 durch die Kuppelhülse 8 gekuppelt wird.
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Die Konstruktion gemäss Fig. 2 dient dem Zweck, die Werkzeugspannschraube
7 durch die Werkzeugaufnahmebohrung 4 leicht auszutauschen, wenn ein derartiger
Austausch bedingt durch stärkste Beanspruchung häufiger erforderlich ist. Für den
Fall,
die Werkzeuge seltener gewechselt werden, kann auch eine einfachere
Halterung der Kuppelhülse 8 vorgesehen sein, ohne von dem erwähnten Erfindungsgedanken
abzuweichen.
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Die Kuppelhülse 8 ist gemäss Fig. 2 werkzeugseitig mit einer Kupplungsklaue
8a versehen und mittels des Nadellagers 25 in der Arbeitsspindel 3 gelagert. Diese
Kupplungsklaue 8a wird zum Spannen des Werkzeuges nicht benötigt, da gemäss Fig.
2 die Werkzeugspannschraube 7 in den Werkzeugspannschaft 48 eines nicht näher veranschaulichten
Werkzeuges eingeschraubt ist und diesen spannt. Die Spannschraube 7 ist in nicht
spannendem Zustand aber zusammen mit der Kuppelhülse 8 in einer gemeinsamen Bohrung
27 axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar mittels der Passfeder 47 und der
Gleitfeder 46 gehalten. Dabei ist die Gleitfeder 46 in einer Nut der Bohrung 27
geführt und in einem den Durchmesser der Werkzeugspannschraube 7 vergrössernden
Kolben 7a eingesetzt, der Bestandteil des Spannschraubenschaftes ist. Dabei dient
zur axialen Fixierung der Spannschraube 7, der Kuppelhülse 8 und einer Anlagebüchse
33 für den Anschlag des Kolbens 7a nach rechts in Fig. 2 die erwähnte Arretierhülse
28, deren Innengewinde 26 mit dem am werkzeugseitigen Ende der Spannwelle angeordneten
Aussengewinde verschraubt ist. Die Arretierhülse trägt endseitig nach innen gerichtete
Klauen 28a, welche Ansätze 37 der Kuppelhülse 8 übergreifen und gegen das stirnseitige
Ende der Spannwelle 6 drücken.
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Um nun die Werkzeugspannschraube 7 zusammen mit der Kuppelhülse leicht
nach vorn herausziehen zu können, ist die Arretierhülse 28 mit mindestens einem
Durchbruch 29, 29a (Fig. 4) versehen, der in einer bestimmten Winkelstellung der
Arretierhülse die axiale Fixierung der Werkzeugspannschraube und Kuppelhülse
zum
Zwecke der Demontage in Richtung der Werkzeugaufnahme freigibt. Zuvor müssen der
Verschlußstopfen 30 und die Sicherungsschraube 31 entfernt werden, zumindestens
muss die Sicherungsschraube ein wenig gelöst werden, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht
ist. In der dargestellten Weise übergreift die Arretierhülse 28 ferner an ihrem
werkzeugabgewandten Ende Haltekugeln 34, die in radialen Bohrungen der Spannwelle
6 liegen und die Kugeln radial einwärts in eine Kugelrille 35 der Anlagebüchse 33
drückt. Dabei zeigt die Arretierhülse 28 an ihrem hinteren Ende eine Eindrehung
32, die tiefer als die Kugelrille 35 ist. Auf diese Weise wird die durch die Kugeln
34 axial gehaltene Anlagebüchse 33 zum Zwecke der Demontage der Spannschraube nach
Schraubung der Arretierhülse 28 auf der Spannwelle 6 freigegeben.
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Die Spannschraube 7 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 36, die
sich gegen die Anlagebüchse 33 und gegen den Kopf 7c des Spannechraubenschaftes
abstützt.
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Der Schnitt in Fig. 3 zeigt die Lage, in der die Kuppelhülse 8 zusammen
mit der Werkzeugspannschraube 7 durch die Werkzeugaufnahme 4 nach Fig. 1 leicht
herausgezogen werden kann. Dabei liegen die Ansätze 37 der Kuppelhülse 8 nach einer
entsprechenden Drehung derselben in den Durchbrüchen 29 und 29a nach Fig. 4 mit
Spiel, während die Sicherungsschraube 31 zuvor nach oben genügend herausgeschraubt
worden ist, um die Drehung zu ermöglichen.
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Fig. 4 zeigt die Arretierlage vor dem Ausbau. Hier ist die Sicherungsschraube
31 in eine entsprechende Ausnehmung 8b der Kuppelhülse 8 eingeschraubt, und die
Ansätze 37 verhindern ein axiales Verschieben der Kuppelhülse 8, s. Fig. 2. In Fig.
4 liegt e in Ansatz 37 beispielsweise hinter der Schraube 31. Durch
Lösen
der Schraube und Drehen der Kuppelhülse 8 um 900 gelangt man zu der in Fig. 3 veranschaulichten
Stellung.
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Fig. 5 zeigt den bereits erwähnten Einbau der Anlagebüchse 33, die
durch die Kugeln 34 in der Kugelrille 35 am Umfang der Büchse axial unverschieblich
gehalten wird.
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Schliesslich zeigt Fig. 6 den erfindungsgemässen Anbau des Schnellaufspindelkopfes
38. Dieser Schnellaufspindelkopf dient gleichzeitig zur Lagerung der Schnellaufspindel
39 mittels der beiden Kegelrollenlager 44 und 45, wobei das Spindelkopfgehäuse 41
mittels der Befestigungsschrauben 42 in einfacher Weise an die Arbeitsspindel 3
flanschartig angeschraubt ist.
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Die Schnellaufspindel 39 zeigt eine Werkzeugaufnahmebohrung 40, die
bei dieser Konstruktion vorteilhaft in unmittelbarer Nähe der Spindellagerung liegt.
Die Schnellaufspindel 39 weist an ihrem der Werkzeugaufnahme abgewandten Ende eine
Bohrung 43 auf, in der das Spanngewinde 7b der Spannschraube 7 freigängig Raum findet,
da diese bei Verwendung der Schnellaufspindel nicht benötigt wird. Der vordere Kuppelteil
8a der Kuppelhülse 8 greift in einen entsprechenden Kuppelteil der Welle 39 ein,
um das Drehmoment von der Kuppelhülse 8 auf die Schnellaufspindel 39 zu übertragen.
Eine zusätzliche Lagerung ist nicht erforderlich, da die Schnellaufspindel 39 in
bekannter Weise in dem Spindelkopfgehäuse 41 gelagert ist, das starr mit der Arbeitsspindel
3 verschraubt ist.
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Patentansprüche: