DE19648290A1

DE19648290A1 - Spindle device for automatic machine tool

Info

Publication number: DE19648290A1
Application number: DE1996148290
Authority: DE
Inventors: Koji Nishii; Hiroki Yoneyama; Shinya Nakamura
Original assignee: ASUKA TRADING CO
Current assignee: ASUKA TRADING CO
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1997-06-19
Also published as: JPH09141506A; JP2771495B2

Abstract

The spindle device includes a spindle with a tool-receiving conical boring in its front end sector, and thin and thick sectors. It includes a tool holder with a conical shaft, a flange, and a clamping shell with a fluid channel. The internal diameter of the sector of the clamping shell (33) which comes against the flange is smaller than the external diameter of the thin sector (30) of the spindle (1). A sector (30a) with a very small diameter is formed on the outer cylindrical sector of the front end sector in the front end of the thin sector.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spindelvorrichtung für eine Werkzeugmaschine oder derglei chen.The invention relates to a spindle device for a machine tool or the like chen.

Zum Beispiel ist in einer Werkzeugmaschine wie beispielsweise einem Bearbeitungszentrum mit einer automatischen Werkzeugwechseleinrichtung (ATC) eine Werkzeugaufnahme-Ke gelbohrung 2 in dem Vorderendabschnitt einer Spindel 1 ausgebildet, und die so gebil dete Kegelbohrung 2 steht mit dem Kegelschaft 4 eines Werkzeughalters 3 in Eingriff, um so ein vorbestimmtes Werkzeug aufzuspannen, wie in Fig. 6 gezeigt. In diesem Fall wird ein "Kegel-und-Stirnflächen-Doppelstoßsystem" angewendet; das heißt, der Kegelschaft 4 stößt an die Kegelbohrung 2 an, während die Stirnfläche 3a des Flansches 3f an die Stirnflä che 1a der Spindel 1 anstößt. Also weist der Werkzeughalter 3 und dementsprechend das Werkzeug, wenn es aufgespannt ist, eine hohe Starrheit auf, was es ermöglicht, eine Schwerzerspanungsoperation auszuführen und eine feingespante Oberfläche in einer Schlichtspanoperation zu erhalten.For example, in a machine tool such as a machining center with an automatic tool changer (ATC), a tool holder cone hole 2 is formed in the front end portion of a spindle 1 , and the cone hole 2 thus formed is engaged with the taper shaft 4 of a tool holder 3 to clamp a predetermined tool as shown in FIG. 6. In this case a "cone and face double butt system" is used; that is, the tapered shaft 4 abuts the tapered bore 2 , while the end face 3 a of the flange 3 f abuts against the end face 1 a of the spindle 1 . Thus, the tool holder 3 and, accordingly, the tool, when clamped, has a high rigidity, which makes it possible to carry out a heavy-duty machining operation and to obtain a finely chipped surface in a finishing machining operation.

Bei der Spindelvorrichtung gemäß dem "Kegel-und-Stirnflächen-Doppelstoßsystem" ist es schwierig, die Innenfläche der Kegelbohrung 2 und die Spindelstirnfläche 1a, die sich über die Innenfläche der Kegelbohrung 2 erstreckt, gleichzeitig mit der Außenfläche des Kegel schaftes 4 bzw. der Stirnfläche 3a des Flansches 3f in Kontakt zu bringen. Daher stößt in der Praxis die Kegelbohrung 2 an den Kegelschaft 4 an, und mit dem auf einen negativen Wert eingestellten Spalt 8 zwischen dem Flansch und der Stirnfläche 3a des Werkzeughal ters 3 und der Spindelstirnfläche 1a wird diesem eine Vorspannung erteilt, so daß die Flanschstirnfläche 3a und die Spindelstirnfläche 1a aneinanderstoßen. In the spindle device according to the "cone-and-face double-joint system", it is difficult to the inner surface of the cone bore 2 and the spindle end face 1 a, which extends over the inner surface of the cone bore 2 , simultaneously with the outer surface of the cone shaft 4 and Bring the end face 3 a of the flange 3 f into contact. Therefore, in practice the conical bore 2 abuts the conical shaft 4 , and with the gap 8 set to a negative value between the flange and the end face 3 a of the tool holder 3 and the spindle end face 1 a, this is given a bias so that the Flange end face 3 a and the spindle end face 1 a.

In dem vorerwähnten Verfahren muß das oben beschriebene Aneinanderstoßen streng kon trolliert werden derart, daß der Spalt δ in der Größenordnung von -2 µm liegt. Daher ist die Kontrolle des Aneinanderstoßens höchst mühsam. Andererseits sind viele Arten von Werk zeugen erhältlich. Daher ist es beim Austausch dieser Werkzeuge ziemlich schwierig, den Spalt zwischen der Flanschstirnfläche 3a und der Spindelstirnfläche 1a für jeden dieser Werkzeughalter zu kontrollieren. Dementsprechend ist es unmöglich, diese vielen Arten von Werkzeughaltern austauschbar zu machen.In the above-mentioned process, the abutting described above must be strictly controlled such that the gap δ is in the order of -2 µm. Therefore, controlling the collision is extremely troublesome. On the other hand, many types of tools are available. Therefore, when replacing these tools, it is quite difficult to control the gap between the flange end face 3 a and the spindle end face 1 a for each of these tool holders. Accordingly, it is impossible to make these many types of tool holders interchangeable.

Zur Überwindung der oben beschriebenen Schwierigkeit hat der Anmelder in der ungeprüf ten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 178 607/1995 eine Spindelvorrichtung vorge schlagen.To overcome the difficulty described above, the applicant has in the unchecked Japanese patent publication No. 178 607/1995 featured a spindle device beat.

Die Spindelvorrichtung ist in Fig. 7 gezeigt. Und zwar umfaßt der vordere Endabschnitt (der linke Endabschnitt in Fig. 7) der Spindel 1 einen dünnen Abschnitt 30 mit kleinem Durchmesser und einen dicken Abschnitt 31 mit großem Durchmesser, und eine Einspann hülse 33 ist auf die äußere Zylinderfläche des vorderen Endabschnitts mit Übermaß für den dünnen Abschnitt 30 sowie für den dicken Abschnitt 31 aufgesetzt. Zusätzlich weist die Spindelvorrichtung einen Fluidkanal 34 auf, der definiert ist durch eine Stufe 32 zwischen dem dünnen Abschnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31 und durch die innere Zylinderfläche der Einspannhülse 33, die der Stufe 32 gegenübersteht.The spindle device is shown in FIG. 7. Namely, the front end portion (the left end portion in Fig. 7) of the spindle 1 includes a thin portion 30 with a small diameter and a thick portion 31 with a large diameter, and a clamping sleeve 33 is on the outer cylindrical surface of the front end portion for oversize the thin section 30 and for the thick section 31 placed. In addition, the spindle device has a fluid channel 34 , which is defined by a step 32 between the thin section 30 and the thick section 31 and by the inner cylindrical surface of the clamping sleeve 33 , which faces the step 32 .

Wenn der Kegelschaft 4 des Werkzeughalters 3 mit der Kegelbohrung 2 der Spindel 1 in Eingriff steht, wird Fluiddruck an den Fluidkanal 34 angelegt. In dieser Operation wirkt der Fluiddruck radial auswärts an der Einspannhülse 33, um diese in der gleichen Richtung (radial nach außen) zu expandieren, womit das Übermaß beseitigt wird, um die axiale Be wegung der Einspannhülse zuzulassen. Gleichzeitig wirkt der Fluiddruck axial auf die Stufe 32 zwischen dem dünnen Abschnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31, womit die Einspann hülse 33 nach vorn geschoben wird. Folglich wird die vordere Stirnfläche 33a der Einspann hülse 33 nach Bedarf gegen die Flanschstirnfläche 3a des Werkzeughalters 3 gedrückt. In diesem Zustand wird der Fluiddruck entfernt. Folglich wird die Einspannhülse 33 radial einwärts kontrahiert, das heißt, sie wird zurückgestellt, so daß die Einspannhülse 33 auf den dünnen Abschnitt 30 und den dicken Abschnitt 31 mit den Übermaßen fest aufgepaßt wird. When the taper shank 4 of the tool holder 3 engages with the taper bore 2 of the spindle 1 , fluid pressure is applied to the fluid channel 34 . In this operation, the fluid pressure acts radially outward on the collet 33 to expand it in the same direction (radially outward), thereby eliminating the excess to allow the axial movement of the collet. At the same time, the fluid pressure acts axially on the step 32 between the thin section 30 and the thick section 31 , whereby the clamping sleeve 33 is pushed forward. Consequently, the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 is pressed as required against the flange end face 3 a of the tool holder 3 . In this state, the fluid pressure is removed. Consequently, the chucking sleeve 33 is contracted radially inwardly, that is, it is reset, so that the chucking sleeve 33 on the thin portion 30 and the thick portion is fitted tightly with the extremes 31st

Wie oben beschrieben, wird bei der Spindelvorrichtung, während der Kegelschaft 4 des Werkzeughalters 3 an der Kegelbohrung 2 der Spindel 1 anliegt, die Stirnfläche 3a des Flan sches 3f des Werkzeughalters 3 unter einem vorbestimmten Druck gedrückt gehalten gegen die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33, die fest auf den vorderen Endabschnitt der Spindel 1 aufgepaßt ist. Dies erhöht die Starrheit des Werkzeughalters 3, wenn er auf gespannt ist, und stabilisiert dessen Support. Dieses Merkmal beseitigt die oben beschriebe ne Schwierigkeit, nämlich die Notwendigkeit zum Kontrollieren des Spaltes zwischen der Flanschstirnfläche 3a und der Spindelstirnfläche 1a.As described above, in the spindle apparatus, while the cone stem 4 abuts the tool holder 3 to the tapered bore 2 of the spindle 1, the front surface 3a of the flan ULTRASONIC 3 f of the tool holder 3 at a predetermined pressure is kept pressed against the front end face 33 a of the Clamping sleeve 33 which is firmly fitted on the front end portion of the spindle 1 . This increases the rigidity of the tool holder 3 when it is clamped and stabilizes its support. This feature eliminates the difficulty described above, namely the need to control the gap between the flange end face 3 a and the spindle end face 1 a.

Die oben beschriebene Spindelvorrichtung leidet jedoch unter den folgenden Schwierigkei ten: In dem Fall, in dem der Außendurchmesser des Flansches 3f des Werkzeughalters 3 kleiner ist als der Außendurchmesser des dünnen Abschnitts 30 der Spindel 1, ist es unmög lich, die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 an die Flanschstirnfläche 3a anzule gen. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden durch Anwendung eines Verfahrens, in welchem der Außendurchmesser des dünnen Abschnitts 30 vermindert ist und der Innen durchmesser der vorderen Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 auch vermindert ist. Die Anwendung des Verfahrens bringt jedoch ein anderes Problem mit sich: Und zwar wird dann, wenn der Außendurchmesser des dünnen Abschnitts 30 vermindert wird, die Wand stärke des dünnen Abschnitts 30 vermindert wegen des Vorhandenseins der Kegelbohrung 2. Das heißt, die resultierende Spindelvorrichtung ist im Aufbau nicht akzeptabel.However, the spindle device described above suffers from the following difficulties: In the case where the outer diameter of the flange 3 f of the tool holder 3 is smaller than the outer diameter of the thin portion 30 of the spindle 1 , it is impossible to the front end face 33 a the chucking 33 to the flange face 3 a anzule gene. This difficulty can be overcome by using a method in which the outer diameter of the thin portion is lowered 30 and the inner is also reduced diameter of the front end surface 33a of the chucking sleeve 33. However, the application of the method has another problem: namely, if the outer diameter of the thin section 30 is reduced, the wall thickness of the thin section 30 is reduced due to the presence of the tapered bore 2 . That is, the resulting spindle device is not acceptable in construction.

Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin, die oben beschriebenen Schwierig keiten zu beseitigen, die mit einer herkömmlichen Spindelvorrichtung verbunden sind. Mehr im einzelnen ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung einer Spindelvorrichtung, in welcher der Werkzeughalter, wenn er aufgespannt ist, eine hohe Starrheit aufweist und es überflüs sig ist, den Spalt zwischen der Flanschstirnfläche des Werkzeughalters und der Stirnfläche der Spindel zu kontrollieren, was eine Vielzahl von Werkzeughalterarten austauschbar macht und es zuläßt, einen Werkzeughalter mit einem Flansch, dessen Durchmesser kleiner ist als der dünne Abschnitt des Spindelschaftes, mit dem Spindelschaft zu koppeln ohne Verminderung der Wandstärke des dünnen Abschnitts. Accordingly, an object of the invention is to overcome the difficulties described above Eliminate kites associated with a conventional spindle device. More in particular, an object of the invention is to provide a spindle device in which the tool holder, when clamped, has a high rigidity and overflows sig is the gap between the flange face of the tool holder and the face control the spindle, making a variety of tool holder types interchangeable makes and allows a tool holder with a flange whose diameter is smaller is as the thin section of the spindle shaft to couple with the spindle shaft without Reduction of the wall thickness of the thin section.

Das vorgenannte Ziel der Erfindung ist erreicht worden durch die Schaffung einer Spindel vorrichtung, welche umfaßt: eine Spindel mit einer Werkzeugaufnahme-Kegelbohrung in einem vorderen Endabschnitt der Spindel, einen dünnen Abschnitt und einen dicken Ab schnitt, die in einem äußeren Zylinderabschnitt des vorderen Endabschnitts ausgebildet sind, wobei der dicke Abschnitt an der hinteren Endseite des dünnen Abschnitts angeordnet ist, einen Werkzeughalter mit einem Kegelschaft, der in die Kegelbohrung eingesetzt ist, und einem Flansch, der einen größeren Durchmesser als der Kegelschaft aufweist, sowie eine Einspannhülse, die auf dem dünnen und dem dicken Abschnitt angebracht ist und einen Fluidkanal aufweist in einem inneren Zylinderabschnitt, der einer Stufe zwischen dem dün nen und dem dicken Abschnitt gegenübersteht, wobei die Einspannhülse durch einen an den Fluidkanal angelegten Fluiddruck zu dem Vorderende der Spindel hin verschoben wird, um an den Flansch anzustoßen, und wobei in dem Anstoßzustand die Einspannhülse fest auf der Spindel angebracht ist durch Beseitigen des Fluiddrucks, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser eines Abschnitts der Einspannhülse, der an den Flansch anstößt, kleiner ist als der Außendurchmesser des dünnen Abschnitts der Spindel.The aforementioned object of the invention has been achieved by the creation of a spindle Device comprising: a spindle with a tool holder tapered bore in a front end portion of the spindle, a thin portion and a thick ab cut formed in an outer cylinder portion of the front end portion the thick section being located on the rear end side of the thin section, a tool holder with a tapered shaft, which is inserted into the tapered bore, and a flange that has a larger diameter than the taper shank, and a Collet, which is attached to the thin and the thick section and one Fluid channel has in an inner cylinder portion which is a step between the thin NEN and the thick section faces, the clamping sleeve by one to the Fluid channel applied fluid pressure is shifted toward the front end of the spindle to abut the flange, and in the abutting state, the clamping sleeve firmly on the Spindle is attached by removing the fluid pressure, characterized in that the Inner diameter of a section of the clamping sleeve that abuts the flange is smaller is the outside diameter of the thin section of the spindle.

Da in der Spindelvorrichtung der Erfindung der Innendurchmesser des Abschnitts der Ein spannhülse, der an den Flansch anstößt, kleiner ist als der Außendurchmesser des dünnen Abschnitts der Spindel, kann selbst dann, wenn ein Werkzeughalter angewendet wird mit einem Flansch, dessen Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des dünnen Ab schnitts der Spindel, die Einspannhülse an den Flansch angestoßen werden ohne Verminde rung der Wandstärke des dünnen Abschnitts.Since in the spindle device of the invention the inside diameter of the portion of the one adapter sleeve that abuts the flange is smaller than the outer diameter of the thin one Section of the spindle, even when a tool holder is applied with a flange whose diameter is smaller than the outer diameter of the thin Ab section of the spindle, the clamping sleeve can be pushed against the flange without diminishing tion of the wall thickness of the thin section.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbei spiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:In the following the invention is based on an embodiment shown in the drawing described in more detail. The drawing shows:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Spindelvorrichtung, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildet; Fig. 1 is a sectional view of a spindle device which forms a preferred embodiment of the invention;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggeschnittenen Teilen, die einen Werkzeug kopplungsbereich der in Fig. 1 gezeigten Spindelvorrichtung zeigt; Fig. 2 is an enlarged sectional view with parts cut away, showing a tool coupling area of the spindle device shown in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Beschreibung eines Beispiels einer Fluidzuführrohr-Verbindungskonstruktion; Fig. 3 is a sectional view for describing an example of a fluid supply pipe connecting structure;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht zur Beschreibung eines Werkzeughalters vom DIN-Typ (kurzer Kegel), auf den das technische Konzept der Erfindung angewendet wird; Fig. 4 is an enlarged sectional view for describing a tool holder from the DIN type (short cones) to which the technical concept of the invention is applied;

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht einer Modifikation des Werkzeugkopplungsbe reichs der Spindelvorrichtung; Fig. 5 is an enlarged sectional view of a modification of the tool coupling area of the spindle device;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggeschnittenen Teilen zur Beschreibung eines Beispiels einer herkömmlichen Spindelvorrichtung; und Fig. 6 is an enlarged sectional view with parts cut away to describe an example of a conventional spindle device; and

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggeschnittenen Teilen zur Beschreibung eines weiteren Beispiels der herkömmlichen Spindelvorrichtung. Fig. 7 is an enlarged sectional view with parts cut away to describe another example of the conventional spindle device.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 be schrieben. In den Figuren sind Teile, die in ihrer Funktion den bereits unter Bezug auf die herkömmliche Vorrichtung beschriebenen Teilen entsprechen, durch die gleichen Bezugs zeichen bezeichnet.A preferred embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the figures, parts that correspond in function to the parts already described with reference to the conventional device are designated by the same reference characters.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt sich die Spindel 1 der Spindelvorrichtung der Erfindung horizontal in einem Gehäuse 8 und ist drehbar gelagert durch eine Mehrzahl von Kugella gern 6 (vier Kugellager in dem Fall von Fig. 1) an dem Vorderende (oder am linken Ende in Fig. 1) und ein Walzenlager 7 an dem hinteren Ende (oder am rechten Ende in Fig. 1). Das Gehäuse 8 umfaßt einen Außenzylinder 10, einen vorderen Deckel 11, der an der vor deren Endfläche des Außenzylinders 10 mit Bolzen B1 befestigt ist, und einen hinteren Deckel 12, der an der hinteren Endfläche des Außenzylinders 10 mit Bolzen B2 befestigt ist. Der Außenzylinder 10 weist einen Montageflansch 9 im wesentlichen bei der Mitte auf, in der Achsrichtung betrachtet, der dazu dient, die Spindelvorrichtung zum Beispiel an dem Spindelmontageblock einer Werkzeugmaschine anzukoppeln. Ferner weist der Außenzy linder 10 eine in den äußeren zylindrischen Abschnitt eingeschnittene Spiralnute E auf, die hinter dem Montageflansch 9 des Außenzylinders 10 gelegen ist. Die Spiralnute E dient dazu, wenn die Spindelvorrichtung mit einer Bohrung (nicht gezeigt) gekoppelt ist, einen spiralförmigen Kühlkanal zwischen dem Außenzylinder und der Innenfläche der Bohrung zu bilden. Die Spindelvorrichtung kann durch Durchleiten eines Kühlfluids in dem Kühlkanal gekühlt werden.As shown in Fig. 1, the spindle 1 of the spindle device of the invention extends horizontally in a housing 8 and is rotatably supported by a plurality of ball bearings 6 (four ball bearings in the case of Fig. 1) at the front end (or the left one) End in Fig. 1) and a roller bearing 7 at the rear end (or at the right end in Fig. 1). The housing 8 includes an outer cylinder 10 , a front cover 11 which is fixed to the front end surface of the outer cylinder 10 with bolts B1, and a rear cover 12 which is fixed to the rear end surface of the outer cylinder 10 with bolts B2. The outer cylinder 10 has a mounting flange 9 substantially at the center, viewed in the axial direction, which serves to couple the spindle device to the spindle mounting block of a machine tool, for example. Furthermore, the outer cylinder 10 has a cut into the outer cylindrical portion spiral groove E, which is located behind the mounting flange 9 of the outer cylinder 10 . The spiral groove E, when the spindle device is coupled to a bore (not shown), serves to form a spiral cooling channel between the outer cylinder and the inner surface of the bore. The spindle device can be cooled by passing a cooling fluid through the cooling channel.

Äußere Abstandhalter 13 sind eingesetzt zwischen den benachbarten äußeren Laufringen 6a einer Mehrzahl von Kugellagern 6, welche den vorderen Endabschnitt der Spindel 1 lagern. Der äußere Laufring 6a des vordersten Kugellagers 6 wird durch den vorderen Deckel 11 gehalten, wogegen der äußere Laufring 6a des hintersten Kugellagers 6 durch eine Stufe 10a gehalten wird, die in der inneren Zylinderfläche des äußeren Zylinders ausgebildet ist, so daß sämtliche äußeren Laufringe 6a durch die innere Zylinderfläche des äußeren Zylinders 10 fest gehalten werden. Andererseits sind innere Abstandhalter 14 eingesetzt zwischen die benachbarten inneren Laufringe 6b der Kugellager 6. Der innere Laufring 6b des hintersten Kugellagers wird durch einen an der Spindel 1 angebrachten Haltering 15 gehalten, woge gen der innere Laufring 6b des vordersten Kugellagers 6 durch eine Stufe gehalten wird, die in der äußeren Zylinderfläche der Spindel 1 ausgebildet ist, so daß sämtliche inneren Laufringe 6b fest auf der Spindel 1 angebracht sind.Outer spacers 13 are inserted between the adjacent outer races 6 a of a plurality of ball bearings 6 , which support the front end portion of the spindle 1 . The outer race 6 a of the foremost ball bearing 6 is held by the front cover 11 , whereas the outer race 6 a of the rearmost ball bearing 6 is held by a step 10 a, which is formed in the inner cylinder surface of the outer cylinder, so that all outer Races 6 a are held firmly by the inner cylinder surface of the outer cylinder 10 . On the other hand, inner spacers 14 are inserted between the adjacent inner races 6 b of the ball bearings 6 . The inner race 6 b of the rearmost ball bearing is held by a retaining ring 15 attached to the spindle 1 , while the inner race 6 b of the foremost ball bearing 6 is held by a step which is formed in the outer cylindrical surface of the spindle 1 , so that all inner races 6 b are firmly attached to the spindle 1 .

Andererseits wird der äußere Laufring 7a des Walzenlagers 7, das den hinteren Endab schnitt der Spindel 1 stützt, durch den hinteren Deckel 12 gehalten und durch eine Stufe 10a gelagert, die in der inneren Zylinderfläche des Außenzylinders 10 ausgebildet ist, so daß der äußere Laufring 7a fest an der Innenfläche des Außenzylinders angebracht ist. Der innere Laufring 7b des Walzenlagers 7 ist fest an der Spindel 1 angebracht durch einen Haltedeckel 16 für den inneren Laufring, der den zentralen Abschnitt des hinteren Deckels 12 durch dringt und an der Spindel 1 angebracht ist, um den inneren Laufring zu halten, sowie durch eine Riemenscheibe 17, die an den inneren Haltedeckel 16 anstößt. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10d eine Stufe, die in der äußeren Zylinderfläche der Spindel 1 ausge bildet ist, um den inneren Laufring 7b des Walzenlagers 7 durch einen inneren Abstandhalter 7c aufzunehmen.On the other hand, the outer race 7 a of the roller bearing 7, which cut the rear Endab the spindle 1 is supported, held by the rear cover 12 and supported by a step 10a which is formed in the inner cylindrical surface of the outer cylinder 10 so that the outer Race 7 a is firmly attached to the inner surface of the outer cylinder. The inner race 7 b of the rolling bearing 7 is fixed on the spindle 1 is mounted by a retaining cap 16 for the inner race ring 12 penetrates the central portion of the rear cover and is attached to the spindle 1, in order to keep the inner race, and by a pulley 17 which abuts the inner retaining cover 16 . In Fig. 1, reference numeral 10 d denotes a step which is formed in the outer cylindrical surface of the spindle 1 to receive the inner race 7 b of the roller bearing 7 by an inner spacer 7 c.

Die Riemenscheibe 17 ist durch Preßpassung fest auf dem hinteren Endabschnitt der Spindel 1 angebracht, der aus dem Haltedeckel 16 vorragt. Die Rotation eines angetriebenen Mo tors (nicht gezeigt) wird über einen Endlosriemen (nicht gezeigt) auf die Riemenscheibe 17 übertragen, um die Spindel 1 zu drehen. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen F einen Flüssigkeitszuführkanal, durch den Flüssigkeitsdruck an die Paßfläche der Riemenscheibe 17 angelegt wird, um diese dadurch von der Spindel 1 zu entfernen.The pulley 17 is press-fitted firmly onto the rear end portion of the spindle 1 , which protrudes from the holding cover 16 . The rotation of a driven motor (not shown) is transmitted to the pulley 17 via an endless belt (not shown) to rotate the spindle 1 . In Fig. 1, reference numeral F denotes a liquid supply passage through which liquid pressure is applied to the mating surface of the pulley 17 to thereby remove it from the spindle 1 .

Die Spindel 1 weist eine Werkzeugaufnahme-Kegelbohrung 2 auf, die zu ihrem hinteren Ende hin im Durchmesser allmählich kleiner wird, sowie eine Durchgangsbohrung 18, die sich aus der Tiefe der Kegelbohrung 2 zu dem hinteren Ende der Spindel 1 erstreckt. Die Kegelbohrung 2 und die Durchgangsbohrung 18 sind entlang der zentralen Achse der Spindel 1 ausgebildet.The spindle 1 has a tool holder tapered bore 2 which gradually becomes smaller in diameter towards its rear end, and a through bore 18 which extends from the depth of the tapered bore 2 to the rear end of the spindle 1 . The tapered bore 2 and the through bore 18 are formed along the central axis of the spindle 1 .

Der Kegelschaft 4 eines zum Halten eines Werkzeugs 21 ausgelegten Werkzeughalters 3 steht mit der Kegelbohrung 2 in Eingriff. Der Werkzeughalter 3 weist an der Basis des Ke gelschaftes 4 einen Flansch 3f auf, der im Durchmesser größer ist als der Kegelschaft 4. Der Außendurchmesser des Flansches 3f ist kleiner als der dünne Abschnitt 30 (unten beschrie ben) von kleinem Durchmesser, welcher der vordere Endabschnitt der Spindel 1 ist. In der Ausführungsform wird der Werkzeughalter 3 angewendet, in dem, wie in Fig. 2 gezeigt, der Abstand L zwischen der Flanschstirnfläche 3a des Werkzeughalters 3 und der Kegelbe zugsposition großen Durchmessers des Kegelschaftes 4 kontrolliert konstant gehalten wird (in der Ausführungsform innerhalb 0,010 mm). In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 29 einen Antriebskeil, der die Drehrichtung des Werkzeughalters 3 und der Spindel 1 positio niert. Der Antriebskeil 29 ist an der vorderen Stirnfläche der Spindel 1 mit einem Bolzen (nicht gezeigt) befestigt.The taper shank 4 of a tool holder 3 designed to hold a tool 21 is in engagement with the taper bore 2 . The tool holder 3 has at the base of Ke gelschaftes 4 a flange 3 f, which is larger in diameter than the taper shank. 4 The outer diameter of the flange 3 f is smaller than the thin portion 30 (described below) of small diameter, which is the front end portion of the spindle 1 . In the embodiment, the tool holder 3 is used in which, as shown in FIG. 2, the distance L between the flange end face 3 a of the tool holder 3 and the cone reference position of large diameter of the taper shank 4 is kept constant in a controlled manner (in the embodiment within 0.010 mm ). In Fig. 1, reference numeral 29 denotes a drive wedge which positio nates the direction of rotation of the tool holder 3 and the spindle 1 . The drive wedge 29 is fastened to the front end face of the spindle 1 with a bolt (not shown).

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Ende des Kegelschaftes 4 mit einem Zugzapfen 22 gekoppelt, der einen im Durchmesser kleinen Hals 22a und einen im Durchmesser großen Kopf 22b umfaßt. Der Zugzapfen 22 wird über Kugeln 23 abnehmbar gehalten durch eine Hülse 24, die in die Durchgangsbohrung 18 derart eingesetzt ist, daß die Hülse 24 axial verschiebbar ist.As shown in Fig. 1, the end of the taper shaft 4 is coupled to a pull pin 22 , which comprises a neck 22 a with a small diameter and a head 22 b with a large diameter. The pull pin 22 is held removably via balls 23 by a sleeve 24 which is inserted into the through hole 18 such that the sleeve 24 is axially displaceable.

Mehr im einzelnen sind die Kugeln 23 entlang einem Umkreis angeordnet und werden durch die Hülse 24 derart gehalten, daß sie radial zurückziehbar sind. Das hintere Ende der Hülse 24 ist mit einer Antriebszugstange 25 gekoppelt, die dafür vorgesehen ist, die Hülse axial vor und zurück zu verschieben. Die Zugstange 25 erstreckt sich in der Durchgangsbohrung 18 und ragt aus dem hinteren Ende der Spindel 1 vor. Der vorragende Endabschnitt der Zugstange 25 ist mit einem Kolben (nicht gezeigt) gekoppelt.More specifically, the balls 23 are arranged along a perimeter and are held by the sleeve 24 such that they are radially retractable. The rear end of the sleeve 24 is coupled to a drive tie rod 25 which is intended to axially move the sleeve back and forth. The pull rod 25 extends in the through hole 18 and protrudes from the rear end of the spindle 1 . The protruding end portion of the tie rod 25 is coupled to a piston (not shown).

Wenn der Antrieb des Kolbens aufgehoben ist, wird die Zugstange 25 zurückgezogen durch eine Anzahl von Tellerfedern 26, die an der Zugstange 25 angebracht sind, und die Hülse 24 wird auch zurückgezogen. In diesem Vorgang werden die Kugeln 23 gegen die innere Zy linderfläche der Durchgangsbohrung 18 gedrückt, wobei sie aus dem Raum 18a der Durch gangsbohrung 18 von relativ großem Durchmesser, die der Kegelbohrung 2 benachbart ist, zu dem Raum 18b der Durchgangsbohrung 18 von kleinem Durchmesser bewegt werden, so daß die Kugeln 23 den Kopf 22b des Zugzapfens 22 halten, wodurch der Werkzeughalter 3 und dementsprechend das Werkzeug 21 fixiert wird.When the piston is no longer driven, the pull rod 25 is retracted by a number of plate springs 26 attached to the pull rod 25 and the sleeve 24 is also retracted. In this process, the balls 23 are pressed against the inner cylinder face of the through hole 18 , whereby they pass from the space 18 a of the through hole 18 of relatively large diameter, which is adjacent to the tapered bore 2 , to the space 18 b of the through hole 18 of a small size Diameter are moved so that the balls 23 hold the head 22 b of the pull pin 22 , whereby the tool holder 3 and accordingly the tool 21 is fixed.

Wenn der Kolben angetrieben wird, wird die Zugstange 25 gegen die elastische Kraft der Tellerfedern 26 nach vorn verschoben, und die Hülse 24 wird ebenfalls nach vorn verscho ben. Bei diesem Vorgang werden die Kugeln 23 radial auswärts zurückgezogen, das heißt, von der inneren Zylinderfläche weg bewegt, wobei sie sich aus dem Raum 18b der Durch gangsbohrung 18 von kleinem Durchmesser zu dem Raum 18a bewegen. Folglich halten die Kugeln 23 den Zapfenkopf 22b nicht mehr, wodurch der Werkzeughalter 3 und dement sprechend das Werkzeug 21 entfernt werden können. In Fig. 1 bezeichnen das Bezugszei chen 27 einen Haltering, der durch das hintere Ende der Spindel 1 in die Durchgangsboh rung 18 eingefügt wird, um die Tellerfedern 26 zu halten, und das Bezugszeichen 28 eine Haltemutter, die dafür vorgesehen ist, den Haltering 27 an der Spindel 1 zu sichern.When the piston is driven, the pull rod 25 is moved forward against the elastic force of the plate springs 26 , and the sleeve 24 is also moved forward. In this process, the balls 23 are withdrawn radially outward, that is, moved away from the inner cylinder surface, moving from the space 18 b of the through hole 18 of small diameter to the space 18 a. Consequently, the balls 23 no longer hold the pin head 22 b, as a result of which the tool holder 3 and, accordingly, the tool 21 can be removed. In Fig. 1, reference numeral 27 denotes a retaining ring which is inserted through the rear end of the spindle 1 into the through hole 18 to hold the plate springs 26 , and reference numeral 28 is a retaining nut provided for the retaining ring 27 secure on spindle 1 .

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der vordere Endabschnitt der Spindel 1, der sich von dem vorde ren Deckel 11 des Gehäuses 8 erstreckt, ausgebildet zu dem dünnen Abschnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31, die in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind, in Richtung von vorn nach hinten betrachtet. Der Zylinderabschnitt der Spindel 1, der vor dem dünnen Ab schnitt 30 gelegen ist, weist einen dünnsten Abschnitt 30a mit sehr kleinem Durchmesser auf. Der Durchmesser des dünnsten Abschnitts 30a ist kleiner als der Außendurchmesser des Flansches 3f des Werkzeughalters 3.As shown in Fig. 2, the front end portion of the spindle 1 , which extends from the front cover 11 of the housing 8 , is formed toward the thin portion 30 and the thick portion 31 , which are arranged in the order shown, toward viewed from front to back. The cylinder portion of the spindle 1, the cut in front of the thin Ab is located 30, 30 has a very small diameter at a thinnest portion. The diameter of the thinnest section 30 a is smaller than the outer diameter of the flange 3 f of the tool holder 3 .

Eine Einspannhülse 33 ist auf dem vorderen Endabschnitt der Spindel angebracht. Mehr im einzelnen ist die Einspannhülse 33 auf dem dünnen Abschnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31 mit Übermaßen angebracht. Ein vorbestimmter Spalt ist zwischen der Einspannhülse 33 und dem dünnsten Abschnitt 30a der Spindel 1 ausgebildet, und der Innendurchmesser der Einspannhülse 33 entsprechend dem dünnsten Abschnitt ist kleiner als der Außendurchmes ser des Flansches 3f des Werkzeughalters 3, so daß die vordere Stirnfläche 33a der Ein spannhülse 33 an die Stirnfläche 3a des Flansches 3f anstoßen kann. Das Übermaß der Ein spannhülse 33 dient dazu, die Einspannhülse 33 fest mit dem vorderen Endabschnitt der Spindel 1 in Eingriff zu bringen, und daher sollte es groß genug sein, um mit der von dem Werkzeug 21 darauf übertragenen Bearbeitungslast fertigzuwerden. Daher wird das Übermaß durch Versuche bestimmt.A chuck sleeve 33 is attached to the front end portion of the spindle. More specifically, the collet 33 is oversized on the thin section 30 and the thick section 31 . A predetermined gap is formed between the clamping sleeve 33 and the thinnest section 30 a of the spindle 1 , and the inner diameter of the clamping sleeve 33 corresponding to the thinnest section is smaller than the outer diameter of the flange 3 f of the tool holder 3 , so that the front end face 33 a the an adapter sleeve 33 can abut the end face 3 a of the flange 3 f. The excess of a clamping sleeve 33 serves to bring the chucking sleeve 33 fixed to the front end portion of the spindle 1 is engaged, and therefore it should be large enough to cope with the data transferred from the tool 21 thereon processing load. The excess is therefore determined by tests.

Eine ringförmige Aussparung, und zwar ein Fluidkanal 34 ist in dem Teil der inneren Zylin derfläche der Einspannhülse 33 ausgebildet, der der Stufe 32 zwischen dem dünnen Ab schnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31 der Spindel 1 gegenübersteht. Der Fluidkanal 34 steht mit der Außenseite in Verbindung durch ein Verbindungsloch 35 eines Fluidzufürroh res (nicht gezeigt). Der hintere Endabschnitt der Einspannhülse 33 ist im Schnitt so unre gelmäßig, daß er einen Labyrinthspalt 36 mit dem vorderen Deckel 11 des Gehäuses 8 bil det, um das Eintreten von Fremdstoffen zu verhindern (da diese nicht mit dem vorderen Deckel 11 in Kontakt steht).An annular recess, namely a fluid channel 34 is formed in the part of the inner cylinder surface of the clamping sleeve 33 , the section 32 between the thin section 30 and the thick section 31 of the spindle 1 is opposite. The fluid channel 34 communicates with the outside through a connection hole 35 of a fluid supply pipe (not shown). The rear end portion of the clamping sleeve 33 is so irregular on average that it detects a labyrinth gap 36 with the front cover 11 of the housing 8 to prevent the entry of foreign matter (since this is not in contact with the front cover 11 ).

Die Höhe h der Stufe 32 zwischen dem dünnen Abschnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31 der Spindel 1 entspricht der Stufe an der inneren Zylinderfläche der Einspannhülse 33. Diese Stufe wird so genutzt, daß die Einspannhülse 33 durch den auf den Fluidkanal 34 ausgeüb ten Fluiddruck vorwärts bewegt wird und an die Stirnfläche 3a des Flansches 3f des Werk zeughalters 3 anstößt. Die Kraft zum Verschieben der Einspannhülse 33 nach vorn wird bestimmt aus dem Produkt eines Fluiddrucks und der Querschnittdifferenz zwischen den Innendurchmessern der Abschnitte der Einspannhülse 33, die dem vorderen bzw. hinteren Abschnitt der Stufe 32 der Spindel 1 entsprechen. Folglich wird die Höhe h aus einem vor eingestellten Druckwert bestimmt.The height h of the step 32 between the thin section 30 and the thick section 31 of the spindle 1 corresponds to the step on the inner cylindrical surface of the clamping sleeve 33 . This stage is used so that the clamping sleeve 33 is moved forward by the fluid pressure exercised on the fluid channel 34 and abuts the end face 3 a of the flange 3 f of the tool holder 3 . The force to move the clamping sleeve 33 forward is determined from the product of a fluid pressure and the cross-sectional difference between the inner diameters of the sections of the clamping sleeve 33 , which correspond to the front and rear section of the step 32 of the spindle 1 . Consequently, the height h is determined from a pre-set pressure value.

Das Verbindungsloch 35 des Fluidzuführrohres sollte so konstruiert sein, wie zum Beispiel in Fig. 3 gezeigt. Und zwar sollte es so konstruiert sein, daß eine Verbindungskupplung 41 mit einem O-Ring 40 leicht mit dem Fluidkanal 34 in Eingriff gebracht werden kann und nicht durch den darauf ausgeübten Fluiddruck gelöst wird. Im allgemeinen wird eine gerade Gewindekonstruktion angewendet, wie in Fig. 2 gezeigt. Jedoch sollte in dem Fall, in dem der Austausch eines Werkzeugs 21 mit der automatischen Werkzeugwechseleinrichtung (ATC) zu bewerkstelligen ist, der Aufbau so konstruiert sein, daß die Verbindungskupplung 41 automatisch mit dem Verbindungsloch 35 in Eingriff gebracht oder von ihm gelöst wer den kann durch einen Vorgang entsprechend der Austauschgeschwindigkeit. In diesem Zu sammenhang kann ein Verfahren angewendet werden, in dem die Verbindungskupplung 41 ein Außengewinde aufweist, wie bei 42 angedeutet (eine trapezförmige oder rechteckige Schraube bildend), während das Verbindungsloch 35 ein Innengewinde aufweist, wie bei 43 angedeutet, derart, daß sie miteinander in Eingriff kommen bei Drehung um eine halbe Dre hung. Zusätzlich können herkömmliche abnehmbar eingreifende Einrichtungen angewendet werden.The connection hole 35 of the fluid supply pipe should be constructed as shown for example in FIG. 3. Namely, it should be designed so that a connector coupling 41 having an O-ring 40 can be easily engaged with the fluid passage 34 and is not released by the fluid pressure exerted thereon. In general, a straight thread construction is used, as shown in Fig. 2. However, in the case where the exchange of a tool 21 with the automatic tool changing device (ATC) is to be accomplished, the structure should be constructed so that the connection coupling 41 is automatically engaged with or detached from the connection hole 35 by who an operation according to the exchange speed. In this context, a method can be used in which the connection coupling 41 has an external thread, as indicated at 42 (forming a trapezoidal or rectangular screw), while the connection hole 35 has an internal thread, as indicated at 43 , in such a way that they are connected to one another engage when rotating by half a turn. In addition, conventional detachably engaging devices can be used.

Nun wird die Arbeitsweise der so konstruierten Spindelvorrichtung beschrieben.The operation of the spindle device thus constructed will now be described.

Der Kegelschaft 4 des Werkzeughalters 3 wird mit der Kegelbohrung 2 folgendermaßen in Eingriff gebracht: Der Kolben wird angetrieben, um die Zugstange 25 gegen die elastische Kraft der Tellerfedern 26 vorwärts zu verschieben, wodurch die Hülse 24 vorwärts ver schoben wird, so daß die Kugeln 23 radial auswärts zurückgezogen werden. In diesem Zu stand wird der Kegelschaft 4 des durch die ATC gebrachten Werkzeughalters in die Kegel bohrung 2 der Spindel 1 eingesetzt, und wenn die Stirnfläche 3a des Flansches 3f des Werkzeughalters 3 der vorderen Stirnfläche 33a der Einspannhülse nahe kommt, wird die Verbindungskupplung 41 mit dem Verbindungsloch 35 der Einspannhülse 33 verbunden.The taper shank 4 of the tool holder 3 is brought into engagement with the taper bore 2 as follows: The piston is driven to move the pull rod 25 against the elastic force of the plate springs 26 forward, whereby the sleeve 24 is pushed forward ver, so that the balls 23rd retract radially outward. In this state, the taper shank 4 of the tool holder brought by the ATC is inserted into the tapered bore 2 of the spindle 1 , and when the end face 3 a of the flange 3 f of the tool holder 3 comes close to the front end face 33 a of the clamping sleeve, the connecting coupling 41 connected to the connecting hole 35 of the clamping sleeve 33 .

Danach wird das Betriebsöl von der Öldruckzuführeinrichtung (nicht gezeigt) dem Fluidka nal 34 zugeführt, um einen Öldruck daran anzulegen. Nach Anwendung des Öldrucks P wirkt eine Kraft radial auswärts in der inneren Zylinderfläche der Einspannhülse 33, um die se zu erweitern. Folglich wird das Übermaß der Einspannhülse 33 mit dem dünnen Ab schnitt 30 und dem dicken Abschnitt 31 der Spindel 1 verringert, und die Axialbewegung der Einspannhülse 33 wird daher zugelassen. Gleichzeitig wirkt eine Axialkraft auf die Stufe 33c der inneren Zylinderfläche der Einspannhülse, so daß die Einspannhülse 33 nach vorn geschoben wird. Infolgedessen wird die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 zum Anstoßen an die Stirnfläche 3a des Flansches 3f des Werkzeughalters 3 gebracht.Thereafter, the operating oil is supplied from the oil pressure supply device (not shown) to the fluid channel 34 to apply an oil pressure thereto. After application of the oil pressure P, a force acts radially outward in the inner cylindrical surface of the clamping sleeve 33 in order to expand it. Consequently, the excess of the clamping sleeve 33 with the thin section 30 and the thick section 31 of the spindle 1 is reduced, and the axial movement of the clamping sleeve 33 is therefore permitted. At the same time, an axial force acts on step 33 c of the inner cylindrical surface of the clamping sleeve, so that the clamping sleeve 33 is pushed forward. As a result, the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 is brought to abut against the end face 3 a of the flange 3 f of the tool holder 3 .

Wie oben beschrieben, ist der Innendurchmesser der vorderen Stirnfläche 33a der Einspann hülse 33 kleiner als der Außendurchmesser des Flansches 3f des Werkzeughalters 3. Folg lich kann in der Verbindung des Werkzeughalters 3, der den Flansch 3f mit kleinerem Durchmesser als der dünne Abschnitt 30 aufweist wie in dem Fall der Ausführungsform, die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 definitiv an die Stirnfläche 3a des Flansches 3f anstoßen.As described above, the inner diameter of the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 is smaller than the outer diameter of the flange 3 f of the tool holder 3 . Consequently, in the connection of the tool holder 3 , which has the flange 3 f with a smaller diameter than the thin section 30 , as in the case of the embodiment, the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 definitely abuts the end face 3 a of the flange 3 f .

Dann wird der Werkzeughalter 3 weiter hineingeschoben, so daß der Kegelschaft 4 mit der Kegelbohrung 2 in Eingriff kommt, und der Zugzapfen 22, der sich in dem Endabschnitt des Kegelschaftes 4 befindet, wird in die Hülse 24 eingefügt. In diesem Zustand wird der Kol ben entspannt. Infolgedessen wird die Zugstange 25 durch die elastische Kraft der Tellerfe dern 26 in der Durchgangsbohrung 18 zurückgezogen, und gleichzeitig werden die Kugeln 23 radial einwärts bewegt von der inneren Zylinderfläche der Hülse 24, indem sie gegen die innere Zylinderfläche der Durchgangsbohrung 18 gedrückt werden, wobei sie aus dem Raum 18a der Durchgangsbohrung 18 von großem Durchmesser zu dem Raum 18b von kleinem Durchmesser (der hinter dem Raum 18a von großem Durchmesser gelegen ist) ver schoben werden. Folglich halten die so verschobenen Kugeln 23 den Kopf 22b des Zug zapfens 22, wodurch der Werkzeughalter und dementsprechend das Werkzeug 21 fest ein gestellt wird. Wenn das Werkzeug 21 auf diese Weise eingestellt ist, wird die Zugstange 25 durch die Tellerfedern 26 zu ihrem hinteren Ende gedrückt, und daher wird der Werkzeug halter 3 zurück gezogen, wodurch die Stirnfläche 3a des Flansches 3 in engen Kontakt mit der vorderen Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 gebracht wird, während die äußere Zy linderfläche des Kegelschaftes 4 auch in engen Kontakt mit der inneren Zylinderfläche der Kegelbohrung 2 gebracht wird.Then, the tool holder 3 is pushed further so that the taper shaft 4 engages with the taper bore 2 , and the pull pin 22 , which is located in the end portion of the taper shaft 4 , is inserted into the sleeve 24 . In this state, the piston is relaxed. As a result, the pull rod 25 is retracted by the elastic force of the Tellerfe 26 in the through hole 18 , and at the same time the balls 23 are moved radially inward from the inner cylindrical surface of the sleeve 24 by being pressed against the inner cylindrical surface of the through hole 18 , whereby they from the space 18 a of the through hole 18 of large diameter to the space 18 b of small diameter (which is located behind the space 18 a of large diameter) are pushed ver. Consequently, the balls 23 thus moved hold the head 22 b of the train pin 22 , whereby the tool holder and, accordingly, the tool 21 is fixed. If the tool 21 is set in this way, the pull rod 25 is pressed by the plate springs 26 to its rear end, and therefore the tool holder 3 is pulled back, whereby the end face 3 a of the flange 3 in close contact with the front end face 33rd a the clamping sleeve 33 is brought, while the outer Zy cylinder surface of the taper shaft 4 is also brought into close contact with the inner cylindrical surface of the taper bore 2 .

In diesem Zustand wird das Öl aus dem Fluidkanal 34 entfernt, um den Öldruck P zu besei tigen. Folglich wird die Einspannhülse 33 radial einwärts kontrahiert, das heißt, sie wird rückgestellt, so daß sie definitiv mit Übermaß auf den dünnen Abschnitt 30 und den dicken Abschnitt 31 aufgepaßt wird. Wenn in diesem Fall die Geschwindigkeit der Beseitigung des Öls aus dem Fluidkanal verändert wird, dann wird die Kraft verändert, die über die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 auf die Stirnfläche 3a des Flansches 3f des Werk zeughalters 3 ausgeübt wird. Daher sollte die Geschwindigkeit der Beseitigung des Öls durch Versuche auf einen geeigneten Wert festgelegt werden.In this state, the oil is removed from the fluid channel 34 to remove the oil pressure P. As a result, the collet 33 is contracted radially inward, that is, it is reset so that it is definitely oversized on the thin section 30 and the thick section 31 . In this case, if the speed of removal of the oil from the fluid channel is changed, then the force is changed, which is exerted on the front face 33 a of the clamping sleeve 33 on the end face 3 a of the flange 3 f of the tool holder 3 . Therefore, the speed of oil removal should be experimentally set to an appropriate value.

Wie oben beschrieben, wird in der Ausführungsform der Erfindung, während der Kegel schaft 4 des Werkzeughalters 3 im Anschlag an der Kegelbohrung 2 der Spindel 1 gehalten wird, die Stirnfläche 3a des Flansches 3f des Werkzeughalters 3 in Anschlag an der vorde ren Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 unter einem vorbestimmten Druck gehalten, die fest auf der Spindel 1 angebracht ist. Dementsprechend weist der Werkzeughalter 3, wenn er aufgespannt ist, eine hohe Starrheit auf und ist stabil in seiner Supporteigenschaft. Dieses Merkmal beseitigt die Notwendigkeit zum Kontrollieren des Spaltes zwischen der Flanschstirnfläche 3a des Werkzeughalters 3 und der Spindelstirnfläche 1a und macht eine Vielzahl von Werkzeughaltern gegeneinander austauschbar.As described above, in the embodiment of the invention, while the taper shank 4 of the tool holder 3 is held in abutment against the tapered bore 2 of the spindle 1, the front surface 3a of the flange 3 f of the tool holder 3 in abutment on the prede ren end face 33 a of the clamping sleeve 33 is kept under a predetermined pressure, which is fixedly attached to the spindle 1 . Accordingly, the tool holder 3 , when clamped, has a high rigidity and is stable in its support property. This feature eliminates the need to control the gap between the flange end surface 3 a of the tool holder 3 and the spindle end surface 1 a and makes a variety of tool holders interchangeable.

Ferner weist in der Ausführungsform die Spindel 1 den dünnsten Abschnitt vor dem dünnen Abschnitt 30 auf, und der Innendurchmesser der vorderen Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 ist kleiner als der Außendurchmesser des Flansches 3f des Werkzeughalters 3. Folglich kann in dem Fall, in dem der Werkzeughalter 3 montiert ist, dessen Flansch 3f einen kleine ren Durchmesser aufweist als der dünne Abschnitt 30 wie in dem Fall der Ausführungsform, die vordere Stirnfläche 33a der Einspannhülse 33 definitiv an die Stirnfläche 3a des Flan sches 3f anstoßen ohne Verminderung der Wandstärke des dünnen Abschnitts 30.Furthermore, in the embodiment, the spindle 1 has the thinnest section in front of the thin section 30 , and the inner diameter of the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 is smaller than the outer diameter of the flange 3 f of the tool holder 3 . Consequently, in the case in which the tool holder 3 is mounted, the flange 3 f of which has a smaller diameter than the thin section 30, as in the case of the embodiment, the front end face 33 a of the clamping sleeve 33 is definitely on the end face 3 a Bump flanges 3 f without reducing the wall thickness of thin section 30 .

Andererseits ist der Werkzeughalter 3 so gestaltet, daß der Abstand L (siehe Fig. 2) zwi schen der vorderen Stirnfläche 3a des Werkzeughalters 3 und der Kegelbezugsposition gro ßen Durchmessers des Kegelschaftes 4 konstant ist. Selbst dann, wenn ein Werkzeughalter 3 gegen einen anderen ausgetauscht wird, ist es daher überflüssig, die Position der Ein spannhülse 33 in der Axialrichtung zu verstellen durch Ausüben von Öldruck auf den Fluid kanal 34. Das heißt, ohne Verstellung der Position der Einspannhülse 33 kann der Kegel schaft 4 mit der Kegelbohrung 2 in Eingriff gebracht werden in der Weise, daß der Kegel schaft 4 mit der Kegelbohrung 2 in Kontakt steht, während die Stirnfläche 3a des Flansches 3f an der vorderen Stirnfläche 33a der Einspannhülse anliegen kann.On the other hand, the tool holder 3 is designed so that the distance L (see Fig. 2) between the front end surface 3 a of the tool holder 3 and the cone reference position large diameter of the taper shaft 4 is constant. Therefore, even if a tool holder 3 is exchanged for another, it is unnecessary to adjust the position of the clamping sleeve 33 in the axial direction by exerting oil pressure on the fluid channel 34 . That is, no adjustment of the position of the chucking 33, the taper shank 4 with the conical bore 2 engaged in such a way that the taper shank 4 with the conical bore 2 is in contact, while the end face 3a of the flange 3 f to the front end face 33 a of the clamping sleeve can rest.

Fig. 5 zeigt ein Modifikation der oben beschriebenen Spindelvorrichtung. Um zu verhin dern, daß bei der Zufuhr von Öl in den Fluidkanal 34 der Einspannhülse 33 die Einspannhül se 33 aus dem vorderen Ende der Spindel 1 herauskommt durch die Axialkraft, die der Öl druck liefert, weist die Einspannhülse 33 eine Stufe 33d an der äußeren Zylinderfläche ihres hinteren Endabschnitts auf. Zusätzlich ist ein Verriegelungsansatz 33t in der inneren Zylin derfläche eines ringförmigen Anschlags ST ausgebildet, der in Gewindeeingriff steht mit dem vorderen Deckel, um das Herausgleiten der Einspannhülse 33 zu verhindern. Wenn die Einspannhülse 33 über eine vorbestimmte Strecke nach vorn verschoben wird, wird daher der Verriegelungsansatz 33t mit der Stufe 33d verriegelt, um zu verhindern, daß die Ein spannhülse 33 weiter verschoben wird. Fig. 5 shows a modification of the spindle device described above. In order to prevent that when oil is supplied to the fluid channel 34 of the clamping sleeve 33, the clamping sleeve 33 comes out of the front end of the spindle 1 by the axial force that the oil delivers, the clamping sleeve 33 has a step 33 d on the outer cylindrical surface of its rear end portion. In addition, a locking projection 33 t is formed in the inner cylinder surface of an annular stop ST which is in threaded engagement with the front cover to prevent the clamping sleeve 33 from sliding out. If the clamping sleeve 33 is moved forward by a predetermined distance, the locking projection 33 t is therefore locked with the step 33 d to prevent the clamping sleeve 33 from being moved further.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Werkzeughalter 3 so ausgebildet, daß sein Kegelschaft 4 vom BT-Typ (langer Kegel) ist, der durch den Japan Industrial Standard (JIS) definiert ist; die Erfindung ist jedoch nicht dadurch oder darauf beschränkt. Das heißt, das technische Konzept der Erfindung ist anwendbar auf einen Werkzeughalter 3A vom DIN-Typ (kurzer Kegel).In the embodiment described above, the tool holder 3 is formed so that its taper shank 4 is of the BT type (long taper) defined by the Japan Industrial Standard (JIS); however, the invention is not limited to or by this. That is, the technical concept of the invention is applicable to a tool holder 3 A of the DIN type (short cone).

Außerdem sind Konstruktionen, welche verschieden sind von der Werkzeughalter-Kopplungs konstruktion an dem Vorderende der Spindel 1, nicht auf die oben beschriebenen beschränkt; das heißt, andere herkömmliche Konstruktionen können geeignet angewendet werden.In addition, constructions which are different from the tool holder coupling construction at the front end of the spindle 1 are not limited to those described above; that is, other conventional designs can be suitably applied.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird bei der Spindelvorrichtung der Erfin dung, während der Kegelschaft des Werkzeughalters an die Kegelbohrung der Spindel an stoßend gehalten wird, die Stirnfläche des Flansches des Werkzeughalters unter einem vor bestimmten Druck anstoßend gehalten an die vordere Stirnfläche der Einspannhülse, die fest auf der Spindel angebracht ist. Dementsprechend weist der Werkzeughalter, wenn er aufge spannt ist, eine hohe Starrheit und Stabilität auf. Dieses Merkmal beseitigt die Notwendig keit zum Kontrollieren des Spaltes zwischen der Flanschstirnfläche des Werkzeughalters und der Spindelstirnfläche und macht in Betrieb eine Vielzahl von Werkzeughaltern gegen einander austauschbar.As is apparent from the above description, the spindle device of the invention the tapered bore of the spindle is held abutting, the end face of the flange of the tool holder under a front certain pressure abutting against the front face of the collet, which is fixed is attached to the spindle. Accordingly, the tool holder when it is open is high rigidity and stability. This feature eliminates the need to control the gap between the flange face of the tool holder and the spindle face and counteracts a variety of tool holders in operation interchangeable.

Ferner ist in der Spindelvorrichtung der Erfindung der Innendurchmesser des Abschnitts der Einspannhülse 33, der an den Flansch anstößt, kleiner als der Außendurchmesser des dün nen Abschnitts der Spindel. Selbst dann, wenn ein Werkzeughalter angewendet wird mit einem Flansch, dessen Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des dünnen Ab schnitts, kann die vordere Stirnfläche der Einspannhülse definitiv an die Stirnfläche des Flansches anstoßen ohne Verminderung der Wandstärke des dünnen Abschnitts.Further, in the spindle device of the invention, the inner diameter of the portion of the collet 33 which abuts the flange is smaller than the outer diameter of the thin portion of the spindle. Even if a tool holder is used with a flange whose diameter is smaller than the outer diameter of the thin section, the front end face of the clamping sleeve can definitely abut the end face of the flange without reducing the wall thickness of the thin section.

Claims

1. Spindle device comprising
a spindle having a tool tapered bore in a front end portion of the spindle, a thin portion and a thick portion formed in an outer cylinder portion of the front end portion, the thick portion being disposed in the rear end side of the thin portion,
a tool holder with a tapered shaft, which is inserted into the tapered bore, and
a flange having a larger diameter than the taper shank and a collet sleeve mounted on the thin and thick sections and having a fluid channel in an inner cylinder section facing a step between the thin and thick sections, the collet sleeve is displaced towards the front end of the spindle by a fluid pressure applied to the fluid channel in order to abut the flange, and wherein in the abutting state the clamping sleeve is firmly attached to the spindle by removing the fluid pressure, characterized in that
that the inner diameter of a section of the clamping sleeve ( 33 ), which abuts the flange ( 3 f), is smaller than the outer diameter of the thin section ( 30 ) of the spindle ( 1 ).

2. Spindle device according to claim 1, characterized in that a section ( 30 a) with a very small diameter is formed on the outer cylinder section of the front end section in the front end side of the thin section ( 30 ), and the diameter of the section ( 30 a ) with a very small diameter is smaller than the outer diameter of the flange ( 3 f).

3. Spindle device according to claim 1, characterized in that the Einspannhülse se ( 33 ) has a step ( 33 d) on the outer cylindrical surface of a rear end portion of a clamping sleeve ( 33 ) and a locking projection ( 33 t) on an inner cylindrical surface of an annular Stop (ST) is formed so that the locking projection ( 33 t) is locked with the step ( 33 d), to thereby prevent the clamping sleeve ( 33 ) from being displaced further when the clamping sleeve ( 33 ) by a predetermined distance is axially shifted forward.