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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem jeweiligen Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs. Im einzelnen bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum lösbaren
Spannen eines Werkzeugs an einer drehbaren Spindelwelle mittels
eines Passsitzes oder Schrumpfsitzes.
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Für die Aufnahme
von Bearbeitungswerkzeugen in Antriebsspindeln mit hohen Drehzahlen gibt
es unterschiedliche Verfahren. Die Bearbeitungswerkzeuge haben meistens
unterschiedliche Schaftdurchmesser. Daher werden diese zunächst in einen
Werkzeughalter reibschlüssig
aufgenommen. Für
hohe Drehzahlen hat sich das Schrumpfverfahren durchgesetzt. Die
Werkzeugaufnahme hat eine Bohrung mit einer Passung, die etwas kleiner
als der Schaft des Bearbeitungswerkzeuges ist. Über eine geeignete Heizung,
z.B. durch Induktion, wird die Werkzeugaufnahme erwärmt, so
dass sich die Bohrung so weit aufweitet, dass der Schaft des Bearbeitungswerkzeuges
in die Bohrung eingeführt
werden kann. Anschließend
wird die Werkzeugaufnahme wieder abgekühlt und damit verkleinert sich
die Bohrung so, dass der in der Bohrung befindliche Werkzeugschaft
reibschlüssig
gespannt wird. Dieses Verfahren erlaubt eine hohe Genauigkeit der
Werkzeugsspannung in Werkzeugaufnahmen, insbesondere hinsichtlich
des erreichbaren Rundlaufs.
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Für das Spannen
der Werkzeugaufnahme mit dem darin befindlichen Bearbeitungswerkzeug
in der Antriebsspindel wird für
hohe Drehzahlen meist eine Variante der Hohlschaftkegel-Spannung verwendet.
Dazu hat die Werkzeugaufnahme an dem der Bohrung für die Spannung
des Bearbeitungswerkzeuges gegenüberliegenden
Ende einen entsprechenden Kegel. Die Antriebsspindel verfügt über einen
entsprechenden Spannmechanismus und eine Schnittstelle um den Hohlschaftkegel
der Werkzeugaufnahme aufzunehmen.
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Ein
wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die
Spannung über
Hohlschaftkegel in der Genaugikeit, besonders was den erreichbaren
Rundlauf angeht, begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin,
dass die Spannung des Hohlschaftkegels von innen erfolgt. Die Spannung
des Bearbeitungswerkzeuges findet auf der anderen Seite der Werkzeugaufnahme
statt. Die Werkzeugaufnahme befindet sich somit zwischen der Spindelwelle
der Antriebsspindel und dem Bearbeitungswerkzeug. Somit entsteht
ein relativ großer
Abstand zwischen Spindelwelle der Antriebsspindel und Bearbeitungswerkzeug.
Auch kleinste Winkelfehler bei der Spannung der Werkzeugaufnahme
in der Spindelwelle der Antriebsspindel führen daher zu zusätzlichen
Ungenauigkeiten am Bearbeitungswerkzeug bezüglich Rundlauf.
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Aus
der
EP 0 382 079 A1 ist
eine Vorrichtung zum Spannen von Werkzeugen bekannt, bei welcher am
freien Ende der Spindel ein hülsenförmiger Abschnitt
ausgebildet ist, in welchen direkt ein Werkzeug einschrumpfbar ist.
Der hülsenförmige Abschnitt
muss exakt zu der Dimensionierung des Werkzeugs passen. Die Verwendung
unterschiedlich dimensionierter Werkzeuge ist nicht möglich.
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Die
EP 0 437 322 A2 offenbart
die Spindeleinheit einer Werkzeugmaschine. Die Spindel ist mit einem
zylindrischen Ansatz versehen, auf welchen ein mit einer zu dem
Ansatz passenden Ausnehmung versehener Werkzeughalter aufschrumpfbar
ist. Der Werkzeughalter wird mittels einer Induktionserwärmung entsprechend
erwärmt,
um die Schrumpfpassung zu lösen.
An dem gegenüberliegenden,
freien Ende des Werkzeughalters ist ein Werkzeug befestigt. Bei
dieser Ausgestaltung erweist es sich ebenfalls als nachteilig, dass
der Werkzeughalter jeweils exakt passend zu der Spindelwelle gefertigt
werden muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher,
kostengünstiger
Realisierbarkeit eine schnelle und universelle Spannung von Werkzeugen
ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Merkmalskombinationen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die
jeweiligen Unteransprüche
zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe der Spannung von Werkzeugen somit mit unterschiedlichen
Schaftdurchmessern an der Spindelwelle mit höchstmöglichem Rundlauf und möglichst
kurzem Abstand zur Spindelwelle zur Vermeidung der Auswirkung von
Winkelfehlern auf den Rundlauf gelöst.
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Die
Spindelwelle wird erfindungsgemäß am Ende
für die
Aufnahme des Werkzeughalters rohrförmig ausgeführt. Es ist vorgesehen, den
Schaft des Bearbeitungswerkzeuges in einer entsprechend ausgeführten Hülse zu spannen.
Die Spannung des Bearbeitungswerkzeuges in der Hülse erfolgt ebenfalls über Schrumpftechnik,
d.h. Erwärmung
der Hülse zwecks
Aufweitung der Passbohrung in der Hülse, Einführen des Werkzeuges und anschließende Abkühlung zur
Spannung des Werkzeuges über
Reibschluss. Dieser Vorgang erfolgt außerhalb der Maschine.
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Für den Werkzeugwechsel
in der Maschine wird eine Induktionsspule in den Bereich des Endes der
Spindelwelle der Antriebsspindel gebracht, entweder fest montiert
oder temporär
für den
Werkzeugwechselvorgang. Das Ende der Spindelwelle enthält eine
Passbohrung mit einem Innendurchmesser, der etwas kleiner als der
Außendurchmesser
der Hülse ist.
Zunächst
wird das Spindelende im Bereich der Passbohrung über Induktion erwärmt. Damit
weitet sich die Passbohrung in der Spindelwelle. Die Hülse mit
dem eingeschrumpften Bearbeitungswerkzeug kann in die Spindelwelle
eingeschoben werden. Anschließend
wird die Spindelwelle wieder abgekühlt. Damit verringert sich
der Durchmesser der Passbohrung in der Spindelwelle und die Hülse wird
reibschlüssig
gespannt.
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Um
eine nur lokale Erwärmung
der Spindelwelle im rohrförmigen
Endbereich sicherzustellen, insbesondere auch um die Lager der Spindelwelle vor
zu großer
Erwärmung
zu schützen,
können
die Induktionsspulen mit Ferritkernen abgeschirmt werden. Damit
wird sichergestellt, dass die Erwärmung nur in dem gewünschten
Bereich erfolgt.
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Um
ein Werkzeug aus der Spindel zu entfernen, wird analog vorgegangen.
Wichtig ist dabei aber eine ausreichende Erwärmungsgeschwindigkeit der Spindelwelle,
damit sich die Schrumpfpassung zwischen der Hülse und der Spindelwelle löst, bevor
sich die Schrumpfpassung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Hülse löst. Wenn
die Erwärmungsgeschwindigkeit
durch die Induktion ausreichend hoch ist, entsteht ein Temperaturgradient
in dem Verbund Bearbeitungswerkzeug, Hülse und Spindelwelle, der genau
dazu führt,
dass sich zuerst die Hülse
von der Spindelwelle löst,
während
der Verbund Hülse
Bearbeitungswerkzeug noch unverändert
ist. Wesentlich ist, dass die Induktionserwärmung von außen und
mit ausreichender Leistung erfolgt. Dann ist das Verfahren auch
für größere Durchmesser
und relativ schlanke Hülsen
(geringe Differenz zwischen Innen- -und Außendurchmesser der Hülse) einsetzbar.
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Wenn
die Erwärmung
ausreichend schnell erfolgt, ist eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich. Die
tatsächlich
eingebrachte Wärmemenge
ist so gering, dass das Ende der Spindelwelle über Wärmeleitung, Konvektion und
Strahlung relativ schnell wieder abkühlt. Die Spannung der Hülse über Reibschluss erfolgt
dann auch ohne zusätzliche
Kühlung
ausreichend schnell.
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Der
wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass Spindelwelle,
Hülse und
das Bearbeitungswerkzeug nicht hintereinander angeordnet sind und
dadurch das Bearbeitungswerkzeug lang aus der Spindelwelle auskragt,
bzw. relativ weit von dieser entfernt ist, sondern dass Spindelwelle,
Werkzeugaufnahme (Hülse)
und Bearbeitungswerkzeug in einander geschoben sind. Damit lassen
sich sehr kurze Abstände
zwischen der Spindelwelle und dem Bearbeitungswerkzeug realisieren,
was sehr wesentlich für
die Genauigkeit bzw. den Rundlauf des Bearbeitungswerkzeuges ist.
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Die
doppelte Schrumpfpassung (Spindelwelle zu Hülse und Hülse zu Bearbeitungswerkzeug) kann
in ihrem Verhalten auch durch die Materialpaarung (Materialien mit
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten)
beeinflusst werden. Dies ist aber nicht erforderlich. Wesentlich
für ein
zuverlässiges
Ein- und Ausspannen
der Hülse
in der Spindelwelle ist der bei der Induktion entstehende Temperaturgradient.
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Auf
Grund des entfallenden Spannmechanismus für den Hohlschaftkegel oder ähnliches
kann die Spindelwelle massiv ausgeführt werden. Es besteht aber
auch die Möglichkeit,
eine Kühlung
vorzusehen. Der durch den Wegfall des Spannmechanismus entstehende
Platz in der Spindelwelle kann für Kühlbohrungen
verwendet werden, auch wenn die Spindelwelle relativ schlank ist.
Die Kühlung
der Spindelwelle unterstützt
außerdem
den Abkühlvorgang
des Endes der Spindelwelle nach dem Abschalten der Induktionserwärmung.
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Am
aus der Spindelwelle herausstehenden Ende der Hülse kann ein Anschlag vorgesehen
werden, der beim Einschieben in die Spindelwelle die Einschubtiefe
bestimmt und begrenzt.
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Am
aus der Spindelwelle herausstehenden Ende der Hülse können ein oder zwei Greiferrillen
für den
Werkzeugwechsel vorgesehen werden.
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Die
Hülse und/oder
die Spindelwelle können mit
einer Einführschräge versehen
werden, um vor dem Einschieben der Hülse in die Spindelwelle eventuell
bestehenden radialen Versatz zwischen Hülse und Spindelwelle auszugleichen.
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Die
Spindelwelle kann Entlüftungsbohrungen
enthalten, damit die Luft beim Ein- bzw. Ausschieben der Hülse aus
der Spindelwelle entweichen bzw. hineinkommen kann.
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Die
Passung für
den Schrumpfsitz des Bearbeitungswerkzeuges muss nicht auf der ganzen
Länge der
Hülse vorgesehen
werden. Sie kann vielmehr nach den für die Schrumpfspannung von
Bearbeitungswerkzeugen in Werkzeugaufnahmen bekannten Verfahren
ausgelegt und z.B. nur auf der Seite der Hülse vorgesehen werden, auf
der das Bearbeitungswerkzeug aus der Hülse heraussteht. Auf der anderen
Seite kann der Durchmesser der Hülse
größer ausgelegt
werden, so dass die Passung für
den Schrumpfsitz des Bearbeitungswerkzeuges nicht so auf voller
Länge der
Hülse gefertigt
werden muss.
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Für eine schnellere
Angleichung der Temperatur der Spindelwelle an die Umgebung können radial
umlaufende Kühlrippen
in der Spindelwelle vorgesehen sein. Die Hülse wird bereits durch das
Profil der Greiferrillen gekühlt.
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In
der Hülse
kann ein Boden (Wand) als Anschlag für das einzuspannende Bearbeitungswerkzeug
vorgesehen werden. In diesem Boden sollte jedoch eine oder mehrere
Bohrungen zur Entlüftung beim
Einspannen des Bearbeitungswerkzeuges in die Hülse vorgesehen werden.
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Für den Werkzeugwechsel
ist es vorteilhaft, wenn die Induktionsspule die Spindelwelle relativ dicht
umschließt.
Damit ist eine radiale Bewegung der Spindelwelle in der Induktionsspule
nur eingeschränkt
möglich.
Für den
Werkzeugwechsler werden daher Kunststoffzangen zur Aufnahme der
Hülsen
vorgeschlagen, bei denen die Hülse
mit dem gespannten Bearbeitungswerkzeug mit einer sehr geringen
radialen Bewegung und einer überwiegend axialen
Bewegung an die Kunststoffzange übergeben
wird, bei gleichzeitig guter Spannung in axialer Richtung.
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Die
Kunststoffzange ist dazu auf einer Seite geöffnet. Damit kann die Hülse prinzipiell
auch radial in die Zange eingeschoben werden. Während dieses Vorgangs werden
die beiden Zangenarme elastisch aufgeweitet und umschließen die
Hülse,
wenn diese ihre zentrische Position in der Zange eingenommen hat.
In den Zangen sind drei Stege vorgesehen, die die Hülse in axialer
Richtung in ihrer Position sichern. Außerdem ist am unteren Ende
der Hülse
eine Einführschräge vorgesehen.
Damit wird eine zweite Art der Übergabe
der Hülse
an die Zange möglich,
die einen erheblich geringeren radialen Hub erfordert. Die Hülse kann
axial in die Zange eingefahren werden. Dabei muss diese nur soweit
aus der Mitte der Zange versetzt sein, dass die Hülse beim
axialen Einfahren in die Zange den mittleren Steg nicht berührt. Die
beiden Zangenarme werden dabei durch die unten an der Hülse befindliche
Einführschräge elastisch
auseinander gebogen, besonders im Bereich der beiden an den Zangenarmen
befindlichen Stege. Wenn die Hülse
in axialer Richtung die Position zur Übergabe erreicht hat, schnappen
die beiden Stege an den Zangenarmen bereits in die dafür vorgesehene
Nut ein. Anschließend
kann eine kurze radiale Bewegung der Hülse in Richtung des mittleren
Steges erfolgen, so dass dieser auch in die vorgesehene Nut einfasst. Damit
wird eine gute Sicherung der Hülse
in axialer Richtung erreicht.
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Die
Zangen können
so ausgelegt sein, dass diese ohne Hülse einen etwas kleineren Durchmesser
haben (entspannter Zustand), als wenn die Hülse darin aufgenommen ist.
So entsteht eine leichte Vorspannung der Zangenarme bei aufgenommener
Hülse.
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Wesentlich
ist, dass die Einführschräge am Ende
der Hülse
ausreichend groß gewählt ist,
um einen eventuellen radialen Versatz in der Position zwischen Hülse und
Zange am Beginn der Übergabe auszugleichen.
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Für die Entnahme
der Hülse
aus der Zange erfolgt der Bewegungsablauf in umgekehrter Reihenfolge.
Die Hülse
wird zunächst
radial etwas in Richtung der offenen Zangenarme relativ zur Zange
bewegt. Dabei weiten sich die Zangenarme schon geringfügig auf.
Wenn der mittlere Steg ganz aus der Nut der Hülse heraus ist, kann die Hülse axial
aus der Zange herausgefahren werden. Dabei weiten sich die beiden
Zangenarme elastisch weiter, bis die beiden Stege an den Zangenarmen
ebenfalls ganz aus der Nut heraus sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
Teil-Längs-Schnittansicht
einer erfindungsgemäßen Spindelwelle
mit Hülse
und Werkzeug im gespannten Zustand;
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2 eine
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Hülse mit aufgesetzter Greiferzange;
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3 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Greiferzange;
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4 eine
Schnittansicht der Greiferzange gemäß Linie A-A von 3;
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5 bis 8 unterschiedliche
Arbeitsschritte bei der Entnahme des Werkzeugs zusammen mit der
Hülse aus
der Spindelwelle,
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9 eine
weitere Teil-Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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10 eine
weitere Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, und
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11 eine
weitere Teil-Ansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,
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12 eine
Schnittansicht längs
der Linie A-A von 11, und
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13 eine
vergrößerte Darstellung
des Details der 12.
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1 zeigt
in Teil-Ansicht ein Spindelgehäuse 19 mit
Lagern 20, in welchem drehbar eine Spindelwelle 2 gelagert
ist.
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Am
unteren, freien Endbereich der Spindelwelle 2 ist ein rohrförmiges Ende 3 ausgebildet,
welches mit einer Vielzahl von umlaufenden Kühlrippen 21 versehen
ist. In das Ende 3 ist eine zentrische Ausnehmung 22 eingebracht,
an deren Boden seitlich Entlüftungsbohrungen 23 vorgesehen
sind. Diese sind aus Gründen
der Auswuchtung symmetrisch oder in anderer geeigneter Weise angeordnet.
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Im
Inneren der massiv ausgeführten
Spindelwelle 2 verläuft
ein mittiger Kühlmittelkanal 8 zur
Zuführung
von Kühlmittel.
Weiterhin sind achsparallele Kühlmittelkanäle 9 und 10 vorgesehen,
um das Kühlmittel
aus dem Kühlmittelkanal 8 durch
Querbohrungen in diese Kühlmittelkanäle 9 und 10 einzuleiten und
rückzuführen. Die
Einleitung des Kühlmittels
erfolgt über
eine nicht dargestellte Drehzuführung
mit geeigneten Dichtungen. Gleiches gilt für die Abführung des Kühlmittels aus den Kühlmittelkanälen 9 und 10.
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Der
Innendurchmesser der Ausnehmung 22 ist geringfügig kleiner
als der Außendurchmesser
einer Hülse 5,
welche in das Ende 3 einsetzbar ist. Bei Betriebstemperatur
ergibt sich somit ein Schrumpfsitz oder Passsitz, durch welchen
die Hülse 5 reibschlüssig in
dem Ende 3 der Spindelwelle 2 gehalten wird.
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Weiterhin
zeigt die 1 eine Induktionsheizung 4 mittels
Induktionsspulen. Diese sind mit einer Ferritabschirmung 7 nach
außen
hin abgeschirmt, um eine möglichst
effektive Erwärmung
des rohrförmigen
Endes 3 zu erzielen.
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Die
Kühlrippen 21 dienen
bei schneller Drehung der Spindelwelle 2 zur Kühlung des
Endes 3.
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Die
Hülse 5 ist
vergrößert in 2 dargestellt.
Diese umfasst eine stirnseitige Wand 17, welche vorderseitig
eine Ausnehmung 24 begrenzt. Die Wand 17 ist mit
einer Entlüftungsbohrung
versehen. Außen
weist das vordere Ende der Hülse 5 eine
bevorzugt konische Einführschräge 12 auf.
Diese dient, zusammen mit einer Einführschräge 11 des Endes 3 der
Spindelwelle 2 zum leichteren Einschieben der Hülse 5.
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An
ihrem hinteren Endbereich ist die Hülse 5 mit einer Verdickung
versehen, in welcher zumindest eine Ringnut 13 ausgebildet
ist. Diese dient zum Einrasten von Greiferarmen 15 einer
Greiferzange 14 (siehe 3 und 4).
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Die
Verdickung des Endes der Hülse 5 bildet eine
Anschlagfläche 25 zur
exakten Positionierung der Hülse 5 in
dem Ende 3 der Spindelwelle 2. Der Durchmesser
der Ausnehmung 24 ist geringfügig kleiner als der Außendurchmesser
eines Schaftes 6 eines Werkzeugs 1, wodurch sich
ein reibschlüssiger Schrumpfsitz
oder Passsitz ergibt. Durch Erwärmung der
Hülse 5 kann
diese mit dem Schaft 6 des Werkzeugs 1 verbunden
werden. Es versteht sich, dass auch andere Möglichkeiten der Verbindung
zwischen dem Werkzeug 1 und der Hülse 5 möglich sind.
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Die 3 und 4 zeigen
eine Ausgestaltung der Greiferzange 14 mit seitlichen Greiferarmen 15,
die elastisch verformbar sind. Sowohl die Greiferarme 15 als
auch der mittlere Bereich der Greiferzange 14 ist jeweils
mit einem Steg 16 versehen, der zum sicheren Einrasten
in die Ringnut 13 dient. Der Steg 16 kann auch
durchgehend ausgebildet sein.
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Die 5 bis 8 zeigen
unterschiedliche Schritte zum Entnehmen der Hülse 5 zusammen mit dem
Werkzeug 1 von der Spindelwelle 2. Das Einsetzen
eines Werkzeugs folgt in analoger Weise. Die 5 zeigt
die Anfahrposition der Greiferzange 14 an das untere Ende
des Werkzeugs 1 bzw. der Spindelwelle 2. Dabei
ist ein geringfügiger
radialer Versatz der Mittelachse der Spindelwelle und des Werkzeugs
relativ zu der Mittelachse der durch die Greiferarme 15 gebildeten
Ausnehmung ersichtlich. Bei der in 6 gezeigten
Eintauchposition wird die Greiferzange 14 geringfügig radial
bewegt, nachdem diese an die Hülse 5 angenähert wurde.
Dabei schnappen bei der Bewegung von 5 zu 6 die
Stege 16, unterstützt
durch die Einführschräge 18,
am freien Ende der Hülse 5 in
die Ringnut 13 ein. Durch die radiale Bewegung wird auch
der mittlere Steg 16 mit der Ringnut 13 in Eingriff
gebracht. Die 7 zeigt eine Ablageposition,
bei welcher eine Erwärmung des
Endes 3 der Spindelwelle 2 erfolgt, um die Hülse 5 frei
zu geben. Die 8 zeigt den Zustand, in welchem
durch axiale Bewegung der Greiferzange 14 das Werkzeug 1 zusammen
mit der Hülse 5 von
dem Ende 2 der Spindelwelle 1 entnommen wird.
Die Montage eines Werkzeugs erfolgt in analog umgekehrter Weise.
Alternativ kann an Stelle der Greiferzange 14 auch die
Spindel 2 bewegt werden.
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Die 9 und 10 zeigen
weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Um das Ausschrumpfen der Hülse 5 mit
dem Werkzeug 1 aus dem rohrförmigen Ende 3 der
Spindelwelle 2 zu vereinfachen, kann in einer Weiterentwicklung
der Erfindung der Wärmeübergang
zwischen rohrförmigem
Ende 3 der Spindelwelle 2 und der Hülse 5 verschlechtert
werden. Dazu können
im Bereich des Schrumpfsitzes zwischen Hülse 5 und rohrförmigem Ende 3 der
Spindelwelle 2 außen
auf der Hülse 5 und/oder
innen in dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 Ausnehmungen 26 eingebracht
werden (9). Diese Ausnehmungen 26 können beispielsweise
als ringförmige Nuten
am Umfang angeordnet sein. Die Tiefe kann relativ gering gehalten
werden. Im Bereich der Ausnehmungen 26 ist der Passsitz
zwischen Hülse 5 und rohrförmigem Ende 3 der
Spindelwelle 2 unterbrochen, das heißt, die Hülse 5 ist durch ein
kleines Luftpolster von dem rohrförmigen Ende 3 der
Spindelwelle 2 getrennt, bzw. isoliert. Während des
induktiven Aufwärmvorganges
des rohrförmigen
Endes 3 der Spindelwelle 2 führt dies dazu, dass die in
das rohrförmige
Ende 3 der Spindelwelle 2 eingebrachte Wärme nicht
so schnell in die Hülse 5 eindringen
kann. Die Ausnehmungen 26 mit der darin enthaltenen Luft wirken
wie eine thermische Isolation. Dadurch wird die beim Ausschrumpfen
durch die schnelle äußere Erwärmung des
rohrförmigen
Endes 3 der Spindelwelle 2 entstehende Temperaturdifferenz
zwischen Hülse 5 und
rohrförmigem
Ende 3 der Spindelwelle 2 noch verstärkt und
ein Ausschrumpfen der Hülse 5 aus
dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 leichter möglich.
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Um
während
des Ein- oder Ausschrumpfens der Hülse 5 in das rohrförmige Ende 3 der
Spindelwelle 2 ein Eindringen der eingebrachten Wärme in die
Spindel über
die Spindelwelle 2 zu verhindern, ist es vorteilhaft, diese
geteilt auszuführen
und zwischen der eigentlichen Spindelwelle 2 und dem rohrförmigen Ende 3 eine
thermisch isolierende Platte 27, beispielsweise aus Keramik,
anzubringen (10). Diese Platte 27 verhindert
während
des Betriebes der Spindel auch, dass sich in der Spindel entstehende Wärme über die
Spindelwelle 2 in das rohrförmige Ende 3 der Spindelwelle 2 und
weiter in die Hülse 5 und
das Bearbeitungswerkzeug 1 ausbreiten kann, was zu unerwünschten
maßlichen
Veränderungen führen würde.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass für die thermische
Isolierung zwischen dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 und der Hülse 5 eine
Beschichtung vorgesehen ist, welche thermisch isoliert. Diese kann
beispielsweise in Form einer keramischen Beschichtung ausgebildet sein,
welche eine sehr geringe Wärmeleitung
hat. Erfindungsgemäß ist es
möglich,
diese Beschichtung entweder an der Hülse 5 oder an dem
rohrförmigen Ende 3 der
Spindelwelle 2 aufzubringen. Der Vorteil der thermischen
Isolierung mittels einer Beschichtung liegt darin, dass der tragende
Anteil der Flächenpressung
beim Einschrumpfen der Hülse 5 in das
rohrförmige
Ende 3 der Spindelwelle 2 nicht verringert wird.
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In
einer weiterführenden
Ausgestaltung der Erfindung (11 bis 13)
ist vorgesehen, Ausnehmungen 28 im Bereich der Kontaktfläche zwischen
dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 und der Hülse 5 vorzusehen,
wobei zumindest eine derartige Ausnehmung 28 vorgesehen
wird, welche sich über
die Länge
der Kontaktfläche
erstreckt. Die Ausnehmung 28 kann gerade oder gewendelt
ausgebildet sein, sie kann axial oder schräg angeordnet sein. Es ist auch
möglich,
mehrere derartige Ausnehmungen 28 vorzusehen. Bevorzugterweise
ist die Ausnehmung 28 in Form einer Nut ausgebildet, welche
entweder in der Hülse 5 oder
in dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 vorgesehen ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, durch die Ausnehmung
ein Kühlmedium durchzuleiten.
Dieses kann beispielsweise über
eine Bohrung oder einen Kühlmittelkanal 8 in
der Spindelwelle 2 zugeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, Druckluft
oder eine Kühlflüssigkeit
durch die Ausnehmungen 28 zu leiten. Das Kühlmedium
strömt somit
durch die Ausnehmungen 28. Im Falle von Druckluft kann
diese direkt entweichen, bei Verwendung einer Flüssigkeit müsste eine Ableitung vorgesehen
sein.
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Durch
die erfindungsgemäßen Ausnehmungen
wird somit nicht nur eine Isolierung durch ein in den Ausnehmungen
vorhandenes Luftpolster erreicht, vielmehr wird die Möglichkeit
einer aktiven Kühlung
der Trennfläche
oder Kontaktfläche
zwischen der Hülse 5 und
dem rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle 2 bewirkt. Die Durchleitung
des Kühlmediums
kann dabei selektiv erfolgen, um beim Erwärmen des rohrförmigen Endes
(3) eine Erwärmung der
Hülse 5 zu
verhindern oder zu verzögern und/oder
um bei der nachfolgenden Abkühlung
zusätzlich
Wärme abzuführen.
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Durch
die beschriebene Ausgestaltung der Erfindung wird das Ausschrumpfen
der Hülse 5 aus dem
rohrförmigen
Ende 3 der Spindelwelle wesentlich erleichtert, weil der
durch die Induktionserwärmung
des rohrförmigen
Endes 3 entstehende Temperaturunterschied zwischen Hülse 5 und
rohrförmigem
Ende 3 noch größer wird.
Entsprechend können die
Haftmaße
(das Übermaß) für den Schrumpfsitz zwischen
Hülse 5 und
rohrförmigem
Ende 3 noch größer gewählt werden.
Hierdurch ist eine größere Kraftübertragung
möglich.
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- 1
- Werkzeug
- 2
- Spindelwelle
- 3
- rohrförmiges Ende
- 4
- Induktionsheizung
- 5
- Hülse
- 6
- Schaft
- 7
- Ferritabschirmung
- 8
- Kühlmittelkanal
- 9
- Kühlmittelkanal
- 10
- Kühlmittelkanal
- 11
- Einführschräge
- 12
- Einführschräge
- 13
- Ringnut
- 14
- Greiferzange
- 15
- Greiferarm
- 16
- Steg
- 17
- Wand
- 18
- Einführschräge
- 19
- Spindelgehäuse
- 20
- Lager
- 21
- Kühlrippe
- 22
- Ausnehmung
- 23
- Entlüftungsbohrung
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Anschlagfläche
- 26
- Ausnehmung/Ringnut
- 27
- Platte/Isolierelement
- 28
- Axiale
Ausnehmung