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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Halterung eines
antreibbaren Bearbeitungswerkzeuges winkelig zur Längsachse
einer Werkzeugmaschine, wobei die Vorrichtung auswechselbar an dieser
angebracht ist und ein Gehäuse
aufweist, in dem dem Bearbeitungswerkzeug zugeordnete Getriebeglieder
eingesetzt sind.
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Derartige
unter den Bezeichnungen Bohr- oder Fräswinkelköpfe bekannte Haltevorrichtungen für Bearbeitungswerkzeuge
werden in großer
Anzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen angeboten. Das einstückige Gehäuse ist
hierbei in einer vorgegebenen Winkellage des Bearbeitungswerkzeuges
zu dem zu bearbeitenden Werkstück
an der Spindel der Werkzeugmaschine angebracht, so dass zwar eine Bearbeitung
meist rechtwinklig zur C-Achse der Werkzeugmaschine möglich ist,
eine Verdrehung des Bearbeitungswerkzeuges um die C-Achse aber nicht vorgenommen
werden kann. Bei Bearbeitungen in unterschiedlichen Winkellagen,
beispielsweise beim Einarbeiten von zwei oder mehreren radial gerichteten
Bohrungen in einen Ring, sind somit mehrere Winkelköpfe erforderlich.
Dies bedingt, da die Winkelköpfe
in solchen Fällen
ausgewechselt werden müssen,
nicht nur längere
Rüstzeiten,
sondern auch eine hohe Lagerhaltung an unterschiedlichen Winkelköpfen. Die
Fertigungskosten eines in dieser Weise zu bearbeitenden Werkstückes sind
demnach mitunter erheblich.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Haltevorrichtung der vorgenannten
Art in der Weise auszubilden, dass Bearbeitungswerkzeuge ohne weiteres
gestuft oder stufenlos um die Längsachse
verdreht werden können,
ohne dass die Haltevorrichtung ausgewechselt werden muss. Die Rüstzeiten sollen
somit in einem erheblichen Maße
verkürzt
werden, auch sollen die jeweiligen Einstellungen problemlos mittels
der Steuerung der Werkzeugmaschine bewerkstelligt werden können.
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Gemäß der Erfindung
wird dies bei einer Vorrichtung zur Halterung eines antreibbaren
Bearbeitungswerkzeuges winkelig zur Längsachse einer Werkzeugmaschine
dadurch erreicht, dass das Gehäuse
der Vorrichtung aus einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil
zusammengesetzt ist, von denen das erste Gehäuseteil ständig drehfest abgestützt und
das zweite Gehäuseteil
bei der Bearbeitung eines Werkstückes
mit dem ersten Gehäuseteil
koppelbar ist, derart, dass bei stillstehenden Gehäuseteilen
das Bearbeitungswerkzeug antreibbar ist und dass zur Verstellung
der Winkellage des Bearbeitungswerkzeuges das zweite Gehäuseteil
mit der Spindel der Werkzeugmaschine trieblich verbindbar ist.
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Zweckmäßig ist
es hierbei, das erste Gehäuseteil
mittels eines Bolzens als Drehmomentstütze drehfest mit der Werkzeugmaschine
zu verbinden, so dass dieses ortsfest gehalten ist.
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Zur
Koppelung des zweiten Gehäuseteils
mit dem ersten Gehäuseteil
kann eine Formschlusskupplung, beispielsweise eine Zahn- oder eine
Klauenkupplung vorgesehen werden.
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Die
Zahnkupplung kann hierbei aus zwei jeweils mit einem der Gehäuseteile
verbundenen konzentrisch ineinander angeordneten Ringen bestehen, an
denen in gleicher Höhenlage
Stirnverzahnungen angearbeitet sind, die mittels einer verstellbaren
und mit einer Gegenverzahnung versehenen Scheibe miteinander drehfest
verbindbar sind.
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Zur
Betätigung
der Scheibe kann in einfacher Ausgestaltung ein beidseitig von Druckmittel
beaufschlagbarer Ringkolben dienen, der in dem ersten Gehäuseteil
parallel zur Längsachse
der Werkzeugmaschine verstellbar angeordnet und über Zugglieder mit der Scheibe
in Achs- und Drehrichtung starr verbunden ist, wobei die Zugglieder
jeweils durch eine an dem Ringkolben und der Scheibe abgestützte Distanzhülse und
diese durchgreifende Schrauben gebildet sein können.
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Nach
einer andersartigen Ausführungsform kann
zur Koppelung des zweiten Gehäuseteils
mit dem ersten Gehäuseteil
aber auch eine Reibungskupplung vorgesehen sein.
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Die
Reibungskupplung kann aus drei konzentrisch ineinander angeordneten
mit kegelig ausgebildeten Reibflächen
versehenen Ringen bestehen, von denen der mittlere Ring durch die
Kraft von Federn gegen die beiden benachbarten Ringe pressbar und
mittels eines von Druckmittel beaufschlagten Ringkolbens von den
beiden benachbarten Ringen lösbar
ist.
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Die
auf den Ringkolben einwirkenden Federn sollten hierbei aus jeweils
radial nebeneinander vorzugsweise in Bohrungen des Ringkolbens geführten Druckfedern
bestehen, die etwa in Höhe
des äußeren und
des inneren Ringes der Reibungskupplung angeordnet und an dem ersten
Gehäuseteil und/oder
dem zweiten Gehäuseteil
abgestützt
sind.
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Um
ein vorzeitiges Lösen
der Reibungskupplung zu verhindern, sollte der mittlere Ring der
Reibungskupplung über
Zugglieder, vorzugsweise mit axialem Spiel, mit dem Ringkolben verbunden
sein, wobei die Zugglieder jeweils durch eine an dem mittleren Ring
der Reibungskupplung und mit axialem Spiel an dem Ringkolben abgestützte Distanzhülse und
diese durchgreifende Schrauben gebildet sind, und der mittlere Ring
der Reibungskupplung sollte über
vorzugsweise in einer Hülse
eingesetzte Druckfedern an dem Ringkolben abgestützt sein.
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Zur
Verstellung des Bearbeitungswerkzeuges kann das zweite Gehäuseteil
mit Hilfe eines von Druckmittel beaufschlagbaren Ringkolbens und
einem oder mehreren von diesem abstehenden Stifte mit einem mit
der Spindel der Werkzeugmaschine drehfest verbundenen Flansch gekoppelt
werden, so dass das zweite Gehäuseteil
von der Spindel der Werkzeugmaschine antreibbar ist und in die vorgegebene
Winkelstellung verdreht werden kann.
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Angebracht
ist es ferner, zwischen den in Umfangsrichtung relativ zueinander
verdrehbaren Teilen der beiden Gehäuseteile jeweils einen Gleitbelag
oder ein Wälzlager
anzuordnen.
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Wird
eine Vorrichtung zur Halterung eines antreibbaren Bearbeitungswerkzeuges
winkelig zur Längsachse
einer Werkzeugmaschine gemäß der Erfindung
ausgebildet, so ist es ohne Schwierigkeiten möglich, eine Lageänderung
des Bearbeitungswerkzeuges durch Verdrehen um die Längsachse vorzunehmen,
ohne dass der dieses tragende Winkelkopf auszuwechseln ist. Dadurch,
dass dessen Gehäuse
aus zwei gegeneinander verstellbaren Gehäuseteilen zusammengesetzt ist,
die bei Arbeitsvorgängen
miteinander verblockt sind zu einer vorzunehmenden Verstellung aber
voneinander gelöst werden
können
und das zweite Gehäuseteil
mit der Spindel der Werkzeugmaschine verbindbar ist, ist es möglich, mit
Hilfe des Hauptantriebes und der Maschinensteuerung, die Verdrehung
des Bearbeitungswerkzeuges in die gewünschte Lage vorzunehmen.
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Der
Bauaufwand, mittels dem diese vorteilhafte Ausgestaltung zu bewerkstelligen
ist, ist gering, da lediglich das Gehäuse der Vorrichtung zweiteilig auszubilden
ist und beide Bauteile wahlweise miteinander zu verbinden sind.
Auch ist stets eine störungsfreie
Betriebsweise gegeben, die einzelnen Bauteile sind nämlich nur
einem geringen Verschleiß unterworfen,
auch sind Verstellungen exakt und in kurzer Zeit mit Hilfe der Maschinensteuerung
zubewerkstelligen, so dass mittels der vorschlagsgemäßen Vorrichtung
Werkstücke
rationell und sehr vielseitig bearbeitet werden können.
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In
der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung zur Halterung eines antreibbaren Bearbeitungswerkzeuges
winkelig zur Längsachse
einer Werkzeugmaschine dargestellt, die nachfolgend im Einzelnen
erläutert
sind. Hierbei zeigen, jeweils teilweise in einem Axialschnitt:
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1 eine
Vorrichtung, deren Gehäuseteile mittels
einer Zahnkupplung miteinander verbindbar sind, in Arbeitsstellung,
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2 die
Vorrichtung nach 1 bei geöffneter Zahnkupplung zur Verstellung
des Bearbeitungswerkzeuges,
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3 die
Vorrichtung nach 1 mit einer Reibungskupplung
zur Verbindung der beiden Gehäuseteile
und
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4 die
Vorrichtung nach 3 in der Betriebsstellung nach 2.
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Die
in den 1 bis 4 dargestellten und mit 1 bzw. 1' bezeichneten
Vorrichtungen dienen zur Halterung eines antreibbaren Bearbeitungswerkzeuges 10,
das rechtwinklig zur Längsachse
C einer Spindel 3 einer Werkzeugmaschine 2 ausgerichtet ist,
und bestehen im Wesentlichen jeweils aus einem Gehäuse 11,
in dem schematisch dargestellte Getriebeglieder 9 zur Kraftübertragung
der Antriebsleistung von der Spindel 3 auf ein Spannfutter 10', in dem das Bearbeitungswerkzeug 10 eingespannt
ist, angeordnet sind. Das Gehäuse 11 umschließt hierbei
eine mit den Getriebegliedern 9 verbundene Welle 5,
die mittels eines Kegels 6 in einer kegelig gestalteten
Aufnahme 4 der Spindel 3 eingesetzt und somit
mit dieser trieblich verbunden ist. Die Vorrichtungen 1 bzw. 1' sind auswechselbar
an der Werkzeugmaschine 2 angebracht.
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Das
Gehäuse 11 ist
aus einem ersten Gehäuseteile 12 und
einem zweiten Gehäuseteil 13 zusammengesetzt,
die, um Bearbeitungen vornehmen zu können, gemäß den Darstellungen in den 1 und 3 fest
miteinander verbunden sind. Zur Verstellung des Bearbeitungswerkzeuges 10 sind
dagegen die beiden Gehäuseteile 12 und 13 gegeneinander
verdrehbar und das zweite Gehäuseteil 13 ist
antreibbar. Mit Hilfe einer Drehmomentstütze 14, die aus einem
an dem erstem Gehäuseteil 12 angebrachten
Bolzen 15 und einer in die Werkzeugmaschine 2 eingearbeiteten
Bohrung 16, in die der Bolzen 15 ständig eingreift,
gebildet ist, ist das erste Gehäuseteil 12 drehfest
gehalten.
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Zur
Koppelung der beiden Gehäuseteile 12 und 13 miteinander
ist bei der Ausführungsvarianten nach
den 1 und 2 eine Zahnkupplung 21 vorgesehen,
die aus einem an dem ersten Gehäuseteil 12 mittels
Schrauben 30 befestigten Ring 22 und einem weiteren
an dem zweiten Gehäuseteil 13 angebrachten
Ring 23 sowie einer verstellbaren Scheibe 26 besteht.
Die beiden Ringe 22 und 23 sowie die Scheibe 26 sind,
wie dies insbesondere der 2 zu entnehmen
ist, auf den einander zugekehrten Flächen mit Stirnverzahnungen 25 und 26 bzw. 27 versehen,
die zur Verbindung der Gehäuseteile 12 und 13 miteinander,
wie dies in 1 dargestellt ist, ineinander
greifen. Das zweite Gehäuseteil 13 ist
in diesem Betriebszustand an dem ortsfest gehaltenen Gehäuseteil 12 arretiert,
so dass das Bearbeitungswerkzeug 10 von der Spindel 3 über die
Getriebeglieder 9 antreibbar ist und Bearbeitungsvorgänge vorgenommen
werden können.
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Zur
Betätigung
der Zahnkupplung 21 dient ein beidseitig von Druckmittel
beaufschlagbarer Ringkolben 28, dessen Druckraum 29 über eine Druckmittelleitung 30 Druckmittel
zuführbar
ist, so dass die Zahnkupplung 21 in diesem Betriebszustand
geschlossen ist. Wird dagegen, wie dies 2 zu entnehmen
ist, über
eine Zuführungsleitung 32 Druckmittel
in einen Druckraum 31 eingebracht, wird die Zahnkupplung 21 geöffnet. Über Zugglieder 33, die
jeweils aus einer Distanzhülse 34 und
diese durchgreifender Schrauben 35 bestehen, ist der Ringkolben 28 fest
mit der Scheibe 26 verbunden, die Verstellbewegungen werden
demnach unmittelbar auf die Scheibe 26 übertragen. Die Zugglieder 33 durchgreifen
hierbei ein Zwischenglied 37, das mittels Schrauben 38 mit
dem Gehäuseteil 13 verbunden
ist und über
einen Gleitbelag 39 an dem mehrteiligen ortsfesten Gehäuseteil 12 abgestützt ist.
Mittels weiterer Schrauben 40 ist das unterteilte Gehäuseteil 13,
um die Montage vornehmen zu können,
zusammengehalten.
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In
der in 1 wiedergegebenen Betriebsstellung ist das Bearbeitungswerkzeug 10,
da die beiden Gehäuseteile 12 und 13 miteinander
verblockt und an der Werkzeugmaschine 2 fest abgestützt sind, über die
Getriebeglieder 9 antreibbar. In der Betriebsstellung nach 2 kann
dagegen das zweite Gehäuseteil 13 angetrieben
werden. Um dies zu bewerkstelligen, sind an dem Ringkolben 28 ein
abstehender Stift 71 und an der Welle 5 der Werkzeugmaschine 2 mittels
Schrauben 8 ein Flansch 7 befestigt, in dem eine
Bohrung 72 zur Aufnahme des Stiftes 71 eingearbeitet
ist.
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Wird
der Stift 71 in die Bohrung 72 eingeführt, wird
das Gehäuseteil 13,
in dem der Stift 71 geführt
ist, angetrieben, so dass mit Hilfe des Hauptantriebes der Werkzeugmaschine
eine gesteuerte Verdrehung des Spannfutters 10' und somit des
in dieses eingesetzten Bearbeitungswerkzeuges 10 vorgenommen
werden kann und eine Bearbeitung in andersartiger Winkellage nach
Schließen
der Zahnkupplung 21 zu bewerkstelligen ist. Die neu einzunehmende
Winkelstellung des Bearbeitungswerkzeuges 10 ist dabei
abhängig
von der Teilung der in den Ringen 22, 23 und der
Scheibe 26 eingearbeiteten Verzahnungen 24, 25 und 27.
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Bei
der Ausführungsvariante
nach den 3 und 4 ist zu
dem gleichen Zweck eine Reibungskupplung 41 vorgesehen,
die aus einem mit dem ersten Gehäuseteil 12 des
Gehäuses 11 angebrachten Ring 42,
einem an dem zweiten Gehäuseteil 13 befestigten
Ring 43 und einem zwischen diesen angeordneten Ring 44 gebildet
ist. Die Ringe 42, 43 und 44 weisen auf
den einander zugekehrten Flächen
kegelig gestaltete Reibflächen 45 und 46 bzw. 47 und 48 auf,
so dass die Reibungskupplung 41 in jeder wählbaren
Winkellage des Bearbeitungswerkzeuges 10 zu schließen und
somit ein stufenloses Verstellen vorzunehmen ist.
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Zur
Betätigung
der Reibungskupplung 41 sind mehrere paketweise angeordnete
Federn 50 und 51 vorgesehen, die in einem Ringkolben 49 geführt sind,
mittels dem die Reibungskupplung 41 gelöst werden kann. Zum Schließen der
Reibungskupplung wirken die Druckfedern 50 und 51 gemäß 3 auf
den Ringkolben 49 ein, der über Distanzhülsen 54 an
dem Ring 44 anliegt. Wird dagegen einem dem Ringkolben 49 zugeordneten
Druckraum 52 über eine
Leitung 52' Druckmittel
zugeführt,
wird der Ringkolben 49 entgegen der Kraft der Federn 50, 51 nach oben
verschoben und die Reibungskupplung 41 kann gelöst werden.
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Damit
jedoch die Reibungskupplung 41 nicht geöffnet wird, bevor der Stift 71 mit
dem Flansch 7 trieblich verbunden ist und damit ein indifferenter
Betriebszustand entstehen würde,
sind in die Distanzhülsen 54 Druckfedern 57 eingesetzt,
durch die die Reibungskupplung 41 zunächst geschlossen gehalten wird.
Erst wenn der Ringkolben 49 um eine Wegstrecke s verschoben
ist, wird der Ring 44 mit Hilfe von Zuggliedern 53,
die ebenfalls jeweils aus einer Distanzhülse 54 und diese durchgreifender
in den Ring 44 eingesetzter Schrauben 55 bestehen,
mitgenommen, so dass die Reibungskupplung 41 zwangläufig geöffnet wird.
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Mittels
Schrauben 50 ist der Ring 42 an dem Gehäuseteil 12 befestigt,
der Ring 43 ist dagegen mit Hilfe von Schrauben 60 an
einem Zwischenstück 58 angebracht,
das über
einen Gleitbelag 63 an dem Ring 42 abgestützt ist.
Des Weiteren ist zur Halterung der Federn 51 ein Stützring 61 vorgesehen,
der ebenfalls über
einen Gleitbelag 62 an dem Gehäuseteil 12 abgestützt ist.
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In
der Funktion entspricht die Vorrichtung 1' der Vorrichtung 1 nach
den 1 und 2. Gemäß 3 ist eine
Bearbeitung eines Werkstückes
mittels des Bearbeitungswerkzeuges 10, da die beiden Gehäuseteile 12 und 13 fest
an der Werkzeugmaschine 2 abgestützt sind, zu bewerkstelligen,
bei geöffneter Reibungskupplung 41 kann
dagegen mit Hilfe der Spindel 3 eine Verdrehung des Bauteils 13 und
damit des Spannfutters 10' um
einen wählbaren
Winkelbereich gesteuert vorgenommen werden.