DE2156153B2

DE2156153B2 -

Info

Publication number: DE2156153B2
Application number: DE2156153A
Authority: DE
Inventors: Johann 8025 Unterhaching Mueller
Original assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Current assignee: FRIEDRICH DECKEL AG 8000 MUENCHEN
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1973-11-08
Also published as: BE789899A; YU34368B; YU217372A; AT311763B; NL153459B; NL7213066A; CH547681A; DE2156153A1; FR2159258A1; FR2159258B1; SU564785A3; GB1410665A; IT970808B; DE2156153C3; US3806272A

Description

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montage der Schnellaufspindel sehr umständlich und bevorzugt einen Keilriemenantrieb, mit der Antriebszeitraubend ist. welle für die Schnellaufspiridel verbunden ist. Der

Es ist die Aufgabe der vo fliegenden Erfindung, Getriebezug vom Hauptantrieb der Maschine zur eine Spindelanordnung der eingangs genannten Art Schnellaufspindel verläuft dann über die Arbeitszu schaffen, welche eine hohe Arbeitsgenauigkeit auf- 5 spindel, die damit über die Lagerhülse der Schnellweist und die einfach und schnell zu montieren und laufspindel drehfest gekoppelte Spannwelle, den Stellzu demontieren ist. antrieb der Spannwelle und den Keilriementrieb auf

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Schnellauf spindel. Auf diese Weise werden im daß die Spannstange ihrerseits hohl ausgebildet ist wesentlichen die ohnehin vorhandenen Getriebemittel und in ihrem Inneren eine koaxiale, mit einem An- i« zum Antrieb der Schnellaufspindel eingesetzt, wotriebsmotor in Verbindung stehende Antriebswelle durch ein einfacher und kostengünstiger Aufbau eraufweist und daß die Schnellaufspindel in einer die zielt wird.

äußere Form eines Werkzeügschaftes aufweisenden Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Lagerhülse durch die Arbeitsspindel hindurch an- Zeichnung dargestellt und im folgenden näher betreibbar gelagert ist, wobei diese Lagerhülse mittels 15 schrieben. Es zeigt

der Spannstange in die Arbeitsspindel einspannbar Fig. 1 eine Spindelanordnung mit Spannwelle und

ist. wobei die einander zugewandten Enden der Antriebswelle für eine Schnellaufspindel im Quer-

Schnellauf spindel und der Antriebswelle miteinander schnitt, wobei ein normales Werkzeug eingespannt ist,

gekoppelt werden. Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des werkzeug-

Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich in ein- te, seitigen Endes der Anordnung gemäß Fig. 1, mit fächer und schneller Weise wie ein normales Werk- eingespannter Schnellaufspindel.
zeug in die Werkzeugaufnahme einspannen und mit- In dem Gehäuse 10 einer Werkzeugmaschine ist reis der Spannstange festziehen. Die die Schnellauf- eine Spindelhülse 11 in an sich bekannter Weise spindellagerung enthaltende Lagerhülse ist z. B. mit drehfest, aber vorschubbeweglich gelagert. Die Voreinem Normkegel versehen, welcher eine einwand- s$ Schubbewegung wird beispielsweise über ein Ritzel freie Justierung der Spindel gewährleistet. Bauart und 12 auf die Verzahnung 13 übertragen.
Einbauort für den Schnellaufspindel-Antrieb können I_n der Spindelhülse 11 ist die Arbeitsspindel 14 frei gewählt werden, so daß eine Beeinträchtigung der drehbar über Radiallager 15,16 und Axiallager 17 Bearbeitungsgenauigkeit, wie sie bei einer der be- aufgenommen. Außerhalb des Bereichs der Spindelkannten Lösungen in Kauf genommen werden muß, 30 hülse ist die Arbeitsspindel als Keilwelle mit einer vermeidbar ist. Keilnut 18 ausgebildet, die sich gegenüber dem un-

Es ist bei Fräsmaschinen schon bekannt, eine verschiebbar im Gehäuse 10 gelagerten Zahnrad 19 Schnellaufspindel in einer in den Aufnahmekegel verschieben kann. Dieses Zahnrad wird durch ein einer Arbeitsspindel einsetzbaren Lagerhülse anzu- Zahnrad 20. welches z. B. Teil eines nicht näher darordnen und durch die hohle Arbeitsspindel hindurch 35 gestellten, mit dem Hauptantriebsmotor verbundenen anzutreiben (USA.-Patentschrift 2 434 639). Dabei Getriebezug^s ist, angetrieben und überträgt seinerist jedoch auch die Lagerhülse selbst durch die Ar- seits das Antriebsdrehmoment über den Keil 21 auf beitsspindel hindurchgeführt und durch Verschrauben die Arbeitsspindel.

am antriebsseitigen Ende der Spindel befestigt, so Innerhalb der Arbeitsspindel 14 und koaxial dazu

daß Montag" und Demontage sehr aufwendig sind. 40 ist eine hohle Spannstange 22 drehbar und axial un-

Eine Spannstange, wie sie bei der gattungsgemäßen verschiebbar gelagert. Diese Spannstange ist an ihrem

Anordnung vorhanden ist, ist bei der bekannten Spin- weikzeugseitigen Ende 23 mit einem Spanngewinde

del nicht vorgesehen. 24 versehen, mit welchem beispielsweise das mit

Die Spannstange hat nur die einzige Aufgabe, einem Normkegel ausgestattete Werkzeug 25 in die

Werkzeuge oder die Schnellaufspindel zu spannen, so 45 ebenfalls kegelig ausgeführte Werkzeugaufnahme 26

daß sie für den Betrieb der Schnellaufspindel nicht gespannt wird. Das entgegengesetzte Ende der Spann-

erst vom Spannantrieb gelöst und mit dem Betriebs- stange ist als Zahnrad 27 ausgebildet, welches mit

antrieb gekoppelt werden muß, wodurch sich wieder- einem Stellantrieb verbunden is\. Dieser Stellantrieb,

um Vereinfachungen hinsichtlich Bedienung und der als Ganzes mit 28 bezeichnet ist, besteht im we-

Konstruktion ergeben. 50 sentlichen aus einer z. B. von Hand über eine auf

Nach einem Merkmal der Erfindung steht die An- den Vierkant 29 aufsetzbare Kurbel antreibbaren triebswelle über eine Getriebeabzweigung mit dem Welle 30, welche ihre Drehbewegung über die Zahn-Hauptantrieb für die Arbeitsspindel in Verbindung. räder 31. 32 auf die Spannstange 22 überträgt.
Ein gesonderter Antriebsmotor kann dadurch einge- Innerhalb der hohler. Spannstange 22 befindet sich spart werden. Dabei besteht grundsätzlich die Mög- ₅₅ eine drehbare, axial unverschiebbare Antriebswelle lichkeit, daß sowohl die Arbeitsspindel als auch die 33 zum Antrieb einer Schnellaufspindel. An ihrem Schnellaufspindel ständig mit dem Hauptantrieb ge- oberen Ende weist die Antriebswelle eine Keilriekuppelt bleiben, so daß sich beim Betrieb einer menscheibe 34 auf, die über den Keilriemen 35 mit Spindel die andere stets mitdreht. Dadurch ergibt sich einer auf der angetriebenen Welle 30 des Stellantrieeine besonders einfache Bauart. Die Erfindung läßt 60 bes 28 befestigten Keilriemenscheibe 36 antriebsjcdoch auch zu, daß einer der oder beide Spindeln mäßig verbunden ist.
vom Antrieb abkuppelbar sind. Das werkzeugseitige Ende der Antriebswelle 33

Die Spannslange kann grundsätzlich axial ver- (siehe Fig. 2) ist mit einer axialen Bohrung mit In-

schiebbar oder auch als drehbare Spannwelle mit nenkerbverzahnung 37 ausgestattet, welche mit einer

einer Spannschraube ausgebildet sein, die durch einen 65 entsprechend ausgebildeten Außenkerbverzahnung

beliebigen Stellantrieb betätigt wird. Im letzteren Fall einer in die Werkzeugaufnahme 26 der Arbeitsspindel

ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine angetric- 14 eingesetzten Schnellaufspindel 38 zusammenwirkt

bene Welle dieses Stellantriebes über Getriebemittel, und diese beiden Bauteile antriebsübertragend mit-

einander verbindet. Die Schnellaufspindel ist über Kugellager 39, 40 drehbar in einer Lagerhülse 41 gelagert. Diese Lagerhülse weist außen die Form eines Normkegels auf, welcher genau in die kegelige Werkzeugaufnahme 26 der Arbeitsspindel 14 paßt. Die Lagerhülse ist an ihrem oberen Ende mit einem Innengewinde 42 versehen, in welches das Spanngewinde 24 der Spannstange 22 eingreift und welches bei Betätigen der Spannstange die Lagerhülse fest in die Arbeitsspindel einspannt. Die Schnellaufspindel 38 ist mit einem Einspannfutter versehen, in das ein Werkzeug 43 einspannbar ist.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Spindelanordnung ist folgende. Bei Arbeiten mit der Arbeitsspindel 14 wird in herkömmlicher Weise das Werkzeug 25 mittels der Spannstange 22 in die Werkzeugaufnahme 26 eingespannt (Fig. 1). Dazu kann die Arbeitsspindel in herkömmlicher Weise blockiert werden. Die Spannstange wird über den Schnell antrieb 28 um ihre Achse gedreht, wobei sich das Spanngewinde 24 in das entsprechende Gewinde des Werkzeugkonus eingeschraubt und diesen in die Werkzeugaufnahme zieht. Zur Drehsicherung des Werkzeugs gegenüber der Arbeitsspindel können am Werkzeugkonus Nasen 44 vorgesehen sein, die in entsprechende Ausnehmungen 45 der Arbeitsspindel eingreifen. Der Antrieb der Arbeitsspindel erfolgt über die Zahnräder 20 und 19 in beschriebener Weise, wobei die verschiebbare Lagerung des Zahnrades 19 auch eine Vorschubbewegung der Arbeitsspindel zuläßt. Bei der Drehung der Arbeitsspindel wird wegen der Verbindung über das Werkzeug auch die Spannstange 22 mit gleicher Drehzahl mitgenommen. Über das Zahnrad 27, den Stellantrieb 28 und den Keilriemenantrieb 34, 35, 36 wird dann auch die Antriebswelle 33 mit übersetzter Drehzahl angetrieben. Es besteht natürlich die Möglichkeit, z. B. das Zahnrad 32 als Schieberitzel auszuführen, so daß der Stellantrieb und damit auch die Antriebswelle 33 von der Arbeitsspindel abgekuppelt werden kann, wie an sich bekannt und deshalb nicht näher dargestellt ist.
Für Arbeiten mit der Schnellaufspindel wird die

ίο die Schnellaufspindel 38 tragende Lagerhülse 41 in gleicher Weise wie das Werkzeug 25 in die Arbeitsspindel eingespannt (Fig. 2). Eine besondere Drehsicherung zwischen Lagerhülse 41 und Arbeitsspindel ist wegen der kleineren Drehmomente von Schnelllaufspindeln normalerweise nicht erforderlich, jedoch in gleicher Weise wie im Fall des Werkzeugs 25 über an der Lagerhülse 41 angeordnete Nasen und die Ausnehmungen 45 möglich. Der Antrieb der Schnelllaufspindeln erfolgt in der schon beschriebenen Weise

ao über die Zahnräder 20,19, die Arbeitsspindel 14, die darin drehfest eingespannte Lagerhülse 41, die damit verschraubte Spannstange 22 und über den Stellantrieb 28 sowie den Keilriementrieb schließlich auf die Antriebswelle 33 und die Schnellaufspindel 38.

Dabei erfolgt eine Übersetzung von der Drehzahl der Arbeitsspindel auf die höhere Drehzahl der Antriebsspindel im wesentlichen durch das Übersetzungsverhältnis des Keilriementriebes. Die für die Arbeitsspindel zur Verfügung stehende Drehzahlstufung steht für die Schnellaufspindel auch zur Verfügung. Der Vorschub der Schnellaufspindel wird in einfacher Weise durch die Vorschubbewegung der Arbeitsspindel bewerkstelligt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spindelanordnung für Werkzeugmaschinen, umfassend eine hohle, mit einer Werkzeugaufnahme versehene Arbeitsspindel, eine darin angeordnete Spannstange zum Spannen und Lösen der Werkzeuge sowie eine an der Werkzeugseite der Arbeitsspindel und koaxial dazu angeordnete, für sich antreibbare Schnellaufspindei, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstange (22) ihrerseits hohl ausgebildet ist und in ihrem Inneren eine koaxiale, mit einem Antriebsmotor in Verbindung stehende Antriebswelle (33) aufweist und daß die Schnellaufspindel (38) in einer die äußere Form eines Werkzeugschaftes aufweisenden Lagerhülse (41) durch die Arbeitsspindel hindurch antreibbar gelagert ist, wie bei Fräsmaschinen bekannt, wobei diese Lagerhülse mittels der Spannstange in die Arbeitsspindel (14) einspannbar ist, wobei die einanrlc-r zugewandten Enden der SchnellaufspinJel und der Antriebswelle miteinander gekoppelt werden.

2. Spindelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) über eine Getriebeabzweigung mit dem Hauptantrieb für die Arbeitsspindel (14) in Verbindung steht.

3. Spindelanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, mit einem Stellantrieb für die als Spannwelle ausgebildete Spannstange, dadurch gekennzeichnet, daß eine angetriebene Welle (30) des Stellantriebes (28) über Getriebemittel mit der Antriebswelle (33) für die Schnelllaufspindel (38) verbunden ist.

4. Spindelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebemiüel als Keilriementrieb (34, 35, 36) ausgebildet sind.

5. Spindelanordnung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (28) über ein Schieberitzel mit der Spannstange (22) kuppelbar ist.

6. Spindelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) mit einer Bohrung mit Innenkerbverzahnung (37) versehen ist, die mit einer entsprechend ausgebildeten Außenkerbverzahnung der Schnellaufspindel (38) zusammenkuppelbar ist.

7. Spindelanordnung nach einem der An- so Sprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Liicerhülse (41) der Schnellaufspindel (38) an ihrem vorderen Ende an sich bekannte, nach außen stehende Nasen aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen (45) an der Stirnseite der Arbeitsspindel (14) zum Zwecke einer Drehsicherung zwischen Lagerhülse und Arbeitsspindel einrasten können.

8. Spindelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer vorschubbeweglich gelagerten Arbeitsspindel, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Stellantrieb (28) für die Spannstange (22) und die Getriebemittel zum Antrieb der Antriebswelle (33) mit der Arbeitsspindel (14) zusammen verschiebbar, jedoch drehfest in der Werkzeugmaschine gelagert sind.

Die Erfindung betrifft eine Spindelanordnung für Werkzeugmaschinen, umfassend eine hohle, mit einer Werkzeugaufnahme versehene Arbeitsspindel, eine darin angeordnete Spannstange zum Spannen und Lösen der Werkzeuge sowie eine an der Werkzeugseite der Arbeitsspindel und koaxial dazu angeordnete, für sich antreibbare Schnellaufspindel.

Für bestimmte Bearbeitungsaufgaben, insbesondere für Arbeiten mit fernen Bohr- und Fräswerkzeugen, ist es erwünscht, daß die Werkzeugspindel eine erheblich über dem normalen Drehzahlbereich der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen liegende Drehzahl aufweist, um z. B. bei wirtschaftlichen Vorschüben gute Oberflächenqualitäten zu bekommen. Dabei ist es nicht ohne weiteres möglich, die Arbeitsspindel selbst mit entsprechender Drehzahl zu betreiben, da bei dem großen Durchmesser der Arbeitsspindel sowie ihrer Lager das mit hoher Drehzahl auftretende Problem der Lagererwärmung, Lagerschmierung, der Schwingungen und Unwuchten außerordentlich schwer zu beherrschen ist. Eine gesonderte Schnellaufspindel soll nach Möglichkeit koaxial zur Arbeitsspindel angeordnet sein, damit einerseits beim Übergang von einer Spindel zur anderen kein Umrüsten des Werkstückes erforderlich wird und andererseits durch dieses Umrüsten und den damit verbundenen Versatz kein Arbeitsweg quer zur Achse der Spindeln verlorengeht.

Es sind schon Anordnungen bekannt, bei denen über ein Übersetzungsgetriebe von der Arbeitsspindel eine koaxial dazu angeordnete Schnellaufspindel angetrieben wird. Durch das in unmittelbarer Nähe des Werkzeugs und des Werkstücks angeordnete Getriebe besteht jedoch die Gefahr, daß infolge von Ratterschwingungen sowie erheblicher Wärmeerzeugung die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt wird. Außerdem bestehen wegen der besonderen Getriebeanordnung konstruktive Beschränkungen hinsichtlich des Spindel- und Lagerdurchmessers, so daß dadurch auch der Leistungsdurchsatz eingeschränkt ist. Weitere Nachteile ergeben sich insbesondere für Werkzeugmaschinen mit vorschubbeweglicher Arbeitsspindel daraus, daß das an deren Stirnseite angeordnete Getriebe die Freigängigkeit gegenüber dem Werkstück einengt, und daß zur Abstützung des Getriebes gegenüber der Maschine Stützkonstruktionen erforderlich sind, welche die Arbeitsbewegungen der Spindel mitmachen können.

Es ist weiter eine Spindel anordnung für Waagrecht-Bohrnnd Fräsmaschinen mit einer hohlen Arbeitsspindel und innerhalb dieser koaxial angeordneter Spannstange oder Spannwelle bekannt, bei der diese Spannwelle mit der koaxial an der Arbeitsspindel befestigten Schnellaufspindel kuppelbar und mit den für die Schnellaufspindel erforderlichen Drehzahlen antreibbar ist (deutsche Offenlegungsschrift 1 961 673).

Das Spindellagergehäuse wird an der Stirnseite der Arbeitsspindel angeschraubt, während das in die hohle Arbeitsspindel hineinragende Ende der Schnelllaufspindel mit der Spannwelle verbunden wird. Für den Betrieb muß die Arbeitsspindel blockiert und die Spannwelle mittels einer Kupplung mit dem Antrieb verbunden werden. Gleichzeitig wird die Verbindung der Spannwelle mit dem Spannmotor unterbrochen. Es leuchtet ein, daß diese Anordnung konstruktiv und baulich sehr aufwendig ist. Vor allem wird aber als Nachteil angesehen, daß die Montage und De-