DE2500748B2

DE2500748B2 - Spindelstock

Info

Publication number: DE2500748B2
Application number: DE19752500748
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Wikotool-Systemtechnik Maschinenbau GmbH u Co KG, 4811 Leopoldshohe
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1978-01-12
Also published as: DE2500748C3; NL7600118A; IT1054750B; SE421276B; BE837348A; FR2297114A1; JPS51115380A; CH609900A5; GB1471849A; BR7600116A; US4014439A; FR2297114B1; DE2500748A1; CA1044489A; SE7600153L; DD124959A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Spindelstock für eine mit Vorschubantrieben für relative Vorschubbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück versehene Werkzeugmaschine mit einer in ihm drehbar und feststellbar gelagerten, durch einen Positionierantrieb drehantreibbaren Außentrommel, in der exzentrisch eine ebenfalls durch einen Positionierantrieb drehantreibbare Innentrommel drehbar und feststellbar gelagert ist, in welcher exzentrisch eine drehantreibbare Arbeitsspindel gelagert ist, der mittelbar eine axiale Einstell- bzw. Vorschubbewegung erteilbar ist.

Ein Spindelstock der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DT-OS 22 24 202 bekannt. Mit diesem Spindelstock kann eine genaue, leicht ansteuerbare und mit einer hohen Genauigkeit wiederholbare Positionierung eines Werkzeuges vorgenommen werden, welches am vorderen Ende der Spindel angeordnet und durch den Drehantrieb der Spindel antreibbar ist. Die durch Verwendung zweier Trommeln erzielte Lagerung der Spindel innerhalb des Spindelstockes ist besonders stark und weist niedrige Flächenbelastungen auf. Da das Positionieren des an der Spindel angeordneten Werkzeuges durch Drehen der Außentrommel gegenüber dem Ständer und/oder durch Drehen der Innentrommel gegenüber der Außentrommel erfolgen kann, ist jeder Punkt innerhalb eines Kreises ansteuerbar, dessen Radius sich aus der Summe der Exzentrizitäten ergibt, und zwar der Exzentrizität der Aufnahmebohrung für die Innentrommel in der Außentrommel zuzüglich der Exzentrizität der Aufnahmebohrung für die Spindel in der Innentrommel.

Dieser bekannte Spindelstock ist jedoch insofern noch nachteilig, als die Bewegungsmöglichkeiten, die für die Spindel durch die beiden Trommeln gegeben sind, nur der Positionierung dienen, die Vorschubbewegungen dagegen müssen durch Bewegen des gesamten Spindelstockes und/oder des Werkstückaufspanntisches erfolgen.

Auch für die Axialbewegung der Spindel, sowohl für Vorschub- als auch Einstellbewegung, ist der gesamte Spindelstock zu bewegen. Diese vom Spindelstock bzw. vom Werkstückaufspanntisch auszuführenden Bewegungen können wegen der großen zu bewegenden Massen nicht mit der gleichen Genauigkeit erfolgen, wie sie für die Einstellbewegungen durch die beiden Trommeln gegeben sind, weshalb diese Genauigkeit bei der Bearbeitung selbst nicht nutzbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

^r> Spindelstock der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine Werkzeugmaschine geschaffen wird, bei der auch die möglichen Vorschubbewegungen mit einer Genauigkeit ausführbar sind, die derjenigen entspricht, mit der die Arbeitsspindel aufgrund der

in bekannten Trommel-Anordnung positionierbar ist, wobei dies auch für die axialen Bewegungen der Arbeitsspindel zutreffen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außentrom-

ii mel als auch der Innentrommel außer ihrem Positionierantrieb jeweils noch ein Vorschubantrieb als weiterer Drehantrieb zugeordnet ist und daß die Arbeitspindel für ihre axiale Bewegung in bekannter Weise in einer Pinole gelagert ist.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird nicht nur erreicht, daß die Spindel ohne die Verwendung einer Schlittenführung in drei Achsen mit höchster Genauigkeit verfahren werden kann, weil zusätzlich zu den zylindrischen Lagerflächen zwischen Ständer und

2"> Außentrommel sowie Außentrommel und Innentrommel auch die Spindellagerung durch eine Drehlagerung innerhalb der Pinole und durch eine zylindrische Lagerung zur axialen Verschiebung gebildet wird, sondern daß durch die zusätzliche Anordnung jeweils

in eines weiteren Drehantriebes als Vorschubantrieb für jede der beiden Trommeln eine Werkzeugmaschine geschaffen wird, die eine bisher unbekannte Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten ergibt. Bei der mit dem erfindungsgemäßen Spindelstock versehenen Works'; zeugmaschine kann nicht nur die Spindel, sondern jede Trommel angetrieben und damit als Bearbeitungsspindel verwendet werden, wodurch in Verbindung mit der wahlweisen oder gleichzeitigen Anordnung nicht nur eines Werkzeuges, sondern auch eines Meßgerätes

4t und/oder eines Werkstückes nahezu unbeschränkte Möglichkeiten für das Positionieren, für die Bearbeitung und für Meßvorgänge geschaffen werden.

Der erfindungsgemäße Spindelstock besitzt nicht nur den Vorteil, daß ein genaues Positionieren eines

4i Werkzeuges, Werkstückes und/oder Meßgerätes durch Drehen der Außentrommel gegenüber dem Ständer und durch Drehen der Innentrommel gegenüber der Außentrommel erfolgen kann, sondern daß sich insgesamt eine sehr starre und mit höchster Präzision herstellbare Lagerung ergibt, weil es sich insgesamt um Bohrungen und Wellen handelt. Die Lagerflächen sind im Verhältnis zum Verstellbereich sehr groß, so daß sich eine geringe Flächenbelastung ergibt, die darüber hinaus gleichmäßig und unabhängig von der jeweiligen Position des Werkzeuges, Werkstückes bzw. Meßgerätes ist, weil sie keine von der jeweiligen Stellung abhängigen Kippmomente kennt. Die Lagerflächen sind weiterhin gut gegen das Eindringen von Staub und Schmutz geschützt. Schließlich ist das gesamte System

mi im Hinblick auf Wärmeschwankungen unempfindlich, da alle an der Lagerung teilhabenden Elemente den gleichen Wärmebedingungen ausgesetzt sind, so daß sich keine unterschiedlichen Ausdehnungen zwischen den einzelnen Teilen ergeben. Insgesamt genügt der

i>"> erfindungsgemäße Spindelstock infolge seiner extrem starren Lagerung höchsten Anforderungen, weil mit ihm Werkzeuge, Werkstücke und/oder Meßgeräte mit höchster Präzision und höchster Wiederholgenauigkeit

positioniert werden können; die Genauigkeit liegt eine Zehnerpotenz höher als bei bekannten Ausführungen.

Der erfindungsgemäße Spindelstock besitzt verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, die dem jeweiligen Bedarfsfall angepaßt werden können, ohne daß eine ί Änderung im Aufbau erforderlich ist. In einem Fall trägt die Pinole ein Werkzeug, mit welchem ein beispielsweise auf einem Untergestell befestigtes Werkstück bearbeitet wird. Zum Bearbeiten des Werkstückes kann einmal die Außentrommel gegenüber dem Ständer in Umdrehungen versetzt werden, wobei die Innentrommel gegenüber der Außentrommel und die das Werkzeug tragende Pinole gegenüber der Innentrommel festgesetzt werden. Hierdurch lassen sich insbesondere Bohrungen mit großem Durchmesser bearbeiten, wie dies beispielsweise bei Turbinengehäusen erforderlich ist. Zum anderen ist es bei auf der Pinole angeordnetem Werkzeug möglich, die Außentrommel im Ständer festzusetzen und die Innentrommel drehen zu lassen, wobei die Pinole gegenüber der Innentrommel festsetzt wird. Weiterhin ist es möglich, sowohl die Außentrommel als auch die Innentrommel festzusetzen und die Pinole mit dem Werkzeug umlaufen zu lassen.

Die voranstehend für ein Werkzeug geschilderten Möglichkeiten bestehen ebenso bezüglich eines an der 2^r> Pinole befestigten Werkstückes oder Meßgerätes. Durch geeignete Maßnahmen kann ein auf der Pinole befestigtes Werkzeug auch durch ein Meßgerät ersetzt werden, um die jeweils durchgeführte Bearbeitung sofort anschließend zu überprüfen. in

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht des Spindelstockes,

F i g. 2 eine rückwärtige Ansicht des Spindelstockes j^r> nach F i g. 1, ebenfalls in perspektivischer Darstellung,

Fig.3 einen senkrechten Längsschnitt durch den Spindelstock gemäß F i g. 1 und

Fig.4 eine Darstellung der Klemmeinrichtung in vergrößertem Maßstab. tu

Der Spindelstock besitzt einen Ständer 1, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine Grundplatte 2 aufgesetzt ist, die parallel zur Vorderfläche des Ständers 1 mit im Querschnitt T-förmigen Nuten 2a versehen ist, mit deren Hilfe Werkstücke bzw. r> Werkzeughalter an der Grundbacke 2 in unterschiedlichen Stellungen befestigt werden können. In einer zentrischen Bohrung des Ständers t ist eine Außentrommel 3 drehbar gelagert. Diese Außentrommel 3 besitzt eine exzentrisch angeordnete Bohrung, in welcher eine >o Innentrommel 4 drehbar gelagert ist. Exzentrisch zur Drehachse dieser Innentrommel 4 ist in einer Bohrung wiederum eine Pinole 5 angeordnet, die in axialer Richtung verschiebbar ist. In der Pinole 5 ist eine Spindel 6 drehbar gelagert. v>

Durch Verdrehen der Außentrommel 3 gegenüber dem Ständer 1 und der Innentrommel 4 gegenüber der Außentrommel 3 läßt sich die Drehachse der Spindel 6 an jeden beliebigen Punkt auf der Fläche eines Kreises bringen, dessen Radius sich aus der Summe der w> Exzentrizitäten ergibt, d. h. aus der Exzentrizität der Drehachse der Innentrommel 4 gegenüber der Drehachse der Außentrommel 3 zuzüglich der Exzentrizität der Drehachse der Spindel 6 gegenüber der Drehachse der Innentrommel 4. Um die jeweilige Lage der Spindel ₍,·. 6 exakt feststellen bzw. einstellen zu können, ist gemäß F i g. 2 die Außentrommel 3 an ihrem hinteren Ende mit einem Skalenring 3a und die Innentrommel 4 an ihrem hinteren Ende mit einem Skalenring 4a versehen. Diesi Skalenringe 3a bzw. 4a arbeiten mit einem Lesegerät'. bzw. 8 zusammen, die am Ständer 1 bzw. an de Außentrommel 3 angeordnet sind und die jeweiligi Stellung der zugehörigen Trommel feststellen.

Zum Antrieb der im Ständer 1 drehbar gelagerte! Außentrommel 3 sind gemäß F i g. 3 am Ständer 1 eii Hauptantrieb9 sowie ein Positionierantrieb lOangeord net, die über ein gemeinsames Antriebsritzel 11 au einen an der Außentrommel 3 angebrachten Außen zahnkranz 3b wirken. Die Drehbewegung der Innen trommel 4 gegenüber der Außentrommel 3 erfolg ebenfalls mittels eines Hauptantriebes 12 bzw. eine; Positionierantriebes 13, die beide im Inneren de: Innentrommel 4 angeordnet sind. Auch der Hauptan trieb 12 und der Positionierantrieb 13 besitzen eir gemeinsames Antriebsritzel 14, welches über eir Zwischenritzel 15 auf einen Innenzahnkranz 3c dei Außentrommel 3 wirkt.

Während die Hauptantriebe 9 bzw. 12 den Antriet der jeweiligen Trommel 3 bzw. 4 zwecks Durchführung eines Bearbeitungsvorganges übernehmen, dienen die Positionierantriebe 10 bzw. 13 dazu, die Trommel 3 bzw 4 exakt in die jeweils gewünschte Position zu bringen. Ir dieser Position wird die Außentrommel 3 gegenübei dem Ständer 1 bzw. die Innentrommel 4 gegenüber der Außentrommel 3 durch eine Klemmvorrichtung 16 bzw 17 festgelegt, die nachfolgend unter Bezugnahme aul Fig.4 noch beschrieben werden. Der Fig.3 ist zu entnehmen, daß die Klemmvorrichtung 16 am Ständer 1 angeordnet ist und mittels zweier Klemmbacken 16i beidseitig auf den Außenzahnkranz 3b an der Außentrommel 3 wirkt. Die Klemmvorrichtung 17 ist an der Innenseite der Innentrommel 4 angeordnet und wirki mit zwei Klemmbacken 17a beidseitig auf der Innenzahnkranz 3cder Außentrommel 3.

In der Innentrommel 4 ist — wie aus Fig.3 hervorgeht — weiterhin ein Antrieb 18 angeordnet, der über ein Antriebsritzel 19 und ein Zwischenritzel 20 eine mit einer Außenverzahnung versehene Antriebsbuchse 21 antreibt, welche mittels einer Keilverzahnung auf der Spindel 6 angeordnet ist. Die Keilverzahnung erlaubt eine axiale Verschiebung der Spindel 6 zusammen mit der Pinole 5. Diese Axialverschiebung erfolgt mittels eines auf der Pinole 5 angeordneten Kolbens 5a. Um die jeweilige axiale Stellung der Pinole 5 und damit der Spindel 6 festzustellen bzw. einzustellen, ist die Spindel 5 mit einer Skalenstange 22 versehen, die mit einem Lesegerät 23 zusammenwirkt.

Die in Fig.3 lediglich schematisch dargestellten Klemmvorrichtungen 16 und 17 sind in einem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 dargestellt. Die F i g. 4 ist ein in Längsrichtung des Spindelstockes, d. h. in Übereinstimmung mit F i g. 3 gelegter Schnitt durch die Klemmvorrichtungen 16 und 17, wobei jedoch die Klemmvorrichtung 17 gegenüber F i g. 3 derart um 90° versetzt dargestellt ist, daß sie in Fig.4 in derselben Ebene wie die Klemmeinrichtung 16 liegt. Um diesen Sachverhalt zu verdeutlichen, ist der in F i g. 4 geschnittene Teil der Außentrommel 3 durch eine waagerechte Linie getrennt, entlang welcher die zur zeichnerischen Vereinfachung erfolgte Verschiebung vorgenommen worden ist.

Gemäß Fig.4 besteht die Klemmvorrichtung 16 für die Außentrommel 3 aus den in Fig.3 erkennbaren Klemmbacken 16a, welche an gegenüberliegenden Flächen auf den Außenzahnkranz 3b der Außentrommel 3 wirken. Jede Klemmbacke 16a ist an einem Hebel 166

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angeordnet, der sich einerseits über ein Gelenk 16c und einen Lagerbock 16c/ am Ständer 1 abstützt und andererseits über ein Gelenk 16e von einem Druckzylinder 24 betätigt wird. Dieser Druckzylinder 24 besteht aus einem geschlossenen Gehäusedeckel 24a, einem zylindrischen Gehäuse 246 und einem Kolben 24c, dessen Kolbenstange 24t/ durch einen mit einer Bohrung versehenen Gehäusedeckel 24e hindurchgeführt ist. Während sich der eine Hebel 166 der Klemmvorrichtung 16 mittels des Gelenkes 16ean dem geschlossenen Gehäusedeckel 24a abstützt, erfolgt die Abstützung des anderen Hebels 166 an der Kolbenstange 24c/. Auf diese Weise wird stets eine gleichmäßige Belastung der beiden Klemmbacken 16a erzielt. Durch eine Beaufschlagung der deckelseitigen Fläche des Kolbens 24c wird somit ein Festklemmen der Außentrommel 3 am Ständer 1 bewirkt. Diese Klemmung mittels der Klemmvorrichtung 16 wird aufgehoben, sobald die ringförmige stangenseitige Fläche des Kolbens 24cmit Druckmittel beaufschlagt wird.

In entsprechender Weise ist auch die Klemmvorrichtung 17 ausgebidet, die in der oberem Hälfte der F i g. 4 dargestellt ist. Die Klemmbacken 17a wirken beidseitig auf den Innenzahnkranz 3c. Jede Klemmbacke 17a ist an einem Hebel 176 angeordnet, der jeweils über ein Gelenk 17cund einen Lagerbock 17c/an der Innenseite der Innentrommel 4 abgestützt ist. Die Verschwenkbewegung der Hebel 176 erfolgt mittels jeweils eine:

Gelenkes 17c durch einen Druckzylinder 25, dei entsprechend dem Druckzylinder 24 ausgebildet ist unc aus einem geschlossenen Gehäusedeckel 25a, einerr

■i Gehäuse 256, einem Kolben 25c mit Kolbenstange 25c und einem durchbrochenen Gehäusedeckel 25ebesteht.

Der voranstehend in seinem Aufbau und in seiner

Einzelfunktionen beschriebene Spindelstock kann zur exakten Positionierung eines Werkzeuges, einesWerk

κι Stückes und/oder eines Meßgerätes verwendet werden die jeweils auf dem vorderen Ende der Spindel 6 befestigt werden, auf der Zeichnung jedoch nichi dargestellt sind. Die voranstehend beschriebener Hauptantriebe 9 und 12, Positionierantriebe 10 und 13

r> sowie Klemmvorrichtungen 16 und 17 ermöglicher wahlweise einen Antrieb bzw. ein Positionieren unc Festsetzen einerseits der Außentrommel 3 gegenübei dem Ständer 1 und andererseits der Innentrommel A gegenüber der Außentrommel 3. Bei feststehender

Jd Spindel 6 kann somit das mittels der Pinole 5 in axialer Richtung verschiebbare Werkzeug, Werkstück oder Meßgerät entweder mit der Außentrommel 3 gegenüber dem Ständer 1 oder mit der Innentrommel Ί gegenüber der Außentrommel 3 rotieren. Bei einerr

2^r> Festlegen beider Trommeln 3 und 4 kann außerdcrr mittels des Antriebes 18 die Spindel 6 mit den-Werkzeug, Werkstück bzw. Meßgerät gedreht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Spindelstock für eine mit Vorschubantrieben für relative Vorschubbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück versehene Werkzeugmaschine mit einer in ihm drehbar und feststellbar gelagerten, durch einen Positionierantrieb drehantreibbaren Außentrommel, in der exzentrisch eine ebenfalls durch eine Positionierantrieb drehanlreibbare Innentrommel drehbar und feststellbar gelagert ist, in welcher exzentrisch eine drehantreibbare Arbeitsspindel gelagert ist, der mittelbar eine axiale Einstellbzw. Vorschubbewegung erteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Außentrommel (3) als auch der Innentrommel (4) außer ihrem Positionierantrieb (10, 13) jeweils noch ein Vorschubantrieb (9, 12) als weiterer Drehantrieb zugeordnet ist und daß die Arbeitsspindel (6) für ihre axiale Bewegung in bekannter Weise in einer Pinole (5) gelagert ist.