DE2949709B1 - Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezueglich der Fraesspindelachse eines Winkelfraeskopfes an der Bodenplatte eines Fraesspindelstockes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich der Frässpindelachse eines Winkelfräskopfes an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes, bei der zum Indexieren an der Bodenplatte zwei diametral und rechtwinklig, sowie radial zur Frässpindelachse verlaufende Nuten vorgesehen sind, zur wahlweisen Aufnahme von zwei Paaren, einander diametral zur Winkelfräskopf-Antriebsachse gegenüberliegender, zu dieser Achse rechtwinklig und radial sich erstreckender, und jeweils um 90° versetzter Nutensteine, die an der Befestigungsfläche des Winkelfräskopfes angeordnet sind.

Bei dieser bekannten Einrichtung (Werbeschrift der Firma H. A.Waldrich GmbH, Prospekt 1066 LF 1966/ D, Seiten 14 und 15) greift beim Anschrauben des Winkelfräskopfes an die Bodenplatte des Frässpindelstockes jeweils ein Nutensteinpaar in die beiden radial verlaufenden Nuten der Bodenplatte ein. Löst man die Verschraubung zwischen Frässpindelstock und Winkelfräskopf, so kann man nach dem Absenken des Winkelfräskopfes diesen um 90° schwenken und nach dem erneuten Anheben des Winkelfräskopfes greift dann das andere Nutensteinpaar in die gleichen zwei Nuten der Bodenplatte ein. Der Winkelfräskopf nimmt dann eine genau um 90° in Umfangsrichtung gedrehte Lage ein. Die in die beiden Nuten eingreifenden Nutensteinpaare dienen ausschließlich zum Indexieren

ίο und zur Übertragung der Fräskräfte. Da sich jedoch jeweils nur immer ein Nutensteinpaar in Eingriff mit den beiden Nuten der Bodenplatte befindet, kann nur ein Teil der bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte von den Nutensteinpaaren übertragen werden, während der restliche Teil der bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte durch Reibschluß zwischen dem Winkelfräskopf und der Bodenplatte übertragen werden muß. Zusätzlich zu den der Indexierung dienenden Nutensteinen und Nuten müssen außerdem noch Zentrierelemente vorgesehen sein, die den Winkelfräskopf gegenüber dem Frässpindelstock genau zentrieren. Wie diese Zentrierelemente im einzelnen bei dieser bekannten Einrichtung ausgebildet sind, ist der oben erwähnten Literaturstelle nicht zu entnehmen. Im allgemeinen ist zur Zentrierung des Winkelfräskopfes gegenüber der im Frässpindelstock gelagerten Frässpindel an einem der zu verbindenden Teile ein Zentrierring vorgesehen, der in eine Zentrierbohrung des anderen Teiles eingreift Damit bei Temperaturdifferenzen beider Teile der Zentrierring stets in die Zentrierbohrung paßt, muß ein entsprechendes Spiel vorgesehen sein. Dieses Spiel wirkt sich jedoch nachteilig auf die Bearbeitungsgenauigkeit der Maschine aus. Eine Sturzverstellung ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.

^5 Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren eines Winkelfräskopfes gegenüber dem Frässpindelstock (vgl. DE-PS 20 45 604) ist zur Zentrierung des Winkelfräskopfes an diesem ein Zentrierring angeordnet. Dieser Zentrierring arbeitet mit vier um 90° versetzt in dem Frässpindelstock angeordneten Kugelrollelementen zusammen. Ein derartiges Kugelrollelement besteht aus einer großen Hauptkugel und mehreren kleineren Kugeln, die in einer Kugelbüchse angeordnet sind. Hierbei liegt die Hauptkugel auf einem Kugelbett aus kleinen Kugeln, die um die ganze Oberfläche einer in Form einer Untertasse ausgebildeten, gehärteten Kugelpfanne aus Stahl herumlaufen können. Die Kugelrollelemente sind radial in dem Frässpindelstock so eingepaßt, daß die Hauptkugel auch bei warmem Frässpindelstock und kaltem Winkelfräskopf mit einer gewissen Vorspannung an dem Zentrierring anliegen. Bei dieser bekannten Einrichtung muß der Zentrierring gehärtet sein, was gewisse Probleme ergibt, da sich der Zentrierring beim Härten leicht verziehen kann. Außerdem erfordert das genaue Einpassen der Kugelrollelemente in den Frässpindelstock einen erheblichen Arbeitsaufwand. Bei dieser bekannten Einrichtung sind zum Indexieren vier jeweils um 90° zueinander versetzte Indexierleisten vorgesehen. Nur eine dieser Indexierleisten arbeitet jeweils mit einem verstellbaren Anschlag zusammen, der in Umfangsrichtung des Winkelfräskopfes abgestufte Anschlagsflächen aufweist. Gegen eine dieser Anschlagsflächen wird die Indexierleiste mittels eines hydraulisch beaufschlagten Stempels angepreßt. Die Anschlagsflächen sind an einem, um seine Achse drehbaren Anschlagbolzen angeordnet und können durch Drehung dieses An-

ORIGINAL INSPECTED

Schlagbolzens wahlweise zum Einsatz gebracht werden. Hierdurch ist eine Sturzeinstellung möglich. Diese bekannte Einrichtung ist jedoch wegen der ständig erhöhten Zerspanungsleistungen und Genauigkeitsanforderungen nicht mehr ausreichend. Der Anschlagbol- zen mit seinen verschiedenen Anschlagflächen ist für die Übertragung der Fräskräfte zu schwach und hierfür auch nicht vorgesehen. Er dient ausschließlich zum Indexieren und zur Sturzeinstellung. Praktisch werden bei dieser bekannten Einrichtung die Fräskräfte nur durch Reibkraftschluß von dem Winkelfräskopf auf die Bodenplatte übertragen, was angesichts hoher Wechselkräftebeanspruchung nicht immer zuverlässig erfolgt.

Schließlich ist noch eine Innenfräserzentrierung bekannt (DE-GM 72 29 646) bei der ein Fräsrad gegenüber dem Werkzeugträger durch vier im Werkzeugträger um 90° in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Nutensteine in vier entsprechende Nuten des Fräsrades eingreifen. Diese in die Nuten eingreifende Nutensteine dienen auch dort zur Zentrierung und Kraftübertragung des Fräsrades gegenüber dem Werkzeugträger. Weitere Gemeinsamkeiten mit dem Erfindungsgegenstand liegen jedoch nicht vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich der Frässpindelachse eines Winkelfräskopfes an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau, hohe Ausrichtgenauigkeit, Temperaturunabhängigkeit und gute Übertragung der Fräskräfte auszeichnet, sowie auch eine Sturzeinstellung in eingebautem Zustand des Winkelfräskopfes ermöglicht. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Indexieren und zugleich zum Zentrieren an der Bodenplatte ein weiteres gleichartiges, gegenüber dem ersten Nutenpaar um 90° versetzt angeordnetes Nutenpaar vorgesehen ist, und daß alle vier Nuten in je einem Schieber angeordnet sind, der in einem in einer Aussparung des Frässpindelstockes befestigten Gehäuse entlang von Führungsbahnen verschiebbar ist, die gegenüber der Frässpindelachse geringfügig in Umfangsrichtung geneigt sind, wobei zur gleichzeitigen Verstellung aller vier Schieber um gleich große Verstellwege an jedem Schieber eine Verstelleinrichtung angreift und die vier Verstelleinrichtungen miteinander gekuppelt sind.

Bei der neuen Einrichtung dienen die vier in der Bodenplatte um je 90° zueinander versetzten Schieber, deren Nuten in die vier Nutensteine des Win keif räskopfes eingreifen, einer vierfachen Funktion. Sie dienen zum Indexieren des Winkelfräskopfes gegenüber dem Frässpindelstock, zum Zentrieren des Winkelfräskopfes, zur Sturzeinstellung und zur Übertragung der Fräskräfte. Da die Schieber eine mehrfache Funktion aufweisen, verringert sich die Anzahl der zur Erfüllung dieser Funktionen erforderlichen Bauteile und die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch besonders einfachen Aufbau aus. Ferner wird die Ausrichtgenauigkeit dadurch erhöht, daß die ineinandergreifenden Nuten und Nutensteine temperaturunabhängig genau ineinander eingepaßt werden können. Temperaturdifferenzen zwischen Winkelfräskopf und Bodenplatte führen lediglich zu einer Relativbewegung der Nutensteine gegenüber den Nuten in radialer Richtung und nicht in Umfangsrichtung. Da jeweils vier um 90° zueinander versetzte Nutensteine in entsprechende Nuten der vier ebenfalls um 90° zueinander versetzt angeordneten Schieber eingreifen, bleibt die Mittenzentrierung stets erhalten, auch dann, wenn die Nutensteine in den gegenüber der Spindel radial verlaufenden Nuten der Schieber verschieben. Da die Fräskräfte von insgesamt vier Nutensteinen auf die im Frässpindelstock angeordneten Schieber übertragen werden, können auch hohe Fräskräfte allein durch Formschluß aufgenommen werden. Auch bei geringer Verspannung des Winkelfräskopfes gegenüber der Bodenplatte werden somit hohe Fräskräfte einwandfrei übertragen. Gleichzeitig ist in einfacher Weise eine Sturzeinstellung dadurch möglich, daß alle vier Schieber durch ihre miteinander gekuppelten Verstelleinrichtungen um gleiche Verstellwege verschoben werden. Durch die geringfügige Neigung der Führungsbahnen der Schieber gegenüber der Frässpindelachse in Umfangsrichtung, die beispielsweise 1 :100 ausgestaltet werden kann, läßt sich eine erhebliche Genauigkeit bei der Sturzeinstellung erreichen. Werden alle vier Schieber gleichzeitig in Achsrichtung um einen bestimmten Betrag verschoben, so ergibt sich hierdurch eine Verschiebung ihrer Nuten in Umfangsrichtung gegenüber der Spindel. Diese Verschiebung in Umfangsrichtung beträgt jedoch bei der oben angegebenen Neigung nur ein Hundertstel der Verschiebung in axialer Richtung. Je nach dem, ob die Schieber nach oben oder nach unten bewegt werden, kann mit ihnen eine Sturzeinstellung in der einen oder anderen Richtung vorgenommen werden. Selbstverständlich ist zur Sturzeinstellung ein Lösen der Verspannung zwischen Winkelfräskopf und Bodenplatte notwendig, jedoch braucht der Winkelfräskopf nicht ausgebaut oder abgesenkt zu werden.

Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 2 jeder Schieber zylindrisch ausgebildet und die Führungsbahn im Gehäuse ist durch eine Bohrung gebildet, deren Achse gegenüber der Spindelachse in Umfangsrichtung geringfügig geneigt ist. Durch die zylindrische Ausbildung der Schieber werden auch bei höchster Belastung durch die Fräskräfte Kantenpressungen vermieden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der neuen Vorrichtung teilweise geschnitten,

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Winkelfräskopf, F i g. 3 eine Seitenansicht eines Schiebers. In der Zeichnung ist mit 1 ein Frässpindelstock bezeichnet, der in Richtung V am Unterschlitten einer Fräsmaschine verschiebbar ist. In dem Frässpindelstock 1 ist eine nicht sichtbare Frässpindel gelagert, deren Achse mit A bezeichnet ist. Das untere Ende der Frässpindel steht über die Bodenplatte 3 des Frässpindelstockes 1 vor. In dem Winkelfräskopf 4 ist eine Frässpindel 5 mit der Achse B drehbar gelagert, die an ihrem freien Ende zur Aufnahme des Fräsers 6 eingerichtet ist. Der Winkelfräskopf 4 weist einen Befestigungsflansch 7 auf. Im Frässpindelstock 1 sind vier um 90° zueinander versetzte, nicht dargestellte Spannbolzen parallel zur Achse A verschiebbar und um ihre eigenen Achsen drehbar gelagert Diese Spannbolzen weisen an ihren unteren Enden hammerförmige Köpfe auf, mit denen sie in die Aussparungen 8 am Befestigungsflansch 7 eingreifen und nach Drehung verriegelt werden können. Durch diese Spannbolzen kann der Befestigungsflansch 7 an der Bodenplatte 3

I'cMgespannt werden. Das Spannen, Lösen und Drehen der Spannbolzen erfolgt dabei automatisch.

Der Winkelfräskopf 4 muß gegenüber der Achse A der Spindel genau zentriert werden, wobei ferner der Winkelfräskopf 4 auch in bestimmten um 90° zueinander versetzten Winkellagen gegenüber dem Frässpindelsiock 1 indexiert werden muß. Um eine Sturzverstellung zu bewirken, muß der Winkelfräskopf 4 ferner um die Spindelachse A um einen kleinen Winkel verschwenkt werden. Zu diesem Zweck sind vier gleichartig ausgestaltete, jeweils um 90° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Ausrichteinheiten 9 vorgesehen. Jede dieser Ausrichteinheiten besteht aus einem Nutenstein 10, der einen Teil einer Halteplatte 11 bildet, und aus einem Schieber 12 mit einer nach unten offenen, zu dem Nutenstein 10 passenden Nut 13. Die Nuten 13 aller vier Schieber 12 und die Nutensteine 10 aller Halteplatten 11 verlaufen gegenüber der Achse A in radialer Richtung. Jeweils zwei Nutensteine und zwei Nuten sind paarweise auf einem gemeinsamen Durchmesser angeordnet, während die beiden übrigen Nuten und Nutensteine paarweise auf einem zweiten gemeinsamen Durchmesser angeordnet sind, der genau um 90° gegenüber dem ersten Durchmesser in Umfangsrichtung versetzt ist.

Durch die vier Ausrichteinheiten 9 wird der Winkclfräskopf 4 gegenüber dem Frässpindelstock 1 sowohl zentriert als auch in vier vorbestimmten Winkellagen festgehalten. Bei Temperaturdifferenzen /wischen dem Winkelfräskopf 4 und dem Frässpindelstock 1 können sich vier Nutensteine 10 in den Nuten 13 in radialer Richtung verschieben, ohne daß hierdurch die Mittenzentrierung in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Soll der Winkelfräskopf 4 in einer anderen Winkellage gegenüber dem Frässpindelstock 1 angeordnet werden, so müssen die Spannbolzen gelöst werden, der Winkelfräskopf etwas abgesenkt und dann in der gewünschten Winkellage wieder angehoben werden, worauf die Spannbolzen wieder unter Spannung gesetzt werden. Auf diese Weise kann der Winkelfräskopf 4 in vier um jeweils 90° zueinander in Umfangsrichtung versetzten Winkellagen gegenüber dem Frässpindelstock 1 indexiert werden.

Jeder Schieber 12 ist in einem Gehäuse 14 entlang von Führungsbahnen 15 verschiebbar, die gegenüber der Spindelachse A geringfügig in Umfangsrichtung im Winkel λ geneigt sind. Hierbei ist jeder Schieber 12 vorteilhaft zylindrisch ausgebildet und die Führungsbahn 15 wird durch eine Bohrung gebildet, deren Achse ,·/ gegenüber der Spindelachse in Umfangsrichtung ebenfalls im Winkel α geringfügig geneigt ist.

Diese Neigung kann beispielsweise 1 :100 betragen, so daß der Winkel α in etwa 35 Minuten groß ist. Zur gleichzeitigen Verstellung aller vier Schieber 12 greift an jedem dieser Schieber eine Verstelleinrichtung 16 an, wobei die vier Verstelleinrichtungen in nicht näher dargestellter Weise miteinander so gekoppelt sind, daß alle vier Schieber 12 jeweils um gleich große Beträge C verstellbar sind. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise hydraulisch ausgebildet sein, indem der Schieber selbst einen Zylinderraum aufweist. In diesem Zylinderraum ist ein Kolben angeordnet, der beidseitig beaufschlagt werden kann. Die Kolbenstange ist dann über geeignete Zwischenelemente fest mit dem Frässpindelstock verbunden. Über geeignete Anschläge kann die Verschiebung der Schieber 12 so gesteuert werden, daß sie jeweils drei verschiedene, genau definierte Stellungen einnehmen. Um eine stufenlose Verstellung der Schieber zu erreichen, könnte man ebenfalls unter Verwendung eines doppelt beaufschlagbaren Kolbens einen Ansatz am Schieber vorsehen, der mit einem als Anschlag dienenden Exzenter zusammenwirkt. Anstelle eines Exzenters könnte auch ein Keil vorgesehen sein.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Sturzverstelleinrichtung soll anhand der F i g. 2 und 3 nachfolgend näher erläutert werden:

In Fig. 2 und 3 sind in voll ausgezeichneten Linien alle Teile in einer Lage dargestellt, bei der der Fräser 6 keinen Sturz gegenüber der Werkstückoberfläche 0 besitzt. In diesem Fall schließt also die Fräserachse B einen Winkel von 90° ein. In F i g. 3 ist die Neigung der Schieberachse a gegenüber der Spindelachse A mit einem Winkel α 1 zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt. Wird der Schieber 12 gegenüber seiner vollausgezeigten Mittelstellung mittels der Verstelleinrichtung um den Betrag C nach oben bewegt, so bewegt sich die Nut 13, wie man aus Fig.3 erkennen kann, gleichzeitig um den Betrag c gemäß F i g. 3 nach links. Bei einem Winkel <x von 35 Minuten, der einer Neigung von 1 :100 entspricht, ist der Verstellweg c in Umfangsrichtung genau lOOmal kleiner als der Verstellweg C in Achsrichtung. Da gleichzeitig alle Schieber 12 um den Betrag C nach oben bewegt werden, und dabei sich alle Nuten 13 um den Betrag c in Umfangsrichtung bewegen, wird der Winkelfräskopf 4 in Umfangsrichtung Uum den Betrag cgeschwenkt. Dieser Betrag eist beispielsweise bei einem Verstellweg C von 1,8 mm 0,18 mm groß. Der Winkelfräskopf 4, die Fräserachse B und der Fräser 6 nehmen dann die in F i g. 2 dargestellte strichpunktierte Lage ein. Es ist selbstverständlich, daß vor der Sturzeinstellung die oben erwähnten Spannbolzen gelöst und nach der Sturzeinstellung wieder in Spannstellung gebracht werden. Bei einer Umkehr der Fräsrichtung werden nach Lösen der Spannbolzen alle Schieber 12 in ihre untere Endstellung bewegt und auf diese Weise ein Sturz in entgegengesetzter Richtung eingestellt. Anschließend werden die Spannbolzen wieder in ihre Spannstellung gebracht. Bei diesen Sturzverstellungen bleibt die Zentrierung des Winkelfräskopfes 4 gegenüber der Spindelachse A immer erhalten.

Damit die hohen Fräskräfte sicher von dem Winkelfräskopf 4 auf den Frässpindelstock 1 übertragen werden und keine Veränderung der Ausrichtelemente eintritt, sind die Schiebergehäuse 14 zweckmäßig in Aussparungen 1 a des Frässpindelstockes 1 angeordnet und durch Ausgießen mit einer schrumpfungsfrei aushärtenden Kunststoffmasse 26 fixiert. Die Fräskräfte werden dann sowohl durch die Befestigungsschrauben der Schiebergehäuse 14 als auch durch die erwähnte Kunststoffmasse 26 übertragen.

Um bei einer eventuell notwendigen Reparatur die Schiebergehäuse 14 ohne Zerstörung der Kunststoffmasse 26 ausbauen und reparieren zu können, sind zweckmäßig die Schiebergehäuse 14 im Querschnitt senkrecht zu der Spindelachse A von außen nach innen zur Spindelachse hin konisch verjüngt ausgebildet. Vor dem Ausgießen mit Kunststoffmasse 26 werden die Schiebergehäuse 14 mit Trennlack bestrichen. Nach erfolgter Reparatur können die Schiebergehäuse 14 wieder paßgenau in die Kunststoffmasse 26 eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich der Frässpindelachse eines Winkelfräskopfes an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes, bei der zum Indexieren an der Bodenplatte zwei diametral und rechtwinklig, sowie radial zur Frässpindelachse verlaufende Nuten vorgesehen sind, zur wahlweisen Aufnahme von zwei Paaren, einander diametral zur Winkelfräskopf-Antriebsachse gegenüberliegender, zu dieser Achse rechtwinklig und radial sich erstreckender, und jeweils um 90° versetzter Nutensteine, die an der Befestigungsfläche des Winkelfräskopfes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Indexieren und zugleich zum Zentrieren an der Bodenplatte (3) ein weiteres gleichartiges gegenüber dem ersten Nutenpaar um 90° versetzt angeordnetes Nutenpaar vorgesehen ist und daß alle vier Nuten (13) in je einem Schieber (12) angeordnet sind, der in einem in einer Aussparung (Ia^ des Frässpindelstockes (1) befestigten Gehäuse (14) entlang von Führungsbahnen (15) verschiebbar ist, die gegenüber der Frässpindelachse (A) geringfügig in Umfangsrichtung geneigt sind, wobei zur gleichzeitigen Verstellung alle vier Schieber (12) um gleich große Verstellwege an jedem Schieber (12) eine Verstelleinrichtung (16) angreift und die vier Verstelleinrichtungen (16) miteinander gekuppelt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (12) zylindrisch ausgebildet ist und die Führungsbahn im Gehäuse (14) durch eine Bohrung (15) gebildet ist, deren Achse (a) gegenüber der Spindelachse (A) in Umfangsrichtung geringfügig geneigt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebergehäuse (14) in den Aussparungen (la,}des Frässpindelstockes (1) durch Außgießen mit einer schrumpfungsfrei aushärtenden Kunststoffmasse (26) fixiert sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebergehäuse (14) im Querschnitt senkrecht zu der Spindelachse (A) von außen nach innen zur Spindelachse hin konisch verjüngt ausgebildet sind.