DE3819181A1 - Fraes- und/oder bohrmaschine mit arbeitsspindelverriegelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräs- und/oder Bohrmaschine, ins­ besondere zur Mehrseitenbearbeitung von Werkstücken, mit we­ nigstens einer eine Spannaufnahme für ein Werkzeug aufweisen­ den Arbeitsspindel, der eine steuerbare Verriegelungseinrich­ tung zur Arretierung der Drehbewegung zugeordnet ist.

Es ist bereits bekannt, in die Werkzeugaufnahme der Arbeits­ spindel von Fräs- und/oder Bohrmaschinen Drehwerkzeuge einzu­ spannen, und den Frästisch als Drehmaschinentisch auszubil­ den, so daß mit einer derartigen Einheit nicht nur Fräs- und Bohrvorgänge, sondern auch Drehbearbeitungen durchführbar sind.

Eine derart ausgestaltete Maschine hat vor allem den Vor­ teil, daß zur Ausführung von Dreharbeiten keine besondere Drehmaschine erforderlich ist und damit entsprechende Rüst­ und Einrichtungszeiten entfallen.

Problematisch ist dabei jedoch, daß bei der Drehbearbeitung auf das in der normalen Werkzeugaufnahme der Arbeitsspindel eingespannte Drehwerkzeug ausgeübte Schläge, Stöße und der­ gleichen zu einer Beschädigung oder sogar zu einer Zerstö­ rung der Arbeitsspindellagerung führen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fräs- und/oder Bohrmaschi­ ne der eingangs angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß bei in der Arbeitsspindel drehfest fixiertem Drehwerk­ zeug auf die hochpräzisen Lager keine Beschädigungsgefahren mit sich bringenden Kräfte übertragen werden und demgemäß eine vollständige mechanische Entlastung dieser Lager gewähr­ leistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Verriegelungseinrichtung dem freien Ende der Arbeitsspindel zugeordnet und spindelkopffest angebracht ist, daß das freie Spindelende mit einer insbesondere V-för­ migen Umfangsrille versehen ist, daß die Verriegelungsein­ richtung wenigstens drei umfangsmäßig beabstandete Klemmele­ mente aufweist, die senkrecht zur Spindelachse verschiebbar gelagert und gemeinsam zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung umsteuerbar sind, in der sie form- und kraft­ schlüssig in die Ümfangsrille eingreifen, und daß zumindest ein weiteres Blockierorgan in der Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, das in eine Kerbe einsteuerbar ist, die quer zu den Rillenwänden verlaufende Anschlagflächen aufweist.

Durch die Anordnung und Ausgestaltung dieser Verriegelungs­ einrichtung wird es möglich, die hochpräzisen Lager der Ar­ beitsspindel durch den Spann- und Verriegelungsvorgang prak­ tisch zu neutralisieren und damit sicherzustellen, daß die auftretenden Kräfte ohne Beanspruchung der Lager unmittelbar in den Spindelkopf bzw. den Maschinenständer eingeleitet werden.

Vorzugsweise umschließt die Verriegelungseinrichtung die Ar­ beitsspindel ringförmig und ist mit dem Spindelkopf ver­ schraubt. Es ergibt sich damit eine äußerst kompakte und raumsparende Anordnung, die eine bestmögliche Aufnahme der auftretenden Kräfte sicherstellt.

Bevorzugt besteht die Verriegelungseinrichtung aus einem In­ nenringteil, in dem die Klemmelemente sowie das Blockieror­ gan geführt sind, und einem ein- oder mehrteilig ausgeführ­ ten Außenringteil, wobei zwischen diesen beiden Ringteilen ein Aufnahme- und Führungsraum für wenigstens einen Betäti­ gungskolben ausgebildet ist, welcher eine definierte und exakte Umsteuerung der Klemmelemente bzw. des Blockierorgans zwischen der Arbeits- und Ruhestellung gewährleistet.

Ein besonders einfacher und betriebssicherer Aufbau ergibt sich dann, wenn zumindest der für die Klemmelemente bestimm­ te Betätigungskolben in Form eines Ring- bzw. Teilringkol­ bens ausgeführt ist, welcher mit einer Keilfläche versehen ist, die mit komplementären Keilflächen der Klemmelemente zu­ sammenwirkt, so daß durch Druckbeaufschlagung des Kolbens die erforderlichen hohen Klemm- und Fixierkräfte problemfrei und sicher erzeugt werden können.

Die Klemmelemente sowie das Blockierorgan sind vorzugsweise mittels Federn in ihre Ruhestellung vorgespannt, in der sie außer Eingriff mit den Innenflächen der V-förmigen Rille bzw. den Anschlagflächen sind.

Zwischen den Klemmelementen bzw. dem Blockierorgan und dem jeweils zugehörigen Betätigungskolben kann jedoch auch eine Zwangsführung vorgesehen sein, wobei in diesem Falle zweckmä­ ßigerweise eine in beiden Arbeitsrichtungen mit Fluiddruck beaufschlagbarer Kolben Verwendung findet.

Bei Verwendung eines einzigen Blockierorgans wird dieses Organ zweckmäßigerweise so angeordnet, daß es einem Klemmele­ ment diametral gegenüberliegt.

Die der Arbeitsspindel zugeordnete und durch die Position des wenigstens einen Blockierorgans vorgegebene Raststellung kann durch Markierung oder auch durch entsprechende Program­ mierung in der Weise vorgegeben werden, daß ein Übergang vom Bohr- oder Fräsbetrieb auf den Drehbetrieb unkompliziert, sicher und schnell durchführbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind ins­ besondere in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, deren einzige Dar­ stellung eine schematische Axialschnittdarstellung durch einen Teil eines Spindelkopfes einer auch zur Ausführung von Dreharbeiten geeigneten Fräs- und/oder Bohrmaschine zeigt.

Nach der Zeichnung ist eine Arbeitsspindel 1 von herkömmli­ cher Bauart über hochgenaue Spindellager 3 in einem Spindel­ kopf drehbar gelagert und mit einem Antrieb verbunden, der relativ hohe Drehzahlen ermöglicht.

Eine Spannaufnahme 2 in der Arbeitsspindel 1 eignet sich zur Aufnahme von Bohr- und Fräswerkzeugen sowie auch zur Aufnah­ me von Drehstählen, wobei in letzterem Falle die Arbeitsspin­ del 1 fixiert werden muß, da bei diesen Bearbeitungsvorgän­ gen der Aufspanntisch als Drehtisch ausgebildet ist, d.h. es wird mit stillstehendem Werkzeug gearbeitet.

Um die Arbeitsspindel 1 so fixieren zu können, daß die bei stillstehender Spindel auftretenden Drehkräfte aufgenommen werden können und keine für die Lager 3 gefährlichen Kräfte auf diese Lager übertragen werden, ist eine Verriegelungsein­ richtung 4 vorgesehen, die ringförmig ausgebildet ist und das freie untere Ende der Arbeitsspindel umgibt sowie mit dem Spindelkopf 5 fest verbunden, insbesondere verschraubt ist.

Die Arbeitsspindel 1 ist in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel mit einer Umfangsrille 6 versehen, in die zumindest drei vorzugsweise um 120° gegeneinander versetzte Klemmele­ mente 7 eingreifen können, um eine kraftschlüssige Verbin­ dung zwischen der Arbeitsspindel 1 und der Verriegelungsein­ richtung 4 bzw. dem Spindelkopf 5 zu schaffen.

Die Klemmelemente sind an ihrem arbeitsspindelseitigen Ende schneidenförmig und komplementär zu der Rillen-Querschnitts­ form ausgebildet, so daß im Blockierzustand Form- und Kraft­ schluß besteht.

Zusätzlich zu den Klemmelementen 7 ist wenigstens ein Blockierorgan 9 vorgesehen, das einem der Klemmelemente 7 diametral gegenüberliegt und an seinem arbeitsspindelseiti­ gen Ende ebenfalls schneidenförmig ausgestaltet ist, wobei jedoch die Schneide senkrecht zu der Schneide der Klemmele­ mente 7 verläuft und ebenfalls formschlüssig in eine Kerbe 10 der Arbeitsspindel eingreift, deren Boden parallel zur Spindelachse 8 verläuft. Die Kerbe 10 ist vorzugsweise in Höhe der Umfangsrille 6 angeordnet und schneidet diese.

Die Verriegelungseinrichtung 4 setzt sich aus einem Innen­ ringteil 11 und einem vorzugsweise zweiteilig ausgeführten Außenringteil 12 zusammen, wobei die Klemmelemente 7 und das Blockierorgan 9 in entsprechenden Querausnehmungen des Innen­ ringteils 11 verschiebbar geführt sind und zwischen Innen­ ringteil 11 und Außenringteilen 12 ein Aufnahme- und Füh­ rungsraum 13 für einen Betätigungskolben 14 ausgebildet ist. Dieser Betätigungskolben 14 wird vorzugsweise von einem Ring­ kolben gebildet, der über eine Keilfläche 15 an komplementär ausgebildeten Endflächen der Klemmorgane 7 und des Blockie­ rorgans 9 anliegt, so daß eine Axialverschiebung dieses Betä­ tigungskolbens 14 zu einer Querverschiebung der Klemmelemen­ te 7 bzw. des Blockierorgans 9 führt.

Die Klemmelemente 7 und das Blockierorgan 9 sind in ihre Ru­ hestellung über Federn 16 vorgespannt, so daß die von den Klemmorganen bewirkte Zentrierung und Fixierung und die Dreh­ fixierung über das Blockierorgan 9 nur dann erfolgt, wenn an den Betätigungskolben 14 der entsprechende Steuerdruck ange­ legt ist.

Die beschriebene Verriegelungsvorrichtung zeichnet sich durch ihren kompakten Aufbau sowie vor allem dadurch aus, daß der Betrieb der Arbeitsspindel bei der Ausführung von Bohr- und Fräsvorgängen in keiner Weise beeinträchtigt ist, während bei der Durchführung von Dreharbeiten die Arbeits­ spindel 1 durch einfache Fluiddruckbeaufschlagung des Betäti­ gungskolbens 14 in einer definierten Position zentriert, blockiert und in der Weise immobilisiert werden kann, daß bei der Drehbearbeitung auftretende Kräfte die Arbeitsspin­ dellager 3 in keiner Weise belasten, sondern diese Kräfte un­ mittelbar in den Spindelkopf 5 bzw. den Maschinenständer ein­ geleitet werden.

Bezugszeichenliste:

 1 Drehspindel
 2 Spannaufnahme
 3 Spindellager
 4 Verriegelungsvorrichtung
 5 Spindelkopf
 6 Umfangsrille
 7 Klemmelement
 8 Spindelachse
 9 Blockierorgan
10 Kerbe
11 Innenringteil
12 Außenringteil
13 Führungsraum
14 Betätigungskolben
15 Keilfläche
16 Feder

Claims (10)

1. Fräs- und/oder Bohrmaschine, insbesondere zur Mehrseiten­ bearbeitung von Werkstücken, mit wenigstens einer eine Spannaufnahme für ein Werkzeug aufweisenden Arbeitsspin­ del, der eine steuerbare Verriegelungseinrichtung zur Ar­ retierung der Drehbewegung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (4) dem freien Ende der Arbeitsspindel (1) zugeordnet und spindelkopffest ange­ bracht ist, daß das freie Spindelende mit einer insbeson­ dere V-förmigen Umfangsrille (6) versehen ist, daß die Verriegelungseinrichtung (4) wenigstens drei umfangsmäßig beabstandete Klemmelemente (7) aufweist, die senkrecht zur Spindelachse verschiebbar gelagert und gemeinsam zwi­ schen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung umsteu­ erbar sind, in der sie form- und kraftschlüssig in die Um­ fangsrille (6) eingreifen, und daß zumindest ein weiteres Blockierorgan (9) in der Verriegelungseinrichtung (4) vor­ gesehen ist, das in eine Kerbe (10) einsteuerbar ist, die quer zu den Rillenwänden verlaufende Anschlagflächen auf­ weist.

2. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (4) die Arbeitsspindel (1) ringförmig umschließt und mit dem Spindelkopf (5) ver­ schraubt ist.

3. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (4) aus einem Innenring­ teil (11), in dem die Klemmelemente (7) sowie das Block­ ierorgan (9) geführt sind, und einem ein- oder mehrteilig ausgeführten Außenringteil (12) besteht, und daß zwischen diesen beiden Ringteilen (11, 12) ein Aufnahme- und Füh­ rungsraum (13) für wenigstens einen Betätigungskolben (14) ausgebildet ist.

4. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (14) aus einem Ringkolben be­ steht, welcher zumindest im Bereich der Klemmelemente (7) sowie des Blockierorgans (9) mit radial innenliegenden Keilflächen (15) versehen ist, die mit komplementären Keilflächen der Klemmelemente (7) sowie des Blockieror­ gans (9) zusammenwirken.

5. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (7) sowie das Blockierorgan (9) mit­ tels Federn (16) in ihre Ruhestellung vorgespannt sind, in der sie außer Eingriff mit den Innenflächen der V-för­ migen Rille (6) bzw. den Anschlagflächen sind.

6. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierorgan (9) einem Klemmelement (7) diamet­ ral gegenüberliegt.

7. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (7) unabhängig von dem Blockieror­ gan (9) betätigbar sind.

8. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (4) unmittelbar angren­ zend an die Spindellager (3) angeordnet ist.

9. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (4) eine Spanneinheit für die Außenringe der Spindellager (3) bildet.

10. Fräs- und/oder Bohrmaschine nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verriegelungseinrichtung (4) während des Betriebs ein neutraler Kraftangriff erreicht ist.