DE4431375A1

DE4431375A1 - Werkzeugträger an einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE4431375A1
Application number: DE19944431375
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Quandt; Hans-Joachim Dipl Ing Ulrich
Original assignee: Niles Werkzeugmaschinen Berlin 13088 Berlin De GmbH; Niles Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: Niles Werkzeugmaschinen GmbH
Priority date: 1994-08-29
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: WO1996006709A1; DE4431375C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugträger an einer Werk zeugmaschine für die Bearbeitung von Werkstücken mit hoher Genauigkeit und hoher Flexibilität, insbesondere einen Schleifscheibenträger an einer Profilschleifmaschine, der aus einem Werkzeugschlitten besteht, auf dem eine Werkzeugspindel mit einem zugehörigen Antriebsmotor angeordnet ist, wobei der Werkzeugschlitten durch einen Antriebsmotor in axialer Rich tung CNC-gesteuert bewegbar ist.

Aus der DE-OS 42 10 710 ist ein Schleifscheibenträger an ei ner Profilschleifmaschine bekannt. Bei dieser Lösung sind zwei Schleifsupporte auf einem Schwenkteil angeordnet, die je eine Schleifspindel tragen. Jede dieser koaxial angeordneten Schleifspindeln wird von einem zugehörigen Motor angetrieben. Beide Schleifsupporte sind CNC-gesteuert axial verschiebbar. Die Schleifspindeln nehmen je eine Schleifscheibe auf, wobei durch diese Werkzeuganordnung es möglich ist, mit nur einer Schleifscheibe oder mit beiden Schleifscheiben gleichzeitig das Werkstück zu bearbeiten. Die Schleifscheiben werden üb licherweise von einem Schleifscheiben-Flansch aufgenommen und mit diesem verspannt, der dann auf der Schleifspindel be festigt wird. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist, daß entsprechend dem Durchmesser des Aufnahmezapfens der Schleif spindel nur Schleifscheiben bis zu einem bestimmten Mindest durchmesser von der Schleifspindel aufgenommen werden können. Für kleinere Schleifscheiben, die mit ihren Abmessungen ein bestimmtes Maß unterschreiten, läßt sich die vorhandene Schleifspindel nicht mehr verwenden. Demzufolge müssen für Bearbeitungsfälle, die Schleifscheiben geringen Durchmessers erfordern, zusätzliche Schleifspindeln mit unterschiedlichen Durchmessern des Aufnahmezapfens bereitgestellt werden. Da durch erhöhen sich die Kosten in der Fertigung.

Des weiteren erfordern die genannten Umstände den Austausch der Schleifspindel, was zeitaufwendig ist. Ein schnelles Um rüsten bei veränderten Bearbeitungsaufgaben ist somit nicht möglich, wodurch die Flexibilität der Maschine beeinträchtigt wird. Insbesondere bei häufig wechselnden Bearbeitungsauf gaben, die den Einsatz von Schleifscheiben mit großen Durch messer-Differenzen erfordern, ist der ständige Austausch der Schleifspindeln ökonomisch nicht vertretbar.

Eine weitere Lösung zu einem Werkzeugträger ist aus der Pra xis bekannt. Der Werkzeugträger besteht dabei ebenfalls aus zwei koaxial angeordneten Schleifspindeln. Die beiden Schleifspindeln werden von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben. Auf den Schleifspindeln befinden sich jeweils ein oder mehrere Schleifscheiben. Die eine Schleifspindel ist in der Regel mit einer oder mehreren Schleifscheiben für die Schruppbearbeitung bestückt, während die andere Schleifspin del eine oder mehrere Schleifscheiben für die Schlichtbear beitung aufnimmt. In Abhängigkeit von den durchzuführenden Arbeitsgängen werden die Schleifscheiben mit dem Werkstück in Eingriff gebracht, so daß sich wahlweise eine der Schleif spindeln in Arbeitsstellung befindet.

Für das Schleifen des Werkstückes werden hochwertige CBN- Profilschleifscheiben eingesetzt. Diese bestehen aus einem auf das gewünschte Profil geschliffenen Stahlgrundkörper, der einschichtig mit CBN galvanisch belegt ist. Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Schleifspindel in ihren Abmessungen und ihrer Werkzeugbestückung den je weiligen Bearbeitungsaufgaben angepaßt sein muß. Bei unter schiedlichen Bearbeitungsaufgaben ist demzufolge der Aus tausch der Schleifspindel unumgänglich. Beim Schleifen unterschiedlicher Werkstücksortimente ergeben sich daraus hohe Lagerhaltungskosten für die Schleifspindeln. Bedingt durch den notwendigen Wechsel der Schleifspindeln entstehen beim Umrüsten der Maschine stets hohe Nebenzeiten. Eine uni verselle Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke ist dadurch nur mit Einschränkungen möglich.

Beide genannten Lösungen haben den Nachteil, daß nach jedem Wechsel der Schleifspindel die Schleifscheibe zum Werkstück neu positioniert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeug träger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem unter Verwendung einer und derselben Werkzeugspindel Werkzeu ge unterschiedlicher Abmessungen zum Einsatz kommen können, ohne daß nach jedem Werkzeugwechsel die Position des Werkzeuges relativ zum Werkstück neu bestimmt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei definierte Werkzeug-Positionen in bezug auf die axiale An lagefläche der Werkzeugspindel vorgegeben sind, wobei die beiden Werkzeug-Positionen durch unterschiedliche axiale Ab messungen von Werkzeugaufnahmen bestimmt sind, die wahlweise auf dem Aufnahmezapfen der Werkzeugspindel aufnehmbar sind, und die Fügestellen zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Aufnahmezapfen sowie die Kontaktfläche der Werkzeugaufnahme und der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel jeweils als kraftschlüssige Verbindungen ausgebildet sind, und daß der Abstand der beiden Werkzeug-Positionen zueinander ein kon stanter Betrag ist, der über eine Steuereinrichtung verre chenbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Werkzeugauf nahme und dem Aufnahmezapfen der Werkzeugspindel als Dehn spannverbindung ausgeführt ist. Eine weitere vorteilhafte Aus gestaltung der Erfindung besteht darin, daß die kraftschlüs sige Verbindung an der Kontaktfläche der Werkzeugaufnahme und der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel als Magnetkraft verbindung ausgeführt ist. Die Dehnstellen der Dehnspannver bindung können in vorteilhafter Weise entweder in dem Aufnah mezapfen der Werkzeugspindel oder in der Werkzeugaufnahme an geordnet sein. Für die Erfindung ist es außerdem von Vorteil, wenn in der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel Perma nent-Elektrohaftmagnete angeordnet sind, mit denen die Ma gnetkraftverbindung lösbar herstellbar ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde re darin, daß Werkzeuge mit sehr unterschiedlichen Durchmessern auf einer und derselben Werkzeugspindel aufge nommen werden können. Dadurch entfällt der sonst not wendige Austausch der Werkzeugspindeln bei veränderten Ar beitsaufgaben. Die Lagerhaltungskosten für die Schleifspin deln können gering gehalten werden.

Durch die exakte Anlage der Werkzeugaufnahme an der Anlage fläche der Werkzeugspindel und durch die Gewährleistung von zwei definierten Werkzeugpositionen durch die genauen Ab messungen der Werkzeugaufnahmen wird eine hohe Wiederholge nauigkeit hinsichtlich der Werkzeug-Position erreicht. In Ab hängigkeit von der auf der Werkzeugspindel befindlichen Werk zeugaufnahme und dem zugehörigen Werkzeug wird dessen Position über die Steuereinrichtung automatisch berechnet. Bisher nach jedem Werkzeugwechsel notwendige Positioniervorgänge des Werkzeuges zum Werkstück können dadurch entfallen. Der er findungsgemäße Werkzeugträger ermöglicht somit eine flexible Bearbeitung von Werkstücken bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Qualität.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsge mäßen Werkzeugträgers mit zwei Werkzeugaufnahmen unterschiedlicher Abmessungen,

Fig. 2 eine Werkzeugaufnahme mit einer kleinen Schleif scheibe.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die An ordnung des erfindungsgemäßen Werkzeugträgers auf dem Schwenkteil 9 einer Profilschleifmaschine. Der Werkzeug schlitten 5 ist axial verschiebbar auf dem Schwenkteil 9 ge lagert. Die axiale Verschiebung des Werkzeugschlittens 5 wird durch den Antriebsmotor 4 mit dem zugehörigen Spindeltrieb 10 erreicht.

Der Antriebsmotor 4 steht mit einer nicht dargestellten Steuereinrichtung in Verbindung. Der Werkzeugschlitten 5 trägt eine Werkzeugspindel 1, der ein Antriebsmotor 6 zuge ordnet ist. Die Kraftübertragung von dem Antriebsmotor 6 auf die Werkzeugspindel 1 erfolgt über den Riementrieb 11. Die Werkzeugspindel 1 nimmt eine Werkzeugaufnahme 2 auf. Die Werkzeugaufnahme 2 ist kraftschlüssig mit dem Aufnahmezapfen 3 der Werkzeugspindel 1 verbunden. Diese kraftschlüssige Ver bindung ist als Dehnspannverbindung ausgeführt. Die Dehn stellen 7 der Dehnspannverbindung sind hierbei in dem Auf nahmezapfen 3 der Werkzeugspindel 1 angeordnet.

Die Fig. 1 zeigt die Anordnung zweier unterschiedlicher Werk zeugaufnahmen 2 auf dem Aufnahmezapfen 3 derselben Werkzeug spindel 1. Bei der oberen Darstellung der Fig. 1 handelt es sich um eine Werkzeugaufnahme 2 mit einer Schleifscheibe als Werkzeug 8, die einen großen Durchmesser besitzt. Bei der unteren Darstellung der Fig. 1 handelt es sich um eine Werk zeugaufnahme 2 mit einer Schleifscheibe als Werkzeug 8, die einen kleinen Durchmesser besitzt. Beide dargestellten Werk zeuge 8 befinden sich in exakter Flucht zur Werkstückachse C. Die Positionen A, B der beiden Werkzeuge 8 in bezug auf die axiale Anlagefläche der Werkzeugspindel 1 wird durch die unterschiedlichen axialen Abmessungen der Werkzeugaufnahmen 2 bestimmt. Der Abstand der beiden Werkzeug-Positionen A, B zu einander ist ein konstanter Betrag K.

Die Fig. 2 zeigt die Anordnung eines Werkzeuges 8 auf der Werkzeugaufnahme 2, die sich auf dem Aufnahmezapfen 3 der Werkzeugspindel 1 im gespannten Zustand befindet. Bei dem Werkzeug 8 handelt es sich um eine sehr kleine Schleif scheibe, die in der zweiten Werkzeug-Position B fluchtend zur Werkstückachse C des Werkstückes 13 angeordnet ist. Die Werk zeugaufnahme 2 ist kraftschlüssig mit dem Aufnahmezapfen 3 und der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel 1 verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Werkzeugaufnahme 2 und dem Aufnahmezapfen 3 der Werkzeugspindel 1 ist als Dehnspannverbindung ausgeführt. Die kraftschlüssige Verbin dung an der Kontaktstelle der Werkzeugaufnahme 2 und der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel 1 ist als Magnet kraftverbindung ausgeführt. In diesem Fall sind die Dehn stellen 7 der Dehnspannverbindung in dem Aufnahmezapfen 3 der Werkzeugspindel 1 angeordnet. Die Magnetkraftverbindung wird über Magnete 12, die in der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel 1 angeordnet sind, erreicht.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Werkzeugträgers ist folgende:

Das Werkzeug 8 wird außerhalb der Werkzeugmaschine mit der Werkzeugaufnahme 2 verspannt. Die Abmessungen des Werkzeuges 8 sind dabei maßgeblich für die Wahl der Werkzeugaufnahme 2.

Die Werkzeuge 8 mit großen Durchmessern werden von Werkzeug aufnahmen 2 aufgenommen, durch welche die erste Werkzeug- Position A bestimmt wird. Diese Werkzeugaufnahmen 2 sind so ausgeführt, daß sich das Werkzeug 8 zur Bearbeitung des Werk stückes 13 in einem möglichst kurzen Abstand zur axialen An lagefläche der Werkzeugspindel 1 befindet. Die Werkzeuge 8 mit kleinen Durchmessern werden von Werkzeugaufnahmen 2 auf genommen, durch welche die zweite Werkzeug-Position B be stimmt wird. Diese Werkzeugaufnahmen 2 sind so ausgeführt, daß sich das Werkzeug 8 zur Bearbeitung des Werkstückes 13 in einem unvermeidbar größeren Abstand zur axialen Anlage fläche der Werkzeugspindel 1 befindet.

Der Abstand der beiden Werkzeug-Positionen A, B zueinander ist ein konstanter Betrag K, der über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung verrechnet wird.

Infolge der exakten Anlage der Werkzeugaufnahmen 2 an der An lagefläche der Werkzeugspindel 1, die durch die stets gleiche Magnetkraft erreicht wird, sowie durch die genauen Abmessun gen der Werkzeugaufnahmen 2 wird nach jedem Werkzeugwechsel mit hoher Genauigkeit eine der beiden Werkzeug-Positionen A oder B erreicht. Über ein nicht dargestelltes automatisches Erkennungssystem ist es möglich, festzustellen, welche Werk zeugaufnahme 2 auf der Werkzeugspindel 1 angeordnet ist. Die se Informationen werden der ebenfalls nicht dargestellten Steuereinrichtung übermittelt. Erforderlichenfalls wird in Abhängigkeit von der auf der Werkzeugspindel 1 befindlichen Werkzeugaufnahme 2 durch axiale Verschiebung des Werkzeug schlitten 5 um den Betrag K das Werkzeug 8 sofort in die Bearbeitungsposition gebracht.

Hierzu wird der Antriebsmotor 4 des Werkzeugschlittens 5 mit dem zugehörigen Spindeltrieb 10 in Betrieb gesetzt. Der sonst nach jedem Werkzeugwechsel notwendige Positioniervorgang des Werkzeuges 8 zur Werkstückachse C kann somit entfallen.

Bezugszeichenliste

1 Werkzeugspindel
2 Werkzeugaufnahme
3 Aufnahmezapfen
4 Antriebsmotor (des Werkzeugschlittens 5)
5 Werkzeugschlitten
6 Antriebsmotor (der Werkzeugspindel 1)
7 Dehnstelle
8 Werkzeug
9 Schwenkteil
10 Spindeltrieb
11 Riementrieb
12 Magnet
13 Werkstück
A erste Werkzeug-Position
B zweite Werkzeug-Position
C Werkstückachse
K konstanter Betrag

Claims

1. Werkzeugträger an einer Werkzeugmaschine für die Be arbeitung von Werkstücken mit hoher Genauigkeit und hoher Flexibilität, insbesondere Schleifscheibenträger an einer Profilschleifmaschine, der aus einem Werkzeugschlitten be steht, auf dem eine Werkzeugspindel mit einem zugehörigen Antriebsmotor angeordnet ist, wobei der Werkzeugschlitten durch einen Antriebsmotor in axialer Richtung CNC-ge steuert bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei de finierte Werkzeug-Positionen (A, B) in bezug auf die axiale Anlagefläche der Werkzeugspindel (1) vorgegeben sind, wobei die beiden Werkzeug-Positionen (A, B) durch unterschiedliche axiale Abmessungen von Werkzeugaufnahmen (2) bestimmt sind, die wahlweise auf dem Aufnahmezapfen (3) der Werkzeugspindel (1) aufnehmbar sind, und die Füge stellen zwischen der Werkzeugaufnahme (2) und dem Auf nahmezapfen (3) sowie die Kontaktfläche der Werkzeugauf nahme (2) und der axialen Anlagefläche der Werkzeug spindel (1) jeweils als kraftschlüssige Verbindungen aus gebildet sind, und daß der Abstand der beiden Werkzeug- Positionen (A, B) zueinander ein konstanter Betrag (K) ist, der über eine Steuereinrichtung verrechenbar ist.

2. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Werkzeug aufnahme (2) und dem Aufnahmezapfen (3) der Werkzeug spindel (1) als Dehnspannverbindung ausgeführt ist.

3. Werkzeugträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftschlüssige Verbindung an der Kontaktfläche der Werkzeugaufnahme (2) und der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel (1) als Magnetkraftverbindung ausgeführt ist.

4. Werkzeugträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnstellen (7) der Dehnspannverbindung in dem Aufnahmezapfen (3) der Werkzeugspindel (1) angeordnet sind.

5. Werkzeugträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnstellen (7) der Dehnspannverbindung in der Werkzeugaufnahme (2) angeordnet sind.

6. Werkzeugträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der axialen Anlagefläche der Werkzeugspindel (1) Permanent-Elektrohaftmagnete (12) angeordnet sind, mit denen die Magnetkraftverbindung lösbar herstellbar ist.