DE6608085U

DE6608085U - Spannfutter fuer werkzeugmaschinen.

Info

Publication number: DE6608085U
Application number: DE6608085U
Authority: DE
Original assignee: Molins Machine Co Ltd
Current assignee: Molins Machine Co Ltd
Priority date: 1965-05-14
Filing date: 1966-05-14
Publication date: 1971-09-16
Also published as: DE1552375A1; CH453036A; GB1150872A; US3392985A; DE1552375B2

Description

P.A.254 727-U.5.66

Spannfutter für Werkzeugmaschinen

Bis Erfindung betrifft ein Püttes esa Begreifen eines epaanabbebenden Werkzeuges oder eines Werkstückes In einer Werkzeugmaschine» insbesondere ein Spannfutter für eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine.

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Im deutschen Patent (M 57 839 Ib/49a) der gleichen Anmelderin ist eine numerisch gesteuerte Hehrssweck^Werkseugnasohine Hess teilen von Gruppen von EOEponentm, offenibaxt· Bei

Maschine ist die unproduktive Seit auf ©in Mindestmass herabgesetzt worden durch ein Spannfutter im Schneid» kopf, das programmiert werden kann, um Irgendeines einer (Kehrzahl von Werkseugen auszuwählen, die in einem Werk-•zeugvorrat dicht benachbart angeordnet sind. Die Werkzeugmaschine und das Spannfutter können weiterhin das Sude £es Werkzeuges gegenüber dem Schneidkopf so anordnen, dass seine Xage in allen drei Jlaeugsebenen, die la solchen Werkzeugmaschinen normalerweise benutzt werden, d»b. entlang der X, X und Z-Achaen, festgelegt ist·

Dieses automatische Anordnen und Ausrichten inaeht di« Yerirendung von Einstellehren oder sonstigen Hessinstrumenten überflüssig. _ecnon

Daraus geht hervor, dass das zum Halten und Ausrichten des Werkzeuges verwendete Spannfutter aussergewöhnliche 24erkmale insofern aufweisen muss, als es seine Punktion mit einem hohen Genauigkeitsgrad erfüllen muss. Aufgabe dieser Erfindung ißt es, ein Spannfutter au schaffen, das die Funktionmerkmale sum Ausrichten des Werkzeuges mit hoher Genauigkeit mit der Fähigkeit vereint, eine hohe Greifkraft auszuüben, um dem auf das Werkzeug während seiner Arbeit auegeübten Drehmoment zu widerstehen. Sin weiteres wünschesnwertes Merkmal ist, dass ein Terschleiss zwischen eich bewegenden Seilen in dem Teil der Torrichtung, der das Werkzeug tatsächlich hält, auf ein Minimum herabgesetzt wird. Jsgliche Gleitbewegung gylgch&n sieh bewegenden und feststehenden Seilen unter hohem radialem Druckt führt zu schnellem Terschleiss, der ein Pöind der der in der ganzen

der BskisAwaa ist es» Reibung aas dieser und anderen Quellen auf ein.Mind ests&ss zu reduzieren.

Gemaas der Erfindung ist in einer Werkzeugmaschine eine .„_,₃ Torrichtung aus Ergreifen eines aylinärischen Gegenstandes (s.B. des Schaftes eines Iferkseuges oder eines Werkstückes) Torgesehen_t Üi& ein. dehnbares Satter aufweist, sowie eine Drucklcaieaer, deren einö ¥and durch das Patter gebildet wird, •ine gespaltene Hülse» Sie innerhalb des Sutters axial be» vegban ist ρ KitteX 2fco2.-Sulei1;ß3. Tott Drude in. 3ie Sainmer Ausdebnens des Jotters, und Mittel, öle die Hülse "bewegen, yäiirend Sas iiitter ausgedehnt ist, soäass,

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wenn das Futter sich zusammenzieht, Druck radial einwärts auf der. zylindrische« Gegenstand wirkt _s der in die Hülse eingeschoben worden ist.

Sie Innenfläche des Futters und die Aussenfläche der Hülse können &it aneinander angepassten konischen Gegenflachen versehen werden, während das Ende der Kammer von verformbaren Sichtringen gebildet werden kann. Druck kann mittels Flüssigkeit angewendet werden. Sas Futter kann an einer drehbaren Spindel befestigt seia.

Weiterhin ist gemäss der Erfindung ein Werkzeughalter sowie ein darin zu ergreifendes Werkzeug vorgeseh«^ beistehend aus einem dehbaren zylindrischen Futter mit einer konischen Innenfläche aus einer gespaltenen Hülse mit einer konischen Aussenfläche, die derjenigen konischen Fläche des Futters angepasst ist, innerhalb 5$rw sis in axaer Richtung bewegbar angeordnet ist* asis ©inet ringförmigen . ^Druckkammer9 die von öeia Futter, dem Schaft des Werkzeuges !2nd zwei verformbaren Sichtringen begrenzt wird, aus Kitteln zum Zuleiten von Druck in die Kammes zwecks Ausdehnens des Futters ₉ und aus Mitteln, die die Hülse axial bewegen» während das Futter ausgedehnt 1st, so dass_r -üboxi das Futter zusammengezogen ist, ein radial einwärts gerichteter Sruck auf den zylindrischen Gegenstand ausgeübt wird, der in die Hülse eingeschoben ist.

"Ein Ausfübrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben, die einen üehnitt durch

einen Seil eines Werkseugkopfes einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine zeigt.

Innerhalb des feststehenden Körpers des Werkäeugkopfes einer Werkzeugmaschine ist eine Spindel 2 drehbar angeordnet; die Antriebsmittel (z.B. ein Peltonrad» wie in der oben angegebenen Patentschrift offenbart) sind allerdings nicht geaeigt. Ein 3?utter 3 mit einem verhältnismässig dünnwandigen Lauf 4 ist auf die Spindel 2 aufgeschraubt. Die Innenseite des Putteirs 3 weist einen Konus 5 auf, dessen Winkel gegenüber der Achse dei: Spindel 2 in der ÖrÖssenordnung von 1 bis 2 Grad liegt.

Zwischen cl^si iCörgsr 1 und des Spindel Z ist ©ine Hülse 6 angeordnet, die in axialer Richtung bewegbar ist.

Sine gespaltene Halse " fest eises Äuss^skesus S^ äs» si* Sonus 5 ies Otters 3 zsusaioiaenpaBst. Die Hülse 7 ist mittels eines Binges 9 nit einein Kolben IO verbundeni öer gxertencf innerhalb einer Bohrung 11 der Spindel 2 angeordnet ist-

ein Werkseugscliait 12 in öie Eülse 7 hineingeschoben wird; so mixä svd.sehea äes Putter 3 vnü dem Schaft 12 eine geschlossene kreisförmige Sammer 13 gebildet, deren Enden die Dichtungen 14 imü 1$ bilden. Yesbiadimgssiittel, d.h. Kanäle 16 land 17 eraiög liehen es- die EaBiaer 13 über einen ringförmigen Hausi 19 eine Axialbohrung 20 in dem Zolben 10, eine Hadialbohrung 21 in des Spindel 2_S weitere radiale

Bohrungen SZ rand 23 in dem Kolben*" 10 und eine radiale Bohrimg 24 in der Hülse 6 mit einer Yentilöffnung 18 au verbinden, öie zu einer nicht dargestellten Quelle von hydraulischer Druckflüssigkeit mit etwa 700 kg/cm führt.

Der Unterteil des Körpers 1 ist mein Block 25 mit einer Reihe später zu beschreibender Bohrungen, die über getrennte Ventile oder über ein kombiniertes Ventil an Druckquellen angeschlossen werden können. Die Druckquellen und das Tentil oder die Ventile sind nicht dargestellt: sie sind in bekannter Weise ausgebildet. Die Hülse 6 kann vorwärts (d.h. nach rechts in der Zeichnung) bewegt warden durch Einlassen von hydraulischer Flüssigkeit unter einem Druck von etwa 140 kg/cm durch eine öffnung 26 in den ringförmigen Raum Die Flüssigkeit wirkt gegen eine Fläche 28 dor Hülse 6 und drückt diese deimach vorwärts. Om di© Hülse 6 in des @ntgegengestetsten Richtung au bewegen, vrird hydraulische Flüssigkeit unter gleichem Druck durch eine Öffnung 29 eingelassen und wirkt dann gegen eine Fläche 30. Die Spindel 2 v/eist EeiüaSl, 32 und 33 mit vergrößertem Durchmesser auf. Die Hülse 6 ist mit Dichtringen 34, 35 und 36 versehen« Eine Bohrung 37 in dem Block 25 führt über eine Bohrung 38 in der Hülse 6 und v/eitere Bohrungen 59 in der Spindel 2 zu dein Raum hinter dem in der Bohrung 11 angeordneten Kolben 10 c

Die Spindel 2 ist innerhalb des Körpers 1 drehbar gelagert von i.hta getrezmt durch drei Schrägkugellager 40, 41

und 42. Diese lager werden mittels Mkro-Nebels _s der durch Kanäle 43 und 44. zugeleitet wird. Ein weiterer Kanal 45 leitet Schmieröl von den Lagern 40 und 41 rand hydraulische Leckflüssigkeit über ringförmige Räume 46, 47, radiale Bohrungen 48 und einen Gang 49 aus dem Saum 50 hinter dem Schaft 12 ab. Zwei Elemente 51 und 52. an dem Körper 1 und der Spindel 2 befestigt, bilden zwischen sich einen Labyrinthgang 53» um ein Entweichen von Luft zu ermöglichen, jedoch das Eindringen von Fremdkörpern in die Lager 40 und 41 zu verhindern.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaasen: Um ein Werkzeug oder ein Werkstück zu ergreifen, werden nachfolgende Arbeitsgänge automatisch durchgeführt, und zwar in Abhängigkeit von Instruktionen, die von einer Reihe getrennter Steuerventile oder durch ein kombiniertes Ventil erteilt werden^ die die Bohrungen oder Kanäle im Block 25 entweder mit der Quelle hydraulischer Druckflüssigkeit oder mit einem Flüssigkeitsbehälter verbinden. Die Instruktionen sind auf einem Band oder anderen Mitteln sum Steuern der numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine gespeichert.

i. Die Öffnung 29 wird für einen hydraulischen Druck von etwa 140 kg/cm geöffnet. Dieser Druck wirkt auf die Fläche 30 Und bewegt die Hülse 6 nach links in der Zeichnung bis die Pläche 28 der Hülse an der Fläche 54 des Körpers 1 anliegt. Der auf die Pläche 30 wirkende Druck hält die Hülse sicher in dieser Lage am Ende ihrer sulässigen Linksbewegung. In dieser

Sage «Sichten die Dichtringe 34? 35 und 36 gegen Seile 3I₉ 32, 33 van vergröBsertesi durchmesser der Spindel 2 ab* Die

Eäaae swischen benachbarten Dichtringen sind geschlossene Sassnem, d.h. der Haus swisehön dek Diehtriagen 34 und 35 bildet eins Kammer, die nur sit den Kanälen 38 und 39 in Yerbindung steht, während eine entsprechende Earner swischen üen Bichtsingen 55 ν&£ 36 gebilüeit ist₉ die nur mit dem Sana! 24 "irad radialen Bohrungen 21 in Verbindung steht.

2. Der Schaft 12 des Worksetiges wisd in die Hülse 7 eingeführt, die sich schott, am Ende ihrer iiiiksOewegung (in der Zeichnung) befindet, an öea sie auf später su fcoseheelbendQ Weise "bei Entfernung öea auvos verweaöeten Werksseugs belassen vmrde.

3. Die öffntmg 18 v/irä für hydrualische. Druci^flüssigkeit unter einem Druck von etwa 700 kg/cm geöffnet. Dieser Druck wird ciaam six der geschlossenen Säumer 13 über die Bohrung 24» die awischen den Mchtringen 'jb "und j>6 gebildete Kaiomer, die radialen Bohnuagen Z~L die uohrung 23, die AXialbohrong 20, die Bokrang 22, den ringförmigen Raum 1$ sand die Knnäie 16 lind 17 übertragen. Da die Flüssigkeit nicht zwischen dom Schaft 12 w&ü den Dichtungen 14 und 15 _s die mit !Polytetrafluorethylen beschichtete SpssialgtaBmijeingte sind, austreten kanns v/irkt der Dr^ck von etwa 700 kg/cm"" nach aussen auf den Lauf 4_? der sich demnach ausdehnt.

4« Durch Freigabe der Öffnung 37 für die hydraulische Flüssigkeit unter einem Druck von 140 kg/cm wird dieser Druck über den

Gang 38 a die Kammer zwischen den Dichtungen 54 und 55 den träne 39 Ms zvl dem Raum hinter dem Kolben 10 ü und α er Kolben wird dadurch nach vom gedrückt, d.h. nach rechts in der Zeichnung. Diese Bewegung wird fortgesetzt

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bis die Eülse/wleder in das ausgedehnte Putter vollständig

bineinbewegt ist. In diesem Stadium verbleibt eine restliche radiale KlöBsikraft in der Gsössenorönimg von etwa 7 kg/cm².

5. Die Öffnung 18 wird für den Druck geschlossen und zum Behälter hin geöffnet, so dass der Druck In der geschlossenen Kaiamer 13 abgebaut wird. Da der Lauf 4 nicht über seine elastische Grense hinaus gedehnt worden ist, zieht er sich Eussxnsaen und schliesst dabei die gespaltene Hülse 7» die dadurch den Schaft 12 mit eines radialen Klemmkraft in der Grössenordniang von etwa 350 kg/cm festhält·

6. Die öffnung 37 wird für den Druck geschlossen und zum Behälter hin geöffnet, so dass der Druck in dem Raum hinter dem Kolben 10 abgebaut wird.

7« Die öffnung 29 wird für öen Druck geschlossen und sum Behälter hin geöffnot.

8. Die Öffnung 26 wird für einen Druck von etwa 140 kg/cm² gsöffnet wobei die V/irkung des Druckes gegen die Pläche 28 die HUlse G nach rechts bewegt. Diese Bewegung wird fortgesetzt , bis die Pläche 30 an dem Körper des Kopfes anliegt, wie

in der Zeichnung gezeigt. Wenn sich die Hülse 6 in dieser Lage "befindet, berühren die Dichtinge 34» 35 «nd 36 die Spindel 2 nicht und bei Drehung der Spindel können kein YerechleiBs und keine Reibung auftreten.

Die Spindel 2 kann nun gedreht werden und die Maschine ihre vorgesehenen Arbeitsgänge ausführen.

TIm den eingespannten Schaft 5 eines Warkseuges freisugeben, wird die umgekehrte Reihenfolge mittels der auf Band gespeicherten Instruktionen eingeleitet. Die folgenden Schritte warden, in umgekehrter Reihenfolge sai den für daß Ergreifen eines Werkzeugschaftes erforderlichen Schritten, ausgeführt:

a) Die Öffnung 26 wird fair den Druck gescHbssen und zum Sank hin geöffnet.

b) Die Öffnung 29 \<rird für äen Druck geöffnet, so dass sich die Hülse 6 in ihre äusseiste linke Lage bewegt.

c) Die Bohrung 37 wird für den Druck geöffnet, so dass ein Druck von etwa 140 kg/ca im Raum hinter des Kolben 10 aufgebaut

d) Die Öffnung 18 wird für einen Druck von etwa 700 kg/cm² geöffnet, -wodurch Flüssigkeit unter öiösem Druck in die Kammer 15 gelangt. Der Lauf 4 dehnt sich wieder aus. Der Durchmesser _ öes Xolbens, der durch den. ringförxaigen Raum 19 hindurchgeht,

ίο

ist etwas grosser alB der Durchmesser des Verkzeugschaftes X2. Dies bewirkt eine resultierende Kraft, die nach links wirkt, so dass der Kolben 10 und die Eülse 7 sich beide so weit wie möglich nach links bewegen, wenn der Druck auf den Solben 10 endet»

β) Die öffnung 18 wird für den Druck geschlossen und sum Tank hin geöffnet. Der Lauf 4 sieht sich wieder susaimnea, aber ergreift die Hülse 7 nicht» Das Werkzeug kann aslo herausgezogen werden.

f) Der Schaft 12 des Werkseuges nrird entfernt.

g) Die öffnung 29 wird für den Druck geschlossen und zum !Dank hin geöffnet.

h) Die Hülse δ wird siureh Einlassen von Druck durch die öffnung 26 so weit wie möglich nach rechts bewegt.

Die Vorrichtung ist nun bereit, einen neuen Arbeitssyklus zu beginnen.

¥enn der Schaft 12 eines Werkzeuges in das butter 3 eingeführt oder aus diesem herausgesogen wird, so ist das Patter inmsr ausgedehnt j so dass sine Gleitbewegung swisehen bewegten und ortsfesten Seilen, und eine Beibung auf ein w-j-yiim^m reduziert sind. Wenn das Ifexä&eug la. das ausgedelmte fatter eingeführt ist]. Tsiru letzteres mieder susaEsieiigesogeii und der Schaft 12

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wird von der Hülse 7 ergriffen, die sich, dabei axial nicht "bewegt. Das iTutter kann daher das Werkzeug in sehr Ausrichtung erfassen imd halten.

Die Erfindung kann bei vielen Arten von Werkzeugmaschinen Anwendung finden, z.B. auch bei Drehbänken zum Erfassen und Ausrichtung eines Werkstückes etwa aus eina: Mehrzahl von Werkstücken und auin nachfolgenden Drehen des Werkstückes zwecks Bearbeitung.

Ebenso ist die Erfindung grundsätzlich auch zum Ergreifen und Halten eines Werkzeuges oder eines Werkstückes geeignet₈ das während äe£ nanh^olgendon Bearbeitung sieht gedreht werden soll, wobei dann mehrere der vorbeschriebenen Einzelheiten entfallen können _s die wegen der drehbaren Anordnung ^iJ"~ Futters saeh des Ausf ührusgsbeispie! n&

Claims

P. . D Λ π r / -ϊ ft g- j^n Sprüche

1. Werkzeugmaschine mit einer Torrichtung sma. Ergreifen eines zylindrischen Gegenstandes (s*B. des Schaftes eines Werkzeuges oder eines Werkstückes) ₉ gekennzeichnet durch ein ausdehnbares Putter (3)» eine Druckkammer (13)» deren eine Wandung das Putter (5) bildet, eine gespaltene Hülse (7), die axial im Putter (3) bewegbar ist, Mittel/axe Druck in der Kassier (13) erseagen₉ -um das Putter (3) auszudehnen, und Mittel, die die Hülse (7) axial bewegen, während das Putter (3) ausgedehnt ist, ao dass, wenn das Putter sich zusammenzieht, ein radial einwärts gerichteter Druck auf einen in die Hülse (7) eingeschobenen zylindrischen Gegenstand (12) ausgeübt wird.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass die Innenfläche (5) des Putters (3) ^md die Außenfläche (8) der Hülse (7) einander entsprechend konisch ausgebildet Bind.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder Z₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Kammer (13) durch Torfonabare Dichtringe (14* 15) gebildet werden.

4» Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daas der Druck in der Kammer (13) durch eine

5. Verkse«gittascs3ine nach einea der Ansprüche 1 Mb 4₉ gekennseichnet, α ass das !Futter (35) an einer drehbares. Spindel (2) "befestigt ist.