DE879490C

DE879490C - Hub fastening on a hollow shaft that can be expanded directly or indirectly by an internal pressure medium

Info

Publication number: DE879490C
Application number: DEK3713D
Authority: DE
Inventors: Otto Dr-Ing Kienzle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-11-01
Filing date: 1941-11-01
Publication date: 1953-06-15

Description

Nabenbefestigung auf einer durch ein inneres Druckmittel unmittelbar oder mittelbar aufweitbaren Hohlwelle Es sind Nabenbefestigungen auf Hohlwellen bekannt, welche durch Bohrungen mitzunehmender Körper, z. B. umlaufender Bearbeitungswerkzeuge, hindurchtreten und die durch ein inneres Druckmittel unmittelbar oder mittelbar aufweitbar sind, so daß ihre Außenfläche an die Innenfläche der Bohrung in dem mitzunehmenden Körper angepreßt werden kann. Zum Aufweiten der Hohlwelle können flüssige oder gasförmige Stoffe oder mechanische Vorrichtungen benutzt werden.Hub attachment on one by an internal pressure medium directly or indirectly expandable hollow shaft There are hub fastenings on hollow shafts known, which through holes to be taken body, z. B. rotating machining tools, pass through and through an internal pressure medium directly or indirectly are expandable so that their outer surface to the inner surface of the bore in the to be taken Body can be pressed. To expand the hollow shaft, liquid or gaseous Substances or mechanical devices are used.

Von diesem bekannten Maschinenelement ausgehund, besteht die Erfindung in eirer Hohlwelle, die vorzugsweise zweifach gelagert ist und bei einheitlichem Außendurchmesser mehrere Nabenbefestigungen trägt, so daß sie nach wiedereingetretener Durchmesserverringerung aus allen zu befestigenden Teilen, gegebenenfalls auch aus einem geschlossenen Lageirahmen, herausziehbar ist. Die züi befestigenden Teile können z. B. bei einer Fräsmaschine oder Schleifmaschine Antrie#sspindel, Werkzeug (Fräser, Schleifscheibe) und Laufring des Gegenlagers sein, wobei die Befestigung nicht nur zur Sicherung gegen axiale Verschiebung, sondern auch zur Übermittlung eines Drehmomentes dient. Eine solche Welle kann auch- dazu- d#ieiien,.nich.tumlaiifende Nerkzeuge festzuhalten.The invention is based on this known machine element in a hollow shaft, which is preferably supported twice and with a single Outer diameter carries multiple hub fastenings, so that they re-entered Diameter reduction from all parts to be fastened, possibly also from a closed storage frame, can be pulled out. The züi fastening parts can e.g. B. in a milling machine or grinding machine, drive spindle, tool (Milling cutter, grinding wheel) and the race of the counter bearing, with the fastening not only for securing against axial displacement, but also for transmission a torque is used. Such a wave can also- in addition- the #ieiien, .not.tumbling To hold onto tools.

In der Zeichnung sind zur Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch eine Nabenhefestigung gemäß" Erfindung, Abb. :2 eine -Seitenansicht einer Fräsmaschine mit geschlossenem Rahmen, Abb. 3 eine schematische Darstellung verschiedener Ausführungsmöglichkeiten, Abb. 4-einen Längsschnitt durch eine abgeänderte-Form der Erfindung.In the drawings, some exemplary embodiments are shown to illustrate the invention, and that i is a longitudinal section through a Nabenhefestigung shown in Fig according to the "invention, Fig.:. 2 is a - side view of a milling machine with a closed frame, Figure 3 is a schematic representation of different possible embodiments, Fig. Figure 4 shows a longitudinal section through a modified form of the invention.

Abb. i zeigt eine zylindrisch ausgebohrte Frässpindel i mit Gegenlager 2, zwischen denen das Fräswerkzeug 3 angeordnet ist, Dieses sitzt auf der Hohlwelle 4 von einheitlichem Durchmesseri welche durch den Laufring 5 des Gege-nlagers 2 und das Fräswerkzeug hindurch und in die Frässpindel i hineinreicht. Die Hohlwelle 4 ist durch ein Verschlußstück 6 abgeschlossen, durch welches eine Schraube 7 hindurchtritt, die von außen mit Vierkant od. dgl. verstellbar ist, so daß die Eindringtiefe ihres als, Verdrängerkolben wirkenden Teiles 9 geändert werden kann. Der Hohlraum io ist mit einem gasförmigen, flüssigen oder anderen formänderungsfähigen Mittel, z. B. Gummi, gefüllt, so daß eine Verschiebung des Verdrängerkolbens 9 eine Druckänderung im Innern der Hohlwelle 4 hervorruft. Die Wandung der Hohlwelle 4 ist so bemessen, daß sich die Hohlwelle bei Erhöhung des Innendruckes elastisch aufweitet.Fig. I shows a cylindrically bored milling spindle i with a counter bearing 2, between which the milling tool 3 is arranged.This sits on the hollow shaft 4 of uniform diameter which extends through the race 5 of the counter bearing 2 and the milling tool and into the milling spindle i . The hollow shaft 4 is closed by a closure piece 6 through which a screw 7 passes, which is adjustable from the outside with a square or the like, so that the penetration depth of its part 9 acting as a displacement piston can be changed. The cavity io is filled with a gaseous, liquid or other deformable agent, e.g. B. rubber, so that a displacement of the displacement piston 9 causes a pressure change in the interior of the hollow shaft 4. The wall of the hollow shaft 4 is dimensioned so that the hollow shaft expands elastically when the internal pressure increases.

Soll das Fräswerkzeug 3 eingesetzt werden, so wird die Hohlwelle 4 in ungedehntem Zustand durch den Laufring 5 des Gegenlagers ?, hindurchgeführt, dann wird das Fräswerkzeug über die Welle 4 geschoben und endlich das linke Ende der Welle 4 in die Frässpindel i eingeführt-. Durch Anziehen der Schraube 7 wird nunmehr der Innenraum io der Welle 4 unter Druck gesetzt, wodurch ihr Durchmesser vergrößert und die Ankupplung des Laufringes 5 und des Fräswerkze-Liges 3 an die Welle sowie die Ankupplung der Welle 4 an die Frässpindel i gleichzeitig herbeigeführt wird. Durch die Verwendung einer solchen ihrer Dehnfunktion nach bekannten Hohlwelle, -auch Dehndorn genannt, werden drei für den Werkzeugmaschinenbau wichtige Aufgaben gelöst. i. Einfache Kupplung Bei den bisher üblichen Fräsdomen mit Befestigungskegel und Fräsdornmutter müssen zwei axial wirkende Kräfte ausgeübt werden, die,eine. mittels einer Anzugschraube, die. den Befestigungsteil in den Spindelkopf hineinzieht, die andere mittels- einer Fräsdornmutter-, die das Fräswerkzeug auf dem Fräsdorn in axialer Richtung festspannt. Gemäß Erfindung fallen diese beiden axialen Kräfte fort, und außerdem wird auch eine Schwächung des Fräsers#durch eine Keilniit vermieden.If the milling tool 3 is to be used, the hollow shaft 4 is passed in the unstretched state through the race 5 of the counter bearing?, Then the milling tool is pushed over the shaft 4 and finally the left end of the shaft 4 is inserted into the milling spindle i. By tightening the screw 7 , the interior io of the shaft 4 is now put under pressure, which increases its diameter and the coupling of the race 5 and the milling tool league 3 to the shaft and the coupling of the shaft 4 to the milling spindle i are brought about at the same time. By using such a hollow shaft, also known as an expanding mandrel, according to its expansion function, three tasks that are important for machine tool construction are achieved. i. Simple coupling With the previously common milling domes with fastening cones and milling arbor nuts, two axially acting forces must be exerted, one. by means of a tightening screw that. pulls the fastening part into the spindle head, the other by means of a milling arbor nut, which clamps the milling tool on the milling arbor in the axial direction. According to the invention, these two axial forces are eliminated, and a weakening of the milling cutter # by a wedge is also avoided.

Bei Schleifmaschinen mit breiten, Schleifscheiben, deren Spindel doppelseitig gelagert -ist, können die Schle'ifscheiben durch Herausziehen der Mitnehmerwelle ausgewechselt werden, während bisher geteilte Lager oder ein abnehmbares Lager nötig waren.When grinding with wide, grinding wheels, whose spindle mounted on both sides - is that Schle'ifscheiben can be changed by pulling out the clutch shaft, whereas previously shared storage or a removable storage were needed.

2. Bessere Rundlaufgenauigkeit des Werkzeuges Bisher bestand zwischen einem zylindrischen Dorn und Fräser oder Schleifscheibe Spiel und damit die Möglichkeit einer nur einseitigen Anlage und somit einer Rundlaufungenauigkeit des Werkzeuges. Außerdem war es zu schwierig, die Achse des Befestigungskegels und des zylindrischen Teiles zur genauen Fluchtung zu bringen, weshalb gewisse Abweichungen unausbleiblich waren; auch war es nur mit gewissen Fehlern möglich, die Stirnfläche der Fräsdommutter in jeder Lage genau senkrecht zur Fräserachse zu halten; diese Fehler führten zum Krummziehen des Dornes, wodurch neue Rundlauffehler entstanden. Die.vorerwähnten Schwierigkeiten sind bei der Hohlwelle gemäß Erfindung dadurch vermieden, daß diese auf die einfachste Form gebracht ist und nur noch eine für die Genauigkeit des Rundlaufs ausschlaggebende Fläche besitzt, nämlich ihre Mantelfläche, welche zylindrisch ist, und sich deshalb mit jeder erreichbaren Genauigkeitherstellen läßt. 3. Steife Rahmenbauart bei geringem Gewicht Bisher mußte wegen der Form von Fräsdorn oder Schleifdom das Gegenlager (wenn nicht beide Lager geteilt sind) abriehmbar sein und zu jedem Werkzeugwechsel auch abgenommen werden. Wegen der durch die Durchmesserverringerung gegebenen Möglichkeit des Herausziehens der Hohlwelle4 kann das Gegenlager auch bei Werkzeugwechsel unbeweglich bleiben und deshalb mit dem Hauptlager oder dessen Tragstück aus einem Stück hergestellt werden. Dies ergibt noch den Vorteil, daß die Bohrungen für Haupt- und Gegenlager am gleichen Stück genau fluchtend hergestellt werden können. Es ist so möglich, geschlossene Fräsmaschinen mit großer Steifigkeit bei geringem Werkstoffaufwand zu bauen, bei denen das Gegenlager in einem Rahmen ii sitzt, welcher mit dem eigentlichen Fräsmaschinenständer 12 aus einem Stück bestehen kann.2. Better concentricity of the tool Up to now there was play between a cylindrical mandrel and milling cutter or grinding wheel and thus the possibility of only one-sided contact and thus of the tool being inaccurate. In addition, it was too difficult to bring the axis of the fastening cone and the cylindrical part to the exact alignment, which is why certain deviations were inevitable; also it was only possible with certain errors to keep the face of the milling dome nut exactly perpendicular to the milling cutter axis in every position; These errors led to the mandrel being bent, which resulted in new concentricity errors. The above-mentioned difficulties are avoided in the hollow shaft according to the invention in that it is brought to the simplest form and only has one surface that is decisive for the accuracy of the concentricity, namely its outer surface, which is cylindrical, and can therefore be produced with any achievable accuracy . 3. Rigid frame construction with low weight Up to now, due to the shape of the milling arbor or grinding dome, the counter bearing (if both bearings are not divided) had to be removable and removed for every tool change. Because of the possibility of pulling out the hollow shaft4 due to the reduction in diameter, the counter-bearing can remain immobile even when the tool is changed and can therefore be made in one piece with the main bearing or its support piece. This also has the advantage that the bores for the main and counter bearings can be made exactly in alignment on the same piece. It is thus possible to build closed milling machines with great rigidity with little material expenditure, in which the counter bearing sits in a frame ii which can consist of one piece with the actual milling machine stand 12.

Abb. 3 zeigt schematisch verschiedene Möglichkeiten für die Anwendung der Hohlwelle zur Befestigung mehrerer Naben. Nach Abb. 3a wird z. B. das Antriebsmoment durch eine Scheibe 14 auf die in den Lagern 15, 16 gelagerte Welle 4 übertragen und hierdurch ein auf der Hohlwelle 4 angeordnetes Werkzeug 17 (z. B, Schleifscheibe) angetrieben; 17 kann auch ein Antriebsorgan sein, auf dessen bequeme Auswechselbarkeit es ankommt. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 b sitzen beide Naben 14 und 17 zwischen den Lagern 15 und 16, bei der Ausführungsform nach Abh. 3 c außerhalb der Lager 15 und 16. Abb. 3d zeigt in symbolischer Form die Lagerung nach Abb. i, nämlich das G » egenlager 2, das Fräswerkzeug 3, die Frässpindel i und die in Abb. i nicht gezeichneten Lager iS und ig, die im Maschinenständer selbst liegen.Fig. 3 schematically shows various options for using the hollow shaft to fasten several hubs. According to Fig. 3a z. B. the drive torque is transmitted through a disk 14 to the shaft 4 mounted in the bearings 15, 16 and a tool 17 (e.g. grinding wheel) arranged on the hollow shaft 4 is thereby driven; 17 can also be a drive element whose easy interchangeability is important. In the embodiment of Fig. 3 b sit both hubs 14 and 17 between the bearings 15 and 16, in the embodiment of Abh. 3 c outside the bearings 15 and 16. Fig. 3d shows, in symbolic form, the bearing according to Fig. I, namely the G "egenlager 2, the milling tool 3, the spindle i and i is not shown in Fig. iS bearing and strength, which are themselves in the machine stand.

Bei der Ausführungsforin nach Abb. r sind auf die Hohlwelle 4 noch drei Ringe 2o, 21, 22 aufgeschoben. Diese Ringe haben die Aufgabe, die Wandung des DOmes 4 dort, wo kein umschließender Rundkörper sitzt, notfalls gegen Überbeanspruchung durch den Innendruck zu sichern. Die Ringe können weiterhin zur Bestimmung der axialen Lage des Fräswerkzeuges 3 dienen.In the embodiment according to Fig. R, three rings 2o, 21, 22 are pushed onto the hollow shaft 4. These rings have the task of securing the wall of the DOmes 4 where there is no surrounding round body against overstressing caused by the internal pressure. The rings can also be used to determine the axial position of the milling tool 3 .

Verschiedene Pressungen in- den Paßfugen der einzelnen Befestigan--#s-sf-ellen können durch verschiedene Spiele zwischen der ungedehnten Hohlwelle und den zu befestigenden Naben erzielt werden. Auch kann durch unterschiedliche Wandstärken die Dehnbarkeit der Hohlwelle an verschiedenen Stellen verschieden sein. Eine besondere Ausführungsform hierfür ist in der unteren Hälfte der Abb. i dargestellt. Innerhalb der Frässpindel i ist die Wand der Hohlwelle 4 dicker; an der Paßstelle für den Laufring 3 kann die Verdickung durch einen hohlzylindrischen Ansatz 30 des fest eingesetzten Verschlußstückes 6 geschehen.Different pressures in the fitting joints of the individual fasteners - # s-sf-ellen can be achieved by different clearances between the unstretched hollow shaft and the hubs to be fastened. The elasticity of the hollow shaft can also be different at different points due to different wall thicknesses. A special embodiment for this is shown in the lower half of Fig. I. Inside the milling spindle i, the wall of the hollow shaft 4 is thicker; At the mating point for the race 3 , the thickening can be done by a hollow cylindrical extension 30 of the firmly inserted locking piece 6 .

Abb. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Hohlwelle 4', in der einzelne Einsatzkörper dehnend wirken; diese können mechanischer oder hydraulischer Art sein. Im dargestellten Beispiel dient der Einsatzkörper 25 zum Befestigen in der Frässpindel i, der Einsatzkörper 26 zum Befestigen der Nabe 3', während der Einsatzkörper 27 zum Befestigen der Laufbuchse 28 des hier als Gleitlager dargestellten Gegenlagers 2' dient. Hierbei werden die Einsatzkörper unabhängig voneinander unter Druck gesetzt, und zwar beispielsweise dadurch, daß die Betätigungsstange 29 so lang ist, daß sie durch den ringförmigen Einsatzkörper 27 hindurchtritt.Fig. 4 shows a modified embodiment of the hollow shaft 4 ', in which individual insert bodies act in an expanding manner; these can be mechanical or hydraulic. In the example shown, the insert body 25 is used for fastening in the milling spindle i, the insert body 26 is used to fasten the hub 3 ', while the insert body 27 is used to fasten the bushing 28 of the counter bearing 2' shown here as a slide bearing. In this case, the insert bodies are pressurized independently of one another, for example by virtue of the fact that the actuating rod 29 is so long that it passes through the annular insert body 27 .

Claims

PATENT CLAIMS: i. Hub fastening on a hollow shaft which can be expanded directly or indirectly by an internal pressure medium, characterized in that a hollow shaft (4), preferably with two bearings and of uniform outer diameter, carries several such hub fastenings.

2. Hub attachment according to claim i, characterized by different play of the hub bores with an unstretched hollow shaft. 3. Hub fastening according to claim 2, characterized by different extensibility of the hollow shaft at the individual fastening points through different wall thicknesses, thickenings or lugs (30) in the interior of the shaft. 4. Hub fastening according to claim i, characterized by a plurality of jointly or independently of one another by a pressure medium expandable insert body (25 ,: 26, 27) of the hollow shaft for the individual fastening points. 5. Hub attachment according to claim 4 with at least three attachment points and j # an insert body with displacement body, characterized by annular insert body (27) through which the actuating rod for otherwise inaccessible from the outside insert body (26) passes. Referenced Documents: British Patent No. 429,259.