FR2591515A1

FR2591515A1 - Spindle snout, in particular angular milling head which can rotate in two planes

Info

Publication number: FR2591515A1
Application number: FR8613516A
Authority: FR
Inventors: Achim Ponisch
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1987-06-19
Anticipated expiration: 2006-09-29
Also published as: FR2591515B1; SE466434B; DE3630260A1; DD241382B1; DD241382A1; SE8604113D0; SE8604113L

Abstract

a. Snout for a spindle, in particular angular milling head which can rotate in two planes, comprising a vertical rotational movement on a horizontal rotation shaft acting outside the centre of gravity and receiving, on the fork-shaped support, a construction unit associated with the machine; b. Characterised in that the rotation shaft 2 which cannot rotate in the support 1, is the fastening point for a weight compensator 21 which is internal with respect to the spindle snout, and in that the penetration of the tool spindle 8 takes place coaxially. c. The invention relates to a spindle snout, in particular an angular milling head which can rotate in two planes.

Description

"Nez de broche, en particulier tête de fraisage
angulaire pouvant tourner sur deux plans"."Spindle nose, in particular milling head
angular that can rotate on two planes ".

L'invention concerne un nez de broche, en particulier tête de fraisage angulaire pouvant tourner sur deux plans, comportant un mouvement de rotation vertical sur un axe de rotation horizontal agissant en dehors du centre de gravité et la réception sur le support en forme de fourche d'un groupe de construction associé à la machine, par exemple une poupée porte-fraise. The invention relates to a spindle nose, in particular an angular milling head which can rotate on two planes, comprising a vertical rotational movement on a horizontal axis of rotation acting outside the center of gravity and the reception on the fork-shaped support. of a construction group associated with the machine, for example a cutter head doll.

Dans une machine à fraiser et percer horizontale, connue, la poupée porte une tête de fraisage angulaire du type mentionné, qui peut tourner sur l'axe horizontal de l'arbre moteur, et qui peut lui être accouplé, et qui peut tourner, sur un axe de rotation s'étendant perpendiculairement au précédent, d'une position d'usinage dans une position de changement d'outils, hors d'activité, et inversement (US-OS 33 30 942). In a known horizontal milling and drilling machine, the headstock carries an angular milling head of the type mentioned, which can rotate on the horizontal axis of the motor shaft, and which can be coupled to it, and which can rotate, on an axis of rotation extending perpendicular to the previous one, from a machining position to a tool change position, out of activity, and vice versa (US-OS 33 30 942).

Comme ce nez de fraisage angulaire ne possède aucune compensation de poids, il faut donner une proportion appropriée à ltentratnement du mouvement de rotation perpendiculaire, ce qui augmente le coût et l'encombrement. As this angular milling nose has no weight compensation, an appropriate proportion must be given to the drive of the perpendicular rotational movement, which increases the cost and the bulk.

En particulier, l'espace nécessaire à cet effet n'est fréquemment pas disponible, ce qui est, par exemple, le cas sur les poupées des machines universelles d'usinage.In particular, the space necessary for this purpose is frequently not available, which is, for example, the case on the dolls of universal machining machines.

Il est, d'autre part, défavorable que le mouvement perpendiculaire de rotation par rapport à l'usinage d'une pièce n'est pas explicité et peut difficilement être réalisé judicieusement sous la forme d'un axe commandé par commande numérique, en particulier du fait de l'absence de compensation de poids. Cela restreint particulièrement considérablement les possibilités d'utilisation à la vue d'un usinage efficace sur plusieurs axes. L'utilisation d'un arbre moteur séparé pour l'usinage d'une pièce dans l'axe horizontal de la machine et la complication qui en résulte, en augmentant le coût et le besoin de place pour la poupée ainsi que la limitation à 900 du mouvement de rotation vertical et des limitations dans l'espace de l'usinage de pièces sont d'autres inconvénients importants. It is, on the other hand, unfavorable that the perpendicular movement of rotation relative to the machining of a part is not explained and can hardly be judiciously carried out in the form of an axis controlled by numerical control, in particular due to the lack of weight compensation. This particularly considerably limits the possibilities of use in view of efficient machining on several axes. The use of a separate motor shaft for machining a part in the horizontal axis of the machine and the resulting complication, increasing the cost and the need for space for the headstock as well as the limitation to 900 other significant drawbacks are the vertical rotational movement and space limitations in machining parts.

Un point typique des têtes porte-lames qui peuvent tourner dans deux plans est que l'entralnement direct de la broche de fraisage s'opère au moyen d'un engrenage conique. Cela est vrai pour la tête porte-lames angulaire suivant le DE-OS 33-30 942 aussi bien que pour la tête porte-lames universelle que montre le brevet
DE 33 11 289. Une configuration du mécanisme de ce genre limite, de prime abord, les vitesses de rotation possibles de la broche de fraise à la zone de régulation du moteur d'entrainement. D'autre part, il devient nécessaire, en particulier pour réaliser des vitesses de rotation élevées, de prévoir des frais supplémentaires, pour assurer une stabilité de marche suffisante.A typical point of the blade holder heads which can rotate in two planes is that the direct entrainment of the milling spindle takes place by means of a bevel gear. This is true for the angular blade head according to DE-OS 33-30 942 as well as for the universal blade head shown in the patent
DE 33 11 289. A configuration of this mechanism limits, at first sight, the possible rotational speeds of the milling spindle to the regulation zone of the drive motor. On the other hand, it becomes necessary, in particular to achieve high rotational speeds, to provide for additional costs, to ensure sufficient walking stability.

L'invention a pour objet d'améliorer, avec une dépense et un encombrement réduits, les possibilités, en particulier de l'usinage sur plusieurs axes. The object of the invention is to improve, with reduced expense and size, the possibilities, in particular of machining on several axes.

Elle se propose de réaliser un nez de broche, en particulier tête de fraisage angulaire pouvant tourner sur deux plans, comportant un mouvement de rotation vertical sur un axe de rotation horizontal agissant en dehors du centre de gravité et la réception sur le support en forme de fourche d'un groupe de construction associé à la machine, dans lequel des organes techniques compensant le moment de rotation entrent en action d'une façon telle que, tout en assurant un champ de rotation plus grand, l'entrainement en rotation est réduit à un minimum et l'entrainement de la broche d'outil, ainsi que la disposition des plans de rotation sont établis de telle façon que, sur tous les axes de la machine, il peut être exécuté un usinage tri-dimensionnel,
Suivant l'invention, ce résultat est obtenu du fait que l'axe de rotation, qui ne peut tourner sur son support, est le point de fixation d'un compensateur de poids interne au nez de broche et coaxial à l'engagement de la broche d'outil.It proposes to produce a spindle nose, in particular an angular milling head which can rotate on two planes, comprising a vertical rotational movement on a horizontal axis of rotation acting outside the center of gravity and receiving on the support in the form of fork of a construction group associated with the machine, in which technical members compensating for the moment of rotation come into action in such a way that, while ensuring a larger field of rotation, the rotational drive is reduced to a minimum and the drive of the tool spindle, as well as the arrangement of the planes of rotation are established in such a way that, on all the axes of the machine, a three-dimensional machining can be carried out,
According to the invention, this result is obtained from the fact that the axis of rotation, which cannot rotate on its support, is the point of attachment of an internal weight compensator to the spindle nose and coaxial with the engagement of the tool spindle.

La pièce de base du nez de broche est ici posée mobile en rotation sur l'axe de rotation, sur lequel est posée une roue solaire, qui est en prise avec une roue planétaire, montée sur la pièce de base, et soumise à une action mécanique dans le sens opposé à la gravité. La roue planétaire est soumise à une action mécanique constante, et son rapport avec la roue solaire est de 1 : 1. The basic part of the spindle nose is here placed mobile in rotation on the axis of rotation, on which is placed a solar wheel, which is engaged with a planetary wheel, mounted on the basic part, and subjected to an action mechanical in the opposite direction to gravity. The planetary wheel is subjected to a constant mechanical action, and its ratio with the solar wheel is 1: 1.

La pièce de base est positionnée, d'une façon connue en soi, au moyen d'un accouplement à denture droite sur l'angle de rotation voulu, et est en liaison solidaire en rotation avec la roue d'entralnement coaxiale d'un entrainement de réglage fixé sur un support, l'axe de rotation étant chaque fois fixé frontalement mécaniquement sur les bras du support.The basic part is positioned, in a manner known per se, by means of a coupling with straight teeth on the desired angle of rotation, and is in integral connection in rotation with the coaxial drive wheel of a drive. adjustment fixed on a support, the axis of rotation being each fixed mechanically frontally on the arms of the support.

L'arbre d'entrée de l'entrainement de la broche d'outil est réalisée sous la forme d'un arbre creux encerclant librement, d'un côté, l'axe de rotation, qui est en liaison d'entralnement, d'une part, par une paire d'engrenages coniques, avec un arbre de l'entrainenent principal pénétrant le long d'un bras du support et, d'autre part, par une paire d'engrenages à denture droite, réalisant l'engagement latéral dans le nez de broche, avec un mécanisme à roues coniques pour la broche d'outil.
La partie de tête du nez de broche pourvue d'une broche d'outil angulaire peut tourner sur un axe s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation, le plan de rotation se trouvant entre l'axe de rotation et la broche d'outil.Sur la partie de tête est disposé un renvoi à angle droit, de préférence à deux étages, dont le bloc de roues coulissant est posé sur l'arbre de sortie de ce renvoi et se trouve alternativement en prise avec des engrenages droits portés par la broche d'outil.The input shaft of the tool spindle drive is produced in the form of a hollow shaft freely encircling, on one side, the axis of rotation, which is in connection with entrainment, on the one hand, by a pair of bevel gears, with a main drive shaft penetrating along an arm of the support and, on the other hand, by a pair of gears with straight teeth, achieving lateral engagement in the spindle nose, with a bevel wheel mechanism for the tool spindle.
The head part of the spindle nose provided with an angular tool spindle can rotate on an axis extending perpendicular to the axis of rotation, the plane of rotation being between the axis of rotation and the spindle. tool. On the head part is disposed a right angle gear, preferably two-stage, the sliding wheel block of which is placed on the output shaft of this gear and is alternately engaged with spur gears carried by the tool spindle.

Suivant une dernière caractéristique de l'invention, la partie de tête peut être positionnée de la façon connue sur la pièce de base, au moyen d'un accouplement à denture droite.According to a last characteristic of the invention, the head part can be positioned in the known manner on the base part, by means of a coupling with straight teeth.

L'invention est exposée ci-après plus en détail dans un exemple de réalisation. Le dessin annexé montre la tête de broche dans une coupe schématique. The invention is set out below in more detail in an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the spindle head in a schematic section.

Sur le support 1 en forme de fourche d'un groupe de construction relié à une machine et qui peut être, par exemple, la poupée d'un centre d'usinage qui n'est pas représenté, est posé l'axe de rotation 2 qui ne peut tourner. Ce dernier reçoit la pièce de base 3 du nez de broche 4, qui peut tourner sur 180 , sur laquelle est posé, sur la face frontale du côté de l'outil, une partie de tête 6 mobile en rotation sur un axe 5 s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation 2. Sur la pièce de tête 6 qui peut être positionnée sur la pièce de base 3 au moyen d'un accouplement 7 à denture droite se trouve une broche d'outil 8 perpendiculaire à l'axe 5. The axis of rotation 2 is placed on the fork-shaped support 1 of a construction group connected to a machine and which can be, for example, the headstock of a machining center which is not shown. who cannot turn. The latter receives the base part 3 of the spindle nose 4, which can turn on 180, on which is placed, on the front face of the side of the tool, a head part 6 movable in rotation on an axis 5 s' extending perpendicular to the axis of rotation 2. On the head piece 6 which can be positioned on the base piece 3 by means of a coupling 7 with straight teeth there is a tool spindle 8 perpendicular to the axis 5 .

Un renvoi à deux étages, à engrenages droits, constitué d'engrenages droits 9, 10 posé sur la broche d'outil 8, ainsi que d'un bloc coulissant 11 qui se met en prise alternativement avec eux, établit la liaison d'entra#nement entre la broche d'outil 8 et un entrainement à roues coniques 12, 13 sur l'arbre moteur 14 duquel est posé le bloc coulissant 11. A côté d'un élargissement du champ des vitesses de rotation, cette disposition mécanique permet qu'à l'intérieur du train d'engrenages coniques 12, 13, il ne se produit que des vitesses de rotation relativement petites, ce qui a un effet très favorable sur la stabilité de la rotation du nez de broche 4. A two-stage gearbox with spur gears consisting of spur gears 9, 10 placed on the tool spindle 8, as well as a sliding block 11 which alternately engages with them, establishes the link #mentement between the tool spindle 8 and a drive with bevel wheels 12, 13 on the motor shaft 14 of which the sliding block 11 is placed. Besides a widening of the field of rotational speeds, this mechanical arrangement allows that 'inside the bevel gear train 12, 13, only relatively small rotational speeds occur, which has a very favorable effect on the stability of the rotation of the spindle nose 4.

La pièce de base 3, mobile sur l'axe de rotation 2, peut être positionnée sur le support 1 au moyen d'un accouplement à dents droites 15, et par suite sur l'angle d'orientation voulu. Elle sera accouplée, par des organes techniques qui ne sont pas représentés et découplée, avec des cylindres 17 opératoires répartis régulièrement sur la surface de son cône de serrage 16. The base part 3, movable on the axis of rotation 2, can be positioned on the support 1 by means of a coupling with straight teeth 15, and consequently on the desired orientation angle. It will be coupled, by technical members which are not shown and decoupled, with operating cylinders 17 distributed regularly over the surface of its clamping cone 16.

Sur le côté du support 1, il est monté, sur le bras 1', un entratnement de réglage 18, qui est en liaison d'entrainement, au moyen d'une roue droite 19, avec une roue de sortie 20, fixée sur la pièce de base 3 et libre de tourner sur l'axe de rotation 2.On the side of the support 1, there is mounted, on the arm 1 ′, an adjustment drive 18, which is in drive connection, by means of a straight wheel 19, with an output wheel 20, fixed on the base part 3 and free to rotate on the axis of rotation 2.

Comme le montre, de plus, la figure, le nez de broche 4 possède un compensateur de poids 21 disposé sur la pièce de base 3. Ce compensateur 21 est constitué essentiellement d'une roue solaire 22 posée sur l'axe de rotation 2, qui se trouve en prise, en permanence, avec une roue planétaire 23, posée sur la pièce de base 3 et qui se trouve soumise à l'action d'une force qui s'exerce dans le sens opposé à celui de la gravité. Sur la roue planétaire 23 est articulée excentriquement la tige de piston 24 d'un cylindre 25 soumis à une contrainte constante à la pression et fixée mobile en rotation sur la pièce de base 3. Le rapport entre la roue solaire 22 et la roue planétaire 23 est de 1 : 1. As shown, moreover, in the figure, the spindle nose 4 has a weight compensator 21 disposed on the base part 3. This compensator 21 essentially consists of a sun wheel 22 placed on the axis of rotation 2, which is permanently engaged with a planetary wheel 23, placed on the base part 3 and which is subjected to the action of a force which is exerted in the opposite direction to that of gravity. On the planetary wheel 23 is eccentrically articulated the piston rod 24 of a cylinder 25 subjected to a constant pressure stress and fixed mobile in rotation on the base part 3. The relationship between the sun wheel 22 and the planetary wheel 23 is 1: 1.

L'entrainement de la broche d'outil 8 s'opère par pénétration latérale dans le nez de broche 4. The tool spindle 8 is driven by lateral penetration into the spindle nose 4.

Un arbre 26 de l'entrainement principal, qui n'est pas représenté plus en détail, passant dans le bras 1" du support 1, est relié activement, par une paire de roues coniques 27, avec un arbre de pénétration 28, réalisé sous la forme d'un arbre creux, entourant librement l'axe de rotation 2. La roue droite 29, associée à l'arbre 28 de pénétration, est en prise avec une roue droite 31, posée solidaire en rotation sur l'arbre d'entraînement 30 du mécanisme à roues coniques 12, 13, de sorte que le flux d'entraînement est établi vers la pièce de tête 6 et vers la broche d'outil 8.A shaft 26 of the main drive, which is not shown in more detail, passing through the arm 1 "of the support 1, is actively connected, by a pair of bevel wheels 27, with a penetration shaft 28, produced under the shape of a hollow shaft, freely surrounding the axis of rotation 2. The right wheel 29, associated with the shaft 28 of penetration, is engaged with a right wheel 31, placed integral in rotation on the shaft of drive 30 of the bevel wheel mechanism 12, 13, so that the drive flow is established towards the head piece 6 and towards the tool spindle 8.

Le nez de broche 4 s'appuie latéralement sur le bras 1" reçu, au moyen de son cône de serrage rotatif et coulissant, dans la bague de guidage 32. The spindle nose 4 is supported laterally on the arm 1 "received, by means of its rotary and sliding clamping cone, in the guide ring 32.

Le dessin montre que l'axe de rotation 2 est relié chaque fois rigidement avec les bras 1', 1". Cela empêche son écartement éventuel, quand le vérin 25 pousse le nez de broche 4 contre le bras 1' pour assurer l'accouplement de la denture droite 15. L'accouplement et le découplement de l'accouplement 7 à dents droites s'effectue, de même que la rotation de la partie de tête, sur l'axe 5, et le couplage du bloc coulissant 11, au moyen d'organes techniques qui ne sont pas illustrés. Comme le moment de rotation du nez de broche 4 est compensé par le compensateur de poids 21 dans une mesure telle qu'il reste seulement à surmonter un moment de frottement conditionné par l'ensemble de la construction, l'entrat- nement de réglage peut être très faible, ce qui facilite grandement la réalisation d'un axe de rotation à commande numérique. The drawing shows that the axis of rotation 2 is rigidly connected each time with the arms 1 ′, 1 ". This prevents its possible separation, when the jack 25 pushes the spindle nose 4 against the arm 1 ′ to ensure coupling of the right teeth 15. The coupling and decoupling of the coupling 7 with straight teeth is carried out, as is the rotation of the head part, on the axis 5, and the coupling of the sliding block 11, at by means of technical devices which are not illustrated. As the moment of rotation of the spindle nose 4 is compensated by the weight compensator 21 to such an extent that there only remains to be overcome a moment of friction conditioned by the assembly of the construction, the adjustment drive can be very small, which greatly facilitates the production of a numerically controlled axis of rotation.

Il s'ensuit, d'autre part, une réduction sensible du coût demandé par l'entraînement sous ce rapport et une forte diminution de l'encombrement. La disposition des plans de rotation choisis, l'un par rapport à l'autre, permet un usinage d'une pièce sur tous les axes de la machine et assure, en liaison avec la possibilité pour le nez de broche 4 de tourner sur 1800, l'utilisation totale ou, dans des conditions déterminées, l'élargissement des parcours opérationnels imposés par la machine. Les avantages du nez de broche suivant l'invention, mentionnés, sont basés sur une universalité élevée, qui présente une grande importance, en particulier pour l'efficacité de l'usinage de pièces sur plusieurs axes. It follows, on the other hand, a significant reduction in the cost required by the drive in this respect and a large reduction in the size. The arrangement of the chosen rotation planes, one relative to the other, allows machining of a part on all the axes of the machine and ensures, in connection with the possibility for the spindle nose 4 to turn on 1800 , the total use or, under determined conditions, the widening of the operational routes imposed by the machine. The advantages of the spindle nose according to the invention, mentioned, are based on a high universality, which is of great importance, in particular for the efficiency of the machining of parts on several axes.

Claims

1) Spindle nose, in particular an angular milling head which can turn on two planes, comprising a vertical rotational movement on a horizontal axis of rotation acting outside the center of the granite and receiving on the fork-shaped support a construction group associated with the machine, characterized in that the axis of rotation (2) which cannot rotate in the support (1), is the point of attachment of an internal weight compensator (21) relative to the nose spindle, and that the penetration of the tool spindle (8) is carried out coaxially.

2) spindle nose according to claim 1, characterized in that the base part (3) of the spindle nose (4) is received movable in rotation on the axis of rotation (2) on which rests a sun wheel (22 ) which is engaged with a planetary wheel (23), mounted in the base part (3) and which is subjected to a mechanical action directed in the opposite direction to that of gravity.

3) Spindle nose according to one of claims 1 and 2, characterized in that the planetary wheel (23) is subjected to a constant mechanical action, and that its ratio with the solar wheel (22) is 1: 1.

4) spindle nose according to one of claims 1 to 3, characterized in that the base part (3) is positioned, in a known manner, in accordance with an angle of rotation, by means of a coupling (15 ) with straight teeth and is in rotational solidarity connection with the coaxial output wheel (20), an adjustment drive (18) fixed on the support (1), the axis of rotation (2) being mechanically fixed , each time frontally, on the arms (1 ', 1 ") of the support (1).

5) spindle nose according to claim 1, characterized in that the penetration shaft (28) is in the form of a hollow shaft freely surrounding, on one side, the axis of rotation (2), which is in drive connection, on the one hand, via a pair of bevel wheels (27) with an axis (26) of the main drive, passing longitudinally through the arm (1 ") of the support (l ), and on the other hand, is in drive connection with a bevel gear transmission (12, 13) of the tool spindle (8), via a pair of straight wheels (29, 31) performing lateral drive penetration of the spindle nose (4).

6) Spindle nose according to any one of rever-, dications 1 to 5, characterized in that the head piece (6) of the spindle nose (4), provided with the angular tool spindle (8), can rotate on an axis (5) extending perpendicular to the axis of rotation (2), the plane of rotation lying between the axis of rotation (2) and the tool spindle (8).

7) spindle nose according to one of claims 1, 5 and 6, characterized in that it is arranged in the head piece (6), a mechanism with straight wheels, preferably with two stages, the block ( 11) of sliding wheels is placed on the output shaft (14) of the bevel wheel mechanism (12, 13) and is engaged with the straight wheels (9) or (10) received by the tool spindle (8 ).

8) spindle nose according to one of claims 1, 5 and 7, characterized in that the head piece (6) is positioned on the base piece (3), in a known manner, by means of a straight wheel coupling (7).