SE463905B - Verktygsmaskinspindel och till denna avpassade verktygshaallare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 463 905 cylindriska passborrningen, har en stor del av anliggnings- ytan mellan infästningskonan och den koniska upptagningsborr- ningen bortfallit. Den för kraftöverföring vid nutida ford- ringar likväl bristfälliga förbindelsen mellan verktygshâl- lare och spindel kommer härigenom att ytterligare påverkas negativt. Centreringen mellan infästningskona och upptag- ningsborrning är även otillräcklig vid nuvarande krav på noggrannhet. Om däremot en verktygshållare med cylindrisk ansats inpassas i spindeln, erhålles visserligen en bättre centrering mellan verktygshållare och verktygsmaskinspindel, men stödet för denna verktygshållare i tvärriktning mot spindelaxeln är ej helt tillfredsställande, då den cylindris- ka passborrningen börjar först på ett större avstånd från spindelns ändyta. Vidare har den kända verktygshâllaren med cylindrisk ansats för passning två diametralt motsatta spänn- stycken, vilka är förskjutbart lagrade i radiell riktning mot spindelaxeln. Mellan de inre ändarna av dessa spännstycken är en i axiell riktning rörlig kil anordnad, vilken är för- bunden med en från konan framskjutande dragbult. Spänntången på den i verktygsmaskinspindeln förskjutbart lagrade spänn- stången ingriper med denna dragbult. Genom axiell förskjut- ning kan spännstyckena utskjutas i radiell riktning, varvid snedytor på de yttre ändarna ingriper i snedfasade fördjup- ningar i passborrningens vägg. Härigenom tryckes flänsen mot spindelns ändyta. Anordningen har den nackdelen, att ingen särskilt hög repeternoggrannhet uppnås vid växling av verk- tygshâllaren. Detta återgår på den omständigheten att fort- farande ett visst spel måste finnas mellan ansatsen och pass- borrningen trots mycket snäva toleranser mellan dessa delar.

Då de båda spännstyckena utskjutes på radiellt motsatta sidor av ansatsen, verkar ungefär lika stora reaktionskrafter i motsatta riktningar mot ansatsen. Alltefter friktionsför- hâllandena mellan snedytorna kommer passtappen att orientera sig relativt passborrningen så att den antingen anligger mot passborrningen i området för det ena spännstycket eller i området för det motsatta spännstycket. Det kan emellertid även hända att ansatsen intager ett godtyckligt mellanläge mellan de båda ytterlägena. Detta påverkar i väsentlig grad P3/ 10 15 20 25 30 35 905 växeltoleransen och därmed repeternoggrannheten vid upprepad växling av samma eller olika verktygshållare.

Uppfinningen har till syfte att förbättra en verktygsmaskin- spindel och till denna anpassade verktygshållare med olika skaft av inledningsvis angivet slag, så att förbindelsen mellan en verktygshållare med infästningskona och verktygs- maskinspindeln påverkas i minsta möjliga grad vid insättning av verktygshållaren och ett optimalt stöd i tvärriktningen med hög centreringsnoggrannhet uppnås vid insättning av en verktygshållare med cylindrisk ansats. Vidare skall repeter- noggrannheten förbättras vid växling av verktygshållare.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att passborr- ningen gräßar direkt till ändytan och dess diameter är obe- tydligt större än den teoretiska diametern av den stympat koniska upptagningsborrningen i ändytans plan och att den axiella längden av passborrningen endast uppgår till omkring 10-15% av den teoretiska diametern.

Då passborrningen endast har relativt kort axiell längd, går endast en relativt ringa del av den stympat koniska upptagningsborrningen förlorad genom nämnda passborrning.

Vid insättning av en verktygshållare med infästningskona kvarstår sålunda en relativt stor anliggningsyta mellan infästningskonan och upptagningsborrningen, trots den cylindriska passborrningen, så att förbindelsen mellan in- fästningskona och verktygsmaskinspindel knappast pâverkas genom den cylindriska passborrningen. Anordningen av pass- borrningen direkt intill ändytan av verktygsmaskinspindeln har den fördelen vid insättning av verktygshållare med cylindrisk ansats att stödet i verktygshâllarens tvärriktning åstadkommas i omedelbar närhet av ändytan. I tvärriktning mot spindelaxeln verkande tvärkrafter överföres därigenom optimalt från verktygshâllaren till spindeln och omvänt.

Detta är av särskild betydelse vid verktygshållare med cylindrisk ansats för inpassning, då dessa verktygshållare är särskilt lämpade för överföring av stora bearbetnings- 10 15 20 25 30 35 463 905 4 krafter pà grund av flänsens breda stödyta mot ändytan av verktygsmaskinspindeln. Vidare är det även möjligt att hälla toleransen mellan den cylindriska ansatsen och den cylindriska passborrningen mycket snäv, då båda dessa delar genom sin ringa axiella längd behöver förskjutas endast en ringa sträcka i axiell riktning.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen är angivna i övriga underkrav.

Uppfinningen beskrives nedan i form av utföringsexempel och med hänvisning till åtföljande ritningar.

Figur 1 visar ett utföringsexempel, delvis i längdsnitt.

Figur la visar detaljen a på figur 1 i större skala.

Figur 2 visar verktygsmaskinspindeln enligt uppfinningen med insatt konventionell infästningskona.

Verktygsmaskinspindeln 1 är roterbart lagrad i spindeldockan 2. I spindelnosen la har verktygsmaskinspindeln 1 en upptag- ningsborrning 3 av stympat konisk form, vilken är utförd enligt DIN 2079 respektive motsvarande ISO-norm. Upptagnings- borrningen 3 är omgiven av en plan ringformad ändyta 4 som sträcker sig vinkelrätt mot spindelaxeln A. I en central borrning i spindeln 1 är en spännstâng 5 axiellt förskjutbart lagrad, vilken stång i sin främre ände är försedd med en spänntàng 6 i området för upptagningsborrningen 3 och axiellt förskjutbar i riktning mot spindelnosen la mot kraften från ej visade tallriksfjädrar (figur 2).

Såsom visat pà figur 1 kan spännstången 5a även ha en gänga 7 istället för spänntången 6 och vara roterbart lagrad i spindeln 1.

Omedelbart intill ändytan 4a har spindelnosen la en cylindrisk passborrning 8 i området för upptagningsborrningen 3. Diame- J! Wi* 10 15 20 25 30 35 5 4ss sus tern D av denna passborrning är endast obetydligt (omkring 1 mm) större än den teoretiska diameter dl som upptagnings- borrningen 3 skulle ha i ändytans 4 plan. Denna teoretiska diameter dl är bestämd i normen DIN 2079 och utgör exempelvis 69,95 mm för en spindelnos nr 50. Detaljer av denna teoretiska diameter dl och diametern D av passborrningen 8 är visade pá figur la. Passborrningen 8 är relativt kort i axiell riktning, varvid dess axiella längd L, uppmätt från ändytan 4, skall utgöra omkring 10-15%, företrädesvis omkring 12%, av den teoretiska diametern dl. Diametern D av passborrningen 8 utföres med en tolerans av + 0,002 - + 0,005 mm.

En första verktygshàllare 9 är med sin infästningskona 10, vilken kan vara utförd enligt DIN 2080 respektive 69871, anordnad att insättas i den stympat koniska upptagningsborr- ningen 3 i verktygsmaskinspindeln 1. Verktygshàllaren 9 kan i sin fria ände 9a uppbära ett ej visat verktyg, exempelvis ett borrhuvud, ett ursvarvningsverktyg, en fräs, en brotsch eller dylikt. I den bakre fria änden av infästningskonan 10 kan en dragbult 11 enligt DIN 29872 vara anordnad, med vilken spänn- tången 5 ingriper. Genom verkan av tallriksfjädrar indrages infästningskonan 10 i spindeln 1 och tryckes därvid mot den koniska upptagningsborrningen 3. Flänsen 9b, med det för en griptång av en automatisk verktygsväxlare avsedda trapets- spâret 12, befinner sig härvid på avstånd frán ändytan 4, då det av tillverkningstekniska skäl ej är möjligt att utföra verktygsmaskinspindeln 1 respektive de olika verktygsskaften så att såväl infästningskonan 10 anligger mot upptagnings- borrningen 3 som även att flänsen 9b anligger mot ändytan 4.

Figur 1 visar en andra verktygshållare 13, i vars fria ände 13a ett ej visat verktyg är monterat. Verktygshàllaren 13 har vidare en fläns 13b.

Verktygshàllaren 13 har en cylindrisk ansats 15 omedelbart intill flänsen 13b, vilken ansats med minsta möjliga radiella toleranser skall passa i passborrningen 8. Diametern av an- satsen 15 utföres med en tolerans av omkring - 0,003 mm. Den 10 15 20 25 30 35 965 6 axiella längden av ansatsen 15, uppmätt från ríngytan 13c pà flänsen l3b, är obetydligt (omkring 0,5 mm) kortare än den axiella längden av passborrningen 8, varigenom tillförsäkras att verktygshàllaren 13 alltid anligger med sin ringyta 13c tätt mot ändytan 4 av spindelnosen la, utan att ansatsen 15 anligger mot bottnen av passborrningen 8.

En infästningskona 16 är ansluten till ansatsen 15 och har sådan dimension att ett visst spel finnes mellan mantelytan av infästningskonan 16 och den koniska upptagningsborrningen 3, när ringytan 13c anligger mot ändytan 4. I den fria änden 16a av infästningskonan kan, liksom i utföringsformen enligt figur 2, vara anordnad en dragbult för samverkan med en spänn- tång, eller'sàsom visat på figur 1, en innergänga 17 i vilken en spännstàng Sa med en yttergänga 7 är anordnad att inskruvas.

I detta fall är spännstången 5a endast roterbar men ej axiellt förskjutbart lagrad i spindeln 1, och verktygshållaren 13 in- drages i spindelnosen la genom verkan av de i varandra ingri- pande gängorna 7,17. Därvid centreras verktygshållaren 13 nog- grant relativt spindeln 1 medelst den i passborrningen 8 in- gripande ansatsen 15. Dessutom tryckes flänsen 13b med sin ringyta l3c mot ändytan 4. Då infästningskonan 16 íngriper med spel i upptagningsborrningen 3, sker anpressningen av ringytan l3c mot ändytan 4 med full spännkraft fràn spännstàngen Sa respektive gängorna 7,17. I tvärriktningen mot verktygshålla- ren 13 verkande krafter överföres till spindeln i omedelbar närhet av ändytan 4 via ansatsen 15 och passborrningen 8. För överföring av vrídmomentet kan vidare konventionella medbring- are enligt DIN 2079 vara anordnade pá spindelnosen la, vilka medbringare ingriper i två diametralt motsatta medbringarspår 18 i flänsen l3b.

Vid insättning av verktygshàllaren 13 i spindelhuvudet 1 tjänar först infästningskonan 16 som grovstyrning. Den i den koniska upptagningsborrningen 3 ingripande infästnings- konan 16 åstadkommer en förcentrering av verktygshàllaren.

Då en avsats emellertid finnes mellan den cylindriska ansat- sen 15 och den största diametern av infästningskonan 16, är 10 15 20 25 30 35 905 det lämpligt att anordna en avfasning 19 mellan ändytan 4 och den cylindriska passborrningen 8, med en lutning av 45° mot spindelaxeln A. Den radiella utsträckningen av denna av- fasning måste minst vara så stor som halva diameterskillnaden mellan ansatsen 15 och den största diametern av infästnings- konan 16 i omrâdet för ansatsen 15. Avfasningen 19 centrerar in ansatsen 15 och underlättar dess insättning i passborr- ningen 8. Istället för avfasningen 19 på spindelnosen la kan en motsvarande dimensionerad avfasning även vara anordnad i övergången mellan ansatsen 15 och infästningskonan 16. Det är även möjligt att anordna en avfasning 19 såväl på spindel- nosen som även på den cylindriska ansatsen 15, varvid den radiella utsträckningen av dessa båda avfasningar tillsammans då måste vara större än halva diameterskillnaden mellan an- satsen 15 och den största diametern av infästningskonan 16. 7 1265 Istället för det på figur 2 visade trapetsspåret 12 kan enligt figur 1 en annan ingreppsyta för armen till en automatisk verktygsväxlare vara anordnad på flänsen av ifrågavarande verktygshållare 13. Företrädesvis består anordningen då av en radiell gänga 14 för ingrepp med spännskruven till en prisma- tisk gripare, såsom visat på figur 1 och 2 av den europeiska patentansökningen med publiceringsnummer 0 125 529.

Verktygshållaren respektive dess fläns skall lämpligen vara så stor, att flänsen täcker hela ändytan 4 av spindeln och anligger mot hela denna ändyta. Täckning av endast en del av spindelns ändyta skulle nämligen så småningom leda till de- formation av ytan. Det kan emellertid även förekomma att verktygshållare med fläns enligt DIN 69871 och med ett tra- petsspår skall förbindas med spindeln så att ifrågavarande verktyg kan gripas med hjälp av en konventionell verktygs- växlare. I detta fall har då flänsen en diameter av 97,5 mm när den vanligen förekommande ínfästningskonan nr 50 användes.

För att dylika verktyg med denna flänsdiameter ej skall lämna någon markering utmed sin ytterkant är det lämpligt att an- ordna ett ringspår 60 i ändytan 4 vid nämnda ytterkant. Detta ringspår 60 ligger på en diameter av 97,5 mm och sträcker sig 465 905 8 från denna diameter omkring 1 mm radiellt utåt och inåt, så att ringspàret har en total bredd av omkring 2 mm. Härigenom kommer ytterkanten pà en fläns med 97,5 mm ytterdiameter att ligga i omrâdet för ringspåret 60 och deformationer av änd- ytan 4 i detta område undvikes.

Claims (6)

is Um gl \Q CD (I1 PATENTKRAV

1. Verktygsmaskinspindel och till denna avpassade verk- tygshållare med olika skaft som växelvis är insättbara i spindelnosen, vilken spindelnos har en stympat konisk upptagningsborrning för upptagning av en infästningskona på en första verktygshàllare, en upptagningsborrningen omgivande ändyta och vid upptagningsborrningen en cylind- risk passborrning för upptagning av en cylindrisk ansats på skaftet av en andra verktygshållare vilken vid en ände av ansatsen är försedd med en därmed koncentrisk fläns och vid den andra änden av ansatsen är försedd med en infäst- ningskona som vid anliggning av flänsen mot ändytan in- griper med spel i den koníska upptagningsborrningen, k ä n n e t e c k n a d av att passborrningen (8) gränsar direkt till ändytan (4) och dess diameter (D) är obetydligt större än den teoretiska diametern (dl) av den stympat koniska upptagningsborrningen (3) i ändytans (4) plan och att den axiella längden (L) av passborrningen (8) endast uppgår till omkring 10-15% av den teoretiska dia- metern (dl).

2. Verktygsmaskinspindel enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att diametern (D) av passborrningen (8) är omkring 1 mm större än den teoretiska diametern (dl).

3. Verktygsmaskinspindel enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att den axiella längden (L) av pass- borrningen (8) utgör omkring 12% av den teoretiska dia- metern (dl).

4. Verktygsmaskinspindel enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att en avfasning (19) som överbryggar diameterskillnaden mellan ansatsen (15) och infästnings- konan (16) är anordnad mellan ändytan (4) och den cylind- 465 905 /o ríska passborrníngen (8).

5. Verktygsmaskinspindel enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att en avfasning som överbryggar diameterskillnaden mellan infästningskonan (16) och ansatsen (15) är anordnad mellan båda dessa delar.

6. Verktygsmaskínspindel enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att ett ringspår (60) med omkring 2 mm bredd är anordnat på spindelns ändyta (4) med en spår- diameter av 97,5 mm.