DE69617777T2

DE69617777T2 - Werkzeugpositionskorrigiervorrichtung

Info

Publication number: DE69617777T2
Application number: DE69617777T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Oketani; Hideo Uemura; Masahiro Yoshida
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2002-09-05
Anticipated expiration: 2016-03-20
Also published as: KR960033648A; TW390244U; CN1142996A; DE69617777D1; JPH08257811A; US5957632A; EP0733426A1; JP3033086B2; CN1067310C; EP0733426B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung, welche die Position der Schneide eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine korrigieren kann.

Beschreibung des Stands der Technik

Die in der JP-A 3-35906 offenbarte Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung umfaßt eine Zugstange oder einen Zugstab, die in der Mittelbohrung der Spindel einer Werkzeugmaschine axial beweglich gelagert ist, einen exzentrischen Werkzeughalter oder ein exzentrisches Drehbauteil, der an der Nase der Spindel um eine Exzenterachse drehbar gelagert ist, die zur Drehachse der Spindel versetzt ist, und einen Bewegungswandlungsmechanismus oder einen Bewegungswandler, wie einen Schraubmechanismus, der die Zugstange mit dem Werkzeughalter kuppelt, um eine axiale Bewegung der Zugstange in eine Drehbewegung des Werkzeughalters umzuwandeln. Der Werkzeughalter wird gedreht, indem die Zugstange axial bewegt wird, um den radialen Abstand des am Werkzeughalter gehaltenen Werkzeugs von der Rotationsachse der Spindel zu variieren, um die Position der Schneide des Werkzeugs zu korrigieren.
Bei dieser bekannten Korrigiervorrichtung für die Werkzeugposition ist der Werkzeughalter mit seinem hinteren Ende an der Spindel in Lagern abgestützt, die in einer Lageraufnahme für den Werkzeughalter der Spindel eingepaßt sind. Daher kann der Werkzeughalter mittels eines vergleichsweise geringen Drehmoments gedreht werden, wenn die Position der Schneide des Werkzeugs korrigiert wird. Jedoch ist die den Werkzeughalter an der Spindel haltende Kraft nicht sehr groß, und daher ist die Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung ungeeignet, ein Werkzeug für eine Schwerlastbearbeitung zu halten.
Eine weitere Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der US-P Nr. 3640633 bekannt. Beim axialen Verschieben einer Stange dreht eine Bewegungswandler ein Koppelbauteil um seine Mittelachse, so daß eine Exzenterhülse durch eine Eingriffseinrichtung gedreht wird. Wenn eine Werkzeughalterstange für ein Schneidwerkzeug in eine exzentrische Bohrung der Hülse eingepaßt wird, ist somit eine radiale Position des an der Werkzeughalterstange gesicherten Schneidwerkzeugs eingestellt.
Bei dieser bekannten Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung ist ein zylindrisches Kugellager zwischen der Werkzeughalterstange und der Innenfläche der Exzenterhülse angeordnet. Wenn jedoch ein derartiges zylindrisches Lager, sogar ein Hochpräzisionslager, verwendet wird, besitzt die Außenfläche der Werkzeughalterstange ein inhärentes, kleines radiales Spiel bezüglich der Innenfläche der Exzenterhülse, was zu einem ungenau positionierten Schneidwerkzeug führt.

ABRISS DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung zu schaffen, die ein Werkzeug an einer Werkzeugmaschine zum Schwerlastbearbeiten fest halten kann.
Gemäß der Erfindung ist eine Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung zum Korrigieren der Position einer Schneide eines an einer Spindel einer Werkzeugmaschine gehaltenen Werkzeugs vorgesehen, wobei die Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung umfaßt: eine Zugstange, die axial beweglich in einer Mittelbohrung der Spindel der Werkzeugmaschine gelagert ist, ein Loch, das am vorderen Ende der Spindel vorgesehen ist, einen exzentrischen Werkzeughalter, der an dem vorderen Ende der Spindel zum Drehen um eine Exzenterachse gelagert ist, die zur Drehachse der Spindel am vorderen Ende der Spindel versetzt ist; wobei der exzentrische Werkzeughalter einen mit dem Loch der Spindel konformen Eingriffsabschnitt aufweist und an der Spindel mit dem Eingriffsabschnitt gehalten ist, der in dem Loch der Spindel mit dazwischen angeordneten Kugeln gelagert ist, einen Bewegungswandler, der die Zugstange und den exzentrischen Werkzeughalter betriebsmäßig verriegelt, um eine axiale Bewegung der Zugstange in eine Drehbewegung des exzentrischen Werkzeughalters umzuwandeln, und eine Feder, die zwischen der Spindel und dem exzentrischen Werkzeughalter angeordnet ist, um den exzentrischen Werkzeughalter nach hinten bezüglich der Spindel vorzuspannen, wobei das Loch am vorderen Ende der Spindel ein nach vorne divergierendes konisches Loch ist, sich der Eingriffsabschnitt des exzentrischen Werkzeughalters in einer konischen Form verjüngt, die nach vorne divergiert und der Form des konisch zulaufenden Lochs entspricht, die Kugeln drehbar in einer konischen Anordnung zwischen dem konischen Loch und dem konischen Abschnitt vorgesehen sind, und der konische Abschnitt von der Feder über die konisch angeordneten Kugeln gegen die Fläche des konisch zulaufenden Lochs gedrückt wird.
Demgemäß kann jegliches Spiel zwischen dem konischen Loch und dem konischen Abschnitt am exzentrischen Werkzeughalter vollständig eliminiert oder absorbiert werden, wenn der konische Abschnitt axial gegen das konische Loch aufgrund der Feder gedrückt wird. Die Kugeln erlauben, daß der Werkzeughalter mit einem vergleichsweise geringen Drehmoment gedreht wird, wenn die radiale Position der Schneide des Werkzeugs korrigiert wird, und die konische Fläche des konischen Lochs läßt ein festes Halten des Werkzeugs sogar bei hohen Maschinenlasten zu.
Nun wird die bevorzugte Ausführung der Erfindung im Detail anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht einer Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung einer bevorzugten Ausführung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Längsschnittansicht eines Hauptabschnitts der Werkzeugpositions- Korrigiervorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III nach Fig. 2; und
Fig. 4 ist eine Ansicht eines Abschnitts der Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Fig. 1 mit Nockenschlitzen längs des Pfeils IV in Fig. 3.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

Bezugnehmend auf Fig. 1 ist eine Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung 1 gezeigt, bei der eine Spindel 5 in Hauptlagern an einem Spindelstock 2 einer Werkzeugmaschine drehbar gelagert und eine Abtriebsrillenscheibe 6 an dem hinteren Ende der Spindel 5 montiert ist. Riemen 9 erstrecken sich zwischen der Abtriebsrillenscheibe 6 und einer Antriebsrillenscheibe 8, die an der Abtriebswelle eines Motors 7 montiert ist. Die Spindel 5 ist mit einer axialen Mittelbohrung 11 versehen, die sich längs der Drehachse CL1 (Fig. 2) der Spindel 5 erstreckt und zwei gegenüberliegende offene Enden aufweist. Eine Zugstange 12 ist in der Mittelbohrung 11 axial beweglich eingesetzt, so daß ihr vorderer Endabschnitt in einem vergrößerten vorderen Bereich 11a (Fig. 2) der zentralen Bohrung 11 liegt. Die Zugstange 12 wird drehbar an ihrem hinteren Ende in Lagern an einem beweglichen Bauteil 14 gelagert. Eine Stange 16 hat ein oberes Ende, das an dem beweglichen Bauteil 14 befestigt ist, und ein unteres Ende, das eine Führungsrolle 17 drehbar lagert. Die Führungsrolle 17 befindet sich in einer Führungsnut 19, die in einem Ständer 18 ausgebildet ist, um das bewegliche Bauteil 14 daran zu hindern, sich zu drehen.
Ein mit einem Innengewinde versehener Block 21 ist fest an dem beweglichen Bauteil 14 montiert, und ein Schraubenschaft 23, der mit der Abtriebswelle eines Motors 22 gekoppelt ist, der am Ständer 18 gelagert ist, ist in den mit einem Innengewinde versehenen Block 21 eingeschraubt. Wenn sich die Abtriebswelle des Motors 22 in entgegengesetzten Richtungen dreht, wird das bewegliche Bauteil in einen Bereich zwischen einer Position, die mit durchgezogenen Linien angedeutet ist, und einer Position vorgeschoben und zurückgezogen, die in Fig. 1 strichliert angedeutet ist, um die Zugstange 12 axial in entgegengesetzten Richtungen relativ zur Spindel 5 in der Mittelbohrung 11 zu bewegen. Der Spindelstock 2, der Ständer 18 und der Motor 7 sind fest auf einem Schlitten 25 montiert, der axial in entgegengesetzten Richtungen durch einen Kugelschraubenmechanismus 50 bewegt wird.
Bezugnehmend auf Fig. 2 ist ein Gleitnockenbauteil 27 in dem vergrößerten Bereich 11a der Mittelbohrung 11 axial beweglich eingepaßt und an den vorderen Endabschnitt der Zugstange 12 angepaßt und mit einer Schraube 12a an dem vorderen Endabschnitt der Zugstange 12 befestigt. Das Gleitnockenbauteil 27 wird daran gehindert, sich relativ zur Spindel 5 zu drehen und zwar aufgrund einer Paßfeder 28, die zwischen dem Gleitnockenbauteil 27 und der Spindel 5 eingesetzt ist. Das Gleitnockenbauteil 27 ist mit einem Loch oder einer Lageraufnahme 31 für den Werkzeughalter 32 versehen, der eine exzentrische Mittelachse CL2 aufweist, die um eine kleine Exzentrizität zur Drehachse CL1 der Spindel 5 versetzt ist.
Der Werkzeughalter 32, d. h. ein exzentrisches Drehbauteil, hat einen hinteren Abschnitt 32a, der drehbar in der Lageraufnahme 31 für den Werkzeughalter eingepaßt ist, und einen vorderen Abschnitt 32b, der sich nach hinten verjüngt. Ein Werkzeughalteteil 35 ist an der vorderen Endfläche des konischen, vorderen Abschnitts 32b mittels Schrauben befestigt, und ein Werkzeug 34 ist an dem freien Ende des Werkzeughalteteils 35 angebracht. Ein Adapter 36 ist mittels Schrauben an der vorderen Endfläche der Spindel 5 befestigt, wobei seine Mittelachse mit der exzentrischen Mittelachse CL2 der Lageraufnahme 31 für den Werkzeughalter 32 zusammenfällt. Der Adapter 36 ist mit einem Loch 37 versehen, das sich nach hinten verjüngt und mit dem konischen, vorderen Abschnitt 32b des Werkzeughalters 32 konform ist.
Stahlkugeln 38 sind zwischen dem konischen, vorderen Abschnitt 32b und der Fläche des konischen Lochs 37 angeordnet. Die Stahlkugeln 38 werden drehbar in gleichen Winkelabständen am vorderen und hinteren Ende eines äußerst starren Halters 39 gehalten. Ein Anschlagring 41 ist an der Außenfläche des hinteren Abschnitts 32a befestigt, und ein vorderer und ein hinterer Ring 42 sind an dem hinteren Abschnitt 32a zwischen dem Anschlagring 41 und der hinteren Endfläche des Adapters 36 montiert. Eine Feder 44 erstreckt sich zwischen dem vorderen und hinteren Ring 42, um den Werkzeughalter 32 nach hinten vorzuspannen. Ein Axiallager 43 ist zwischen dem vorderen Ring 42 und der hinteren Endfläche des Adapters 36 angeordnet. Die Feder 44 ist derart ausgelegt, daß ihre Elastizität dazu ausreicht, den Werkzeughalter 32 fest an der Spindel S während einer Schwerlastarbeit zu halten.
Ein Bewegungswandlungsmechanismus oder Bewegungswandler 46 zum betriebsmäßigen Verriegeln des Werkzeughalters 32 und der Spindel 5 wird im folgenden beschrieben. Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 sind Nockenschlitze 47 an diametral gegenüberliegenden Stellen ausgebildet bzw. in dem Gleitnockenbauteil 27. Die gegenüberliegenden Enden eines Stifts 48, der an dem hinteren Ende des hinteren Abschnitts 32a des Werkzeughalters 32 befestigt ist, werden jeweils in den Nockenschlitzen 47 aufgenommen. Die Nockenschlitze 47 sind dazu ausgelegt, den Stift 48 um die Exzenterachse CL2 zwischen einer zurückgezogenen Position A und einer Grenzposition C zu drehen, wenn das Gleitnockenbauteil 27 über das bewegliche Bauteil 14 durch den Motor 22 zum Ausführen einer axialen Bewegung zwischen einer vorderen Position und einer hinteren Position angetrieben wird. Die Schneide des Werkzeugs 34 wird in die hinterste Position zurückgezogen, wenn der Stift 48 in die zurückgezogene Position A gedreht wird. Der Stift 48 befindet sich in einer Bezugsposition B, um die Schneide des Werkzeugs 34 an einem Nullpunkt zu lokalisieren, bevor ein Arbeitsgang gestartet wird.
Der Betrieb der Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung 1 wird im folgenden beschrieben werden. Das Werkzeughalteteil 35, das ein gewünschtes Werkzeug 34 hält, ist an dem Werkzeughalter 32 befestigt, und der Motor 22 wird betätigt, um das bewegliche Bauteil 14 zu bewegen, um den Stift 48 an der Bezugsposition B zum Nullstellen zu lokalisieren. Ferner wird der Werkzeughalter 32 gedreht, um eine Exzenterposition einzustellen, in der sich die Schneide des Werkzeugs 34 an einer Position befindet, die einer spezifischen Abmessung eines Werkstücks entspricht. Anschließend beginnt die Werkzeugmaschine mit der Bearbeitung des Werkstücks. Bis zum Abschluß des Bearbeitungsvorgangs wird der Motor 22 betätigt, um das bewegliche Bauteil 14 zur vorderen Grenzposition zu verschieben, damit der Stift 48 in die zurückgezogene Position A gedreht wird. Folglich wird das Werkzeug 34 zurückgezogen, um dessen Schneide von dem Werkstück zu trennen. Anschließend wird der Schlitten 25 für seine Rückkehr von dem Kugelschraubenmechanismus 50 angetrieben. Die bearbeitete Fläche des Werkstücks wird nicht durch das Werkzeug 34 beschädigt, wenn der Schlitten vor der Rückkehr angetrieben wird, weil das Werkzeug 34 zurückgezogen worden ist. Die Abmessung des bearbeiteten Abschnitts des Werkstücks wird zu jeder Zeit gemessen, wenn ein Bearbeitungszyklus beendet ist und wenn die gemessene Abmessung über einen zulässigen Bereich wegen Verschleiß des Werkzeugs 34 abweicht, wird ein Antriebssignal, das einer notwendigen Korrektur entspricht, dem Motor 22 zugeführt, um das bewegliche Bauteil 14 zurückzuziehen, um entsprechend den Stift 48 zur Grenzposition C hin zu drehen, so daß die Position der Schneide des Werkzeugs 34 korrigiert ist.
Bei der Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung 1 der Erfindung wird der konische, vordere Abschnitt 32b des Werkzeughalters 32 an Stahlkugeln 38 in dem konischen Loch 37 des Adapters 36 gehalten. Daher kann der Werkzeughalter 32 aufgrund eines vergleichsweise kleinen Drehmoments gedreht werden, wenn die Position der Schneide des Werkzeugs 34 korrigiert ist, und daher kann der Motor 22 zum axialen Bewegen der Zugstange 12 für eine vergleichsweise geringe Abgabeleistung ausgelegt sein. Der Werkzeughalter kann mit einer erhöhten Haltekraft an der Spindel 5 während des Bearbeitungsvorgangs gehalten werden, und daher ist die Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung 1 dazu fähig, ein Werkzeug während einer Schwerlastarbeit fest zu halten. Die Federwirkung verstärkt ferner die Kraft zum Halten des Werkzeughalters 32 an der Spindel 5.
Obwohl die Erfindung in der bevorzugten Form mit gewissen Besonderheiten beschrieben worden ist, sind offensichtlich viele Änderungen und Variationen möglich. Es soll daher klar sein, daß die Erfindung auf andere Weise als die hier speziell beschriebene praktiziert werden kann, ohne den Umfang und die Lehre der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung zum Korrigieren der Position einer Schneide eines an einer Spindel einer Werkzeugmaschine gehaltenen Werkzeugs, wobei die Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung umfaßt:

eine Zugstange (12), die axial beweglich in einer Mittelbohrung (11) der Spindel (5) der Werkzeugmaschine gelagert ist;

ein Loch (37), das am vorderen Ende der Spindel (5) vorgesehen ist;

einen exzentrischen Werkzeughalter (32), der an dem vorderen Ende der Spindel (5) zum Drehen um eine Exzenterachse (CL2) gelagert ist, die zur Drehachse (CL1) der Spindel am vorderen Ende der Spindel versetzt ist; wobei der exzentrische Werkzeughalter (32) einen mit dem Loch (37) der Spindel (5) konformen Eingriffsabschnitt (32b) aufweist und an der Spindel mit dem Eingriffsabschnitt (32b) gehalten ist, der in dem Loch (37) der Spindel mit dazwischen angeordneten Kugeln (38) gelagert ist;

einen Bewegungswandler (46), der die Zugstange (12) und den exzentrischen Werkzeughalter (32) betriebsmäßig verriegelt, um eine axiale Bewegung der Zugstange (12) in eine Drehbewegung des exzentrischen Werkzeughalters (32) umzuwandeln; und

eine Feder (44), die zwischen der Spindel (5) und dem exzentrischen Werkzeughalter (32) angeordnet ist, um den exzentrischen Werkzeughalter nach hinten bezüglich der Spindel vorzuspannen;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Loch (37) am vorderen Ende der Spindel (5) ein nach vorne divergierendes konisches Loch ist;

sich der Eingriffsabschnitt (32b) des exzentrischen Werkzeughalters (32) in einer konischen Form verjüngt, die nach vorne divergiert und der Form des konisch zulaufenden Lochs entspricht;

die Kugeln (38) drehbar in einer konischen Anordnung zwischen dem konischen Loch und dem konischen Abschnitt vorgesehen sind; und

der konische Abschnitt (32b) von der Feder (44) über die konisch angeordneten Kugeln (38) gegen die Fläche des konisch zulaufenden Lochs (37) gedrückt wird.

2. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Loch (37) in einem Adapter (36) ausgebildet ist, der an der Spindel (5) befestigt ist.

3. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (38) von einem Kugelkäfig (39) gehalten sind.

4. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrische Werkzeughalter (32) einen konischen Vorderabschnitt (32b) und einen Rückabschnitt (32a) umfaßt, der sich nach hinten in Form eines Schafts erstreckt und gleitfähig in der Spindel (5) eingepasst ist, um mit der Zugstange (12) vemegelt zu werden.

5. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückabschnitt (32a) des exzentrischen Werkzeughalters (32) einen um diesen herum befestigten Anschlagring (42) aufweist und die Feder (44) vorgesehen ist, eine nach hinten gerichtete Kraft auf den Anschlagring (42) relativ zur Spindel (5) auszuüben.

6. Werkzeugpositions-Korrigiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Loch (37) in einem Adapter (36) ausgebildet ist, der an dem vorderen Ende der Spindel (5) befestigt ist, und die Feder (44) zwischen dem Anschlagring (42) und dem Adapter (36) angeordnet ist.