UNIVERSAL MILLING HEAD FOR MACHINE TOOLS

Abstract: 1. Universal milling head for a machine tool, comprising a tool spindle casing (10) supporting the tool spindle (9), which is mounted in bearings in a swivel casing (12) rotatable about an axis (Z-axis) which is aligned vertically when the milling head is in the normal position and extends perpendicular to the tool spindle axis, and which is mounted in bearings in a spindle stock (5) of the machine tool rotatable about a horizontal axis (Y-axis) extending perpendicular to the Z-axis, a drive, which includes a driven shaft (19) mounted in bearings along the same axis as the vertically aligned axis, which is rotatably connected with the tool spindle by a bevel gear pair (25, 26) and includes a driving shaft (17) mounted in bearings along the same axis as the horizontal axis, which is connected rotatably with the driven shaft, as well as devices with which the tool spindle casing can be detachably fixed to the swivel casing as well as the swivel casing to the spindle stock, characterized in that (as viewed with the milling head in the normal position) the axis of the tool spindle (9) is arranged so close to the axis (13) of the driving shaft that the lower edge (14) of the tool spindle casing (10) is roughly flush with the lower edge (15) of the spindle stock (5), a connecting shaft (18) being provided mounted in the swivel casing (12) and forming an obtuse angle with the driving shaft (17), which is connected to the driving shaft (17) at its one end by bevel gears (22, 21) and at its other end to the driven shaft (19) by bevel gears (23, 24).

Description: Universalfräskopf für eine Werkzeugmaschine Die vorliegende Erfindung betrifft einen Universaifräs- kopf für eine Werkzeugmaschine, mit einem die Werkzeugspindel tragenden Werkzeugspindelgehäuse, welches um eine senkrecht zur Werkzeugspindelachse verlaufende, in der Normalstellung des Fräskopfes vertikal ausgerichtete Achse (Z-Achse) drehbar in einem Schwenkgehäuse gelagertist, das um eine senkrecht zu dieser Achse verlaufende waagrechte Achse (Y-Achse) drehbar in einem Spindelkasten der Werkzeugmaschine gelagert ist, mit einem Antrieb, der eine achsgleich mit der vertikal ausgerichteten Achse gelagerte Treibwelle umfasst, die über ein Kegelradpaar mit der Werkzeugspindel in Drehverbindung steht und eine achsgleich mit der waagrechten Achse gelagerte Antriebswelle besitzt, die mit der Treibwelle in Drehverbindung steht, sowie mit Einrichtungen, mit denen das Werkzeugspindelgehäuse an dem Schwenkgehäuse, sowie das Schwenkgehäuse an dem Spindelkasten lösbar festlegbar ist. Bei Universalfräsköpfen dieser Art (vgl. beispielsweise US-PS 2 987 969) ist das Schwenkgehäuse am Spindelkasten und das Werkzeugspindelgehäuse am Schwenkgehäuse mittels Schraubverbindungen lösbar festgelegt. Um die für den jeweiligen Bearbeitungsvorgang erforderliche Stellung der Wèrkzeugspindel zu erhalten, müssen daher die Schraubverbindungen gelöst und das Werkzeugspindelgehäuse sowie das Schwenkgehäuse von Hand in die gewünschte Stellung gedreht werden. Diese Tätigkeit erfordert nicht nur viel Geschick, sondern auch eine nicht unbeachtliche Zeit, da wegen der bei derartigen Fräsköpfen zu übertragenden hohen Momente die Schraubverbindungen sehr massiv ausgebildet sein müssen, d.h. zum Verdrehen jedes Gehäuses mindestens vier, meist sogar mehr Schrauben gelöst und nach dem Verdrehen wieder gespannt werden müssen. Insbesondere ist das Herstellen genauer Lagepositionen sehr aufwendig, da die Indexierung des Fräskopfes über Ziehstifte keine hohe Wiederholgenauigkeit bietet. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Universalfräskopf der eingangs beschriebenen Ärt derart weiterzubilden, dass das Verschwenken der Werkzeugspindel einschliesslich der Festlegung bzw. Verriegelung in der neuen Arbeitsstellung vollautomatisch und lagegenau um beide Achsen (Z- und Y-Achse) erfolgen kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Schwenkgehäuse jeweils konzentrisch zur Treibwelle und zur Antriebswelle eine Stirnverzahnung aufweist, die hydraulisch ein- und ausrückbar mit einer entsprechenden Stirnverzahnung am Werkzeugspindelgehäuse bzw. am Spindelkasten zusammenwirkt, und dass zum Verdrehen des Schwenkgehäuses gegenüber dem Spindelkasten und des Werkzeugspindelgehäuses gegenüber dem Schwenkgehäuse hydraulische Dreheinrichtungen vorgesehen sind. Durch die erfindungsgemässen Merkmale ist erstmalig ein Fräskopf geschaffen, bei dem das Lösen des Werkzeugspindelgehäuses gegenüber dem Schwenkgehäuse sowie des Schwenkgehäuses gegenüber dem Spindelkasten einschliesslich des Verdrehens der beiden Gehäuse zur Erzielung einer bestimmten Lage der Werkzeugspindel gegenüber dem Werkstück, und das Festlegen der Gehäuse gegeneinander sowie gegen über dem Spindelkasten vollautomatisch, d.h. ohne manuelle Eingriffe vom Terminal oder vom Schaltpult aus erfolgen kann. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand eine äusserst präzise Positionierung des Werkzeugspindelgehäuses gegenüber dem Schwenkgehäuse und des Schwenkgehäuses gegenüber dem Spindelkasten möglich ist. So wird erfindungsgemäss mittels der hydraulischen Dreheinrichtung beim Verstellvorgang lediglich eine Grobpositionierung der Gehäuse gegenüber dem Spindelkasten vorgenommen, während die Feinpositionierung durch die Stirnverzahnung erfolgt, die die Einhaltung kleinster Winkeltoleranzen zulässt. Mit anderen Worten: Aufgrund der Feinpositionierung über die Stirnverzahnung muss die hydraulische Dreheinrichtung lediglich eine Grob Positionierung beim Verdrehvorgang vornehmen, wodurch der steuerungstechnische Aufwand für die hydraulische Dreheinrichtung erheblich herabgesetzt wird. Da erfindungsgemäss das Ein- und Ausrücken der Stirnverzahnung auf hydraulischem Wege vorgenommen wird, entfällt auch die Anordnung zusätzlicher Einrichtungen zum Festlegen der Gehäuse nach erfolgtem Verdrehvorgang. So ist es lediglich erforderlich, für den Einrückvorgang eine hydraulische Beaufschlagung mit einem höheren Druck vorzusehen, um die für die Festlegung erforderlichen Kräfte zur Verfügung zu haben. Eine manuelle Tätigkeit oder der Einsatz von Schraubhilfen ist nicht erforderlich. Grundsätzlich kann die Stirnverzahnung am Werkzeugspindelgehäuse bzw. am Schwenkgehäuse und dem Spindelkasten in jeder beliebigen Weise angeordnet sein. Eine technisch besonders zweckmässige Lösung ergibt sich jedoch, wenn die Stirnverzahnung jeweils auf einem Ring angeordnet ist, der im jeweiligen Gehäuse bzw. dem Spindelkasten befestigt ist. Um sicherzustellen, dass beim Verdrehen der Gehäuse gegeneinander bzw. gegenüber dem Spindelkasten die Flucht der Wellen sowie der Lagerung und der genaue Eingriff der für den Antrieb der Werkzeugspindel erforderlichen Zahnräder erhalten bleibt, sind bei Universalköpfen der bekannten Art das Werkzeugspindelgehäuse im Schwenkgehäuse und das Schwenkgehäuse im Spindelkasten jeweils über ein Lagerteil gelagert. Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist nun dieses Lagerteil jeweils als Buchse ausgebildet, die zumindest mit ihrer einen Stirnseite am Werkzeugspindelgehäuse (oder am Joch) bzw. Schwenkgehäuse befestigt und zumindest auf einem Teil ihrer Aussenseite als Kolbenanordnung ausgebildet ist. Diese Kolbenanordnung ragt erfindungsgemäss in eine zugeordnete Zylinderanordnung am Schwenkgehäuse bzw. im Spindelkasten hinein. Aufgrund dieser Ausgestaltung erhält das Lagerteil erfindungsgemäss eine Doppelfunktion. Sie dient das Lagerteil einerseits als Lager der Gehäuse gegeneinander bzw. gegen über dem Spindelkasten und andererseits als Verschiebeeinheit bei entsprechender Beaufschlagung durch eine Hydrau likflüssigkeit die Stirnverzahnung ein- bzw. ausgerückt, sowie die notwendige Spannkraft für das Festlegen erzeugt werden kann. Vorteilhaft ist es bei einer derartigen Ausgestaltung, dass die Buchse auf ihrer Aussenseite abgestuft ausgebildet ist. Aufgrund dieser Abstufung ist es möglich, die einzelnen Funktionen, nämlich die Lagerfunktion und die Funktion als Ein- oder Ausrückkolben räumlich zu trennen, wodurch sich für den Konstrukteur mehr konstruktive Möglichkeiten er- geben. Um eine automatische hydraulische Werkzeugspannung zu ermöglichen, ist es erforderlich, Hydraulikflüssigkeit zum Werkzeugspindelgehäuse zu führen. Auf grund der erfindungsgemässen Ausbildung des Lagerteiles als Buchse ergibt sich für die Führung der Hydraulikkanäle in den Gehäusen eine Vielzahl von Möglichkeiten, so dass ohne weiteres eine konstruktiv einfach zu realisierende Lösung gefunden werden kann, bei der die automatische Werkzeugspannung in allen Schwenklagen durchführbar ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Buchse mit der hydraulischen Dreheinrichtung gekoppelt werden kann. Diese Kopplung kann in der verschiedensten Weise erfolgen. Eine besonders zweckmässige Ausgestaltung wird jedoch dann erreicht, wenn die Buchse an ihrer anderen Stirnseite, d.h. im Bereich ihres freien Endes mit einem Ritzel ausgestattet ist, das in eine Zahnstange der hydraulischen Dreheinrichtung eingreift. Das Ritzel kann dabei direkt oder über ein Zwischenstück, wie beispielsweise über ein Joch auf der Buchse angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil der Ausbildung des Lagerteils als Buchse besteht ferner darin, dass die Buchse auch die Lagerung für die Treib- bzw. Antriebswelle aufnehmen kann. Bei einer derartigen Konstruktion muss die Treib- bzw. Antriebswelle beim Aus- oder Einrtckvorgang gegenüber ihrer Lagerung nicht verschoben werden, wodurch die Konstruktion vereinfacht wird. Grundsätzlich kann die Zahnstange in jeder beliebigen Weise mit der hydraulischen Dreheinrichtung gekoppelt sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Zahnstange ohne weitere Zwischenglieder direkt mit einer Kolbenanordnung der hydraulischen Dreheinrichtung in Verbindung steht. Grundsätzlich kann die hydraulische Dreheinrichtung in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es jedoch, dass die Kolbenanordnung der hydraulischen Dreheinrichtung zwei jeweils an den Enden der Zahnstange angeordnete Kolben umfasst, die jeweils in einer im Schwenkgehäuse bzw. im Spindelkasten angeordneten Zylinderbüchsenanordnung hin- und herverschiebbar gelagert sind. Sofern mit dem Werkzeugspindelgehäuse bzw. dem Schwenkgehäuse bestimmte Schaltstellungen innerhalb des Schwenkwinkels angefahren werden sollen, ist es vorteilhaft, dass die Kolben der Kolbenanordnung mit zu ihrer Stirnseite hin offenen Zylinderbohrungen versehen sind, in denen jeweils Stufenkolben mit ihrer im Durchmesser kleineren Kolbenstufe achsgleich hin- und herverschiebbar gelagert sind, wobei die Stufenkolben jeweils mit ihrer im Durchmesser grösseren Kolbenstufe in der Zylinderbüchsenanordnung geführt sind. Die Schaltstellungen werden dabei durch in der Zylinderbüchsenanordnung vorgesehene Anschläge für die Stufenkolben definiert, ¯die beispielsweise als Abstufung ausgebildet sein können. Um sicherzustellen, dass die Stirnverzahnung auch bei Ausfall der Hydraulikanlage in ihrer eingerückten Stellung verbleibt, ist es vorteilhaft, eine Sicherheitsverriegelung vorzusehen. Diese Sicherheitsverriegelung kann grundsätzlich in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Eine technisch besonders einfach aufgebaute und absolut betriebssichere Sicherheitsverriegelung wird jedoch er findungsgemäss dadurch vorgesehen, dass ein Verriegelungskolben angeordnet wird, der senkrecht zur Achse der Antriebs- bzw. Treibwelle verschiebbar im Spindelkasten bzw. im Schwenkgehäuse gelagert ist und in der Verriegelungsstellung unter der Kraft einer Feder in eine Verriegelungsnut in der jeweiligen Buchse eingreift, sowie gegen die Kraft der Feder hydraulisch beaufschlagbar ist. Bei einer derartigen Konstruktion befindet sich der Ver-riegelungskolben im Normalfall aufgrund seiner hydraulischen Beaufschlagung in einer Stellung, in der er ausser Eingriff mit der Buchse ist, so dass die Stirnverzahnung im Bedarfsfall zur Durchführung der verschiedenen Einstellvorgänge ohne weiteres aus- und eingerückt werden kann. Fällt jedoch während des Betriebes die Hydraulikanlage aus, so dass der Druck im System zusammenbricht, so entfällt auch die hydraulische Beaufschlagung des Verriegelungskolbens, so dass dieser durch die Kraft der Feder in seine Verriegelungsstellung verschoben wird, in der er in die Verriegelungsnut in der jeweiligen Buchse eingreift. Dadurch kann die Stirnverzahnung nicht mehr ausgerückt werden, wodurch ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Gehäuse gegeneinander bzw. gegenüber dem Spindelkasten verhindert wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Universalfräskopfes ist - in der Normalstellung des Fräskopfes betrachtet - die Werkzeugspindel derart nahe an die Antriebswellenachse herangelegt, dass die Unterkante des Werkzeugspindelgehäuses etwa mit der Unterkante des Spindelkastens fluchtet. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine aussergewöhnlich kompakte Bauweise des Fräskopfes, insbesondere in bezug auf die verfügbare Höhe, d.h. hinsichtlich des Abstandes (in der Z-Achse) gegenüber dem Maschinentisch. Diese kompakte Bauweise ermöglicht ferner ein Zurückziehen des Fräskopfes in der Y-Achse bis in die Lagerung des Schlittenträgers hinein, wodurch die Bearbeitungsmöglichkeiten erhöht werden. Erfindungsgemäss wird eine derartige kompakte Bauweise des Universalfräskopfes dadurch erreicht, dass die Drehverbindung zwischen der Antriebswelle und der Treibwelle über eine Verbindungswelle erfolgt, die im Schwenkgehäuse gelagert ist und mit der Antriebswelle einen stumpfen Winkel einschliesst. Die Verbindungswelle steht dabei mit ihrem einen Ende über Kegelräder mit der Antriebswelle und mit ihrem anderen Ende über Kegelräder mit der Treibwelle in Verbindung. Mit anderen Worten: Die obenbeschriebene kompakte Bauweise des Universalfräskopfes mit den daraus resultierenden Vorteilen für die Bearbeitung von Werkstücken ist mit bekannten Drehverbindungen zwischen der Antriebswelle und der Treibwelle aus Platzgründen nicht möglich, so dass erfindungsgemäss - in der Normalstellung des Fräskopfes betrachtet - eine vom Ende der Antriebswelle schräg nach oben verlaufende Verbindungswelle vorgesehen ist, deren Enden jeweils über Kegelräder mit der Treibwelle bzw. der Antriebswelle in Verbindung stehen. Die schräge Anordnung der Verbindungswelle hat darüber hinaus den Vorteil, dass zur Anordnung der Bauteile für das hydraulische Aus- und Einrücken mehr Platz verbleibt, sodass die Konstruktion einfacher gestaltet werden kann. Ferner kann aufgrund der günstigeren Raumausnützung die Verbindungswelle sowie die Lagerung grosszügiger dimensioniert werden, wodurch die Konstruktion ebenfalls vereinfacht wird. Gegenüber bekannten Universalfräskopfkonstruktionen, bei denen das Spindelgehäuse gegenüber dem Schwenkgehäuse und das Schwenkgehäuse gegenüber dem Spindelkasten nach Lösen der Feststelleinrichtungen seine Stellung in axialer Richtung der Treib- bzw. Antriebswelle nicht ändert, erfolgt erfindungsgemäss aufgrund der Anordnung der Stirnverzahnung vor dem Verdrehvorgang ein geringfügiges Verschieben in axialer Richtung. Da der Betrag dieser Verschiebung, wess- cher etwas grösser ist als die Höhe der Stirnverzahnung, relativ gering ist, kann dieser Verschiebeweg generell von der Verzahnung der Kegelräder aufgenommen werden, ohne dass diese ausser Eingriff gelangen. Es ist jedoch zweckmässig, die Verzahnung der Kegelräder von vorneherein derart zu wählen, dass sie auch bei ausgerückter Stirnverzahnung stets voll in Eingriff bleiben. Besonders gut eignet sich hierfür die für Kegelräder bei Werkzeugmaschinen bewährte Bogenverzahnung, insbesondere jedoch eine Paloid-Verzahnung. Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schema tisch eine Universal-Bett-Fräs- und Bohrmaschine, welche mit einem Universalfräskopf der erfin dungsgemässen Art ausgestattet ist; Fig. 2 zeigen in vergrössertem Massstab den Universalfräs und 3 kopf gemäss Fig. 1 in Normalstellung in einer Seiten- und einer Vorderansicht; Fig. 4 zeigt den erfindungsgemässen Universalfräskopf nach den Figuren 1 bis 3 schematisch und teil weise aufgebrochen in einer etwa der Figur 2 entsprechenden Ansicht, und Fig. 5 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungs beispiel einer hydraulischen Dreheinrichtung in einem Querschnitt. Die in Figur 1 dargestellte Universal-Bett-Fräs- und Bohrmaschine besitzt ein Maschinengestell 1, auf dessen Oberseite in herkömmlichen Flachführungen ein Tisch 2 hin- und herverfahrbar (X-Achse) gelagert ist. Das Maschinengestell 1 ist mit einem Ständer 3 verbunden, der auf seiner einen Seite einen vertikal auf- und abverfahrbaren (Z-Achse) Schlitten 4 trägt. Auf dem Schlitten 4 ist ein Spindelkasten 5 horizontal zum Maschinengestell hin- und herverfahrbar (Y-Achse) gelagert. Der Spindelkasten 5 trägt an seinem dem Maschinengestell 1 zugewandten Ende den erfindungsgemässen Universalfräskopf 6 und an seinem anderen Ende einen Elektromotor 7 und enthält in 5 und 8 eine Getriebeeinheit zum Antrieb einer Werkzeugspindel 9 des Fräskopfes 6. Wie insbesondere aus den Figuren 2 bis 4 zu entnehmen ist, ist die Werkzeugspindel 9 in einem Werkzeugspindelgehäuse 10 gelagert, welches - in der Normalstellung des Fräskopfes - um eine-senkrecht zur Werkzeugspindelachse ver- - laufende, vertikal ausgerichtete Achse 11 (Z-Achse) drehbar in einem Schwenkgehause 12 gelagert ist. Das Schwenkgehäuse 12 wiederum ist um eine senkrecht zur Achse 11 verlaufende, waagrechte Achse 13 (Y-Achse) drehbar in dem Spindelkasten 5 gelagert. Wie aus den Figuren ferner hervorgeht, ist die Achse der Werkzeugspindel 9 derart dicht an die waagrechte Achse 13 herangelegt, dass die Unterkante 14 des Werkzeugspindelgehäuses 10 etwa mit der Unterkante 15 des Spindelkastens 5 fluchtet. Dadurch erhält das Schwenkgehäuse 12 eine abgewinkelte Form, wie sie sich insbesondere aus Figur 2 ergibt. Um die Einsatzmöglichkeiten beim Fräs- oder Bohrvorgang zu verbessern, ist das Werkzeugspindelgehäuse 10 darüber hinaus im Bereich seiner Seitenflächen 16 abgeschrägt, wie dies insbesondere aus Figur 3 ersichtlich ist. Der Antrieb der Werkzeugspindeln 9 erfolgt, wie aus Figur 4 hervorgeht, über drei miteinander in Drehverbindung stehende Wellen, nämlich die achsgleich mit der Drehachse 13 angeordnete Antriebswelle 17, die daran anschliessende, schräg nach oben verlaufende Verbindungswelle 18 sowie die in der Drehachse 11 liegende Treibwelle 19. Das Drehmoment wird dabei über ein in Figur 1 nicht dargestelltes Zahnrad auf ein Ritzel 20 übertragen, welches an dem dem Schwenkgehäuse 12 abgewandten Ende der An triebswelle 17 befestigt ist. An ihrem dem Ritzel 20 entgegengesetzten Ende trägt die Antriebswelle 17 ein Kegelrad 21, welches mit einem Kegelrad 22 kämmt, das auf einem Ende der schräg nach oben verlaufenden Verbindungswelle 18 angeordnet ist. Das dem Kegelrad 22 entgegengesetzte Ende der Verbindungswelle 18 trägt ebenfalls ein Kegelrad 23, welches mit einem Kegelrad 24 kämmt, das auf dem oberen Ende der vertikal verlaufenden Treibwelle 19 befestigt ist. An ihrem unteren Ende besitzt die Treibwelle ein Kegelrad 25, welches mit einem Kegelrad 26 kämmt, das auf der Aussenseite der Werkzeugspindel 9 drehfest angeordnet ist. Die Lagerung des Werkzeugspindelgehäuses 10 im Schwenkgehäuse 12 erfolgt über ein Lagerteil in Form einer Buchse 27, die drehfest auf einen zylindrischen Ansatz 28 des Werkzeugspindelgehäuses 10 aufgeschoben ist. Die Buchse 27 trägt im Bereich ihrer oberen Stirnfläche ein Joch 29, welches mit einem achsgleich mit der Drehachse 11 angeordneten Ritzel 30 ausgestattet ist, das mit seiner Zahn- stange 31 über eine hydraulische Dreheinrichtung in Ein griff steht. Die Buchse 27 ist auf ihrer Aussenseite in ihrem unteren Abschnitt als Kolben 32 ausgebildet, der in einer im Schwenkgehäuse 12 befestigten Kolbenbüchse 33 in Grenzen auf- und abverschiebbar gelagert ist. Auf der Aussenseite der Kolbenbüchse 33 ist ferner ein fest mit dem Schwenkgehäuse 12 verbundener Ring 34 vorgesehen, der konzentrisch zur Drehachse 11 angeordnet ist und auf seiner in Normalstellung des Fräskopfes nach unten gerichteten Stirnfläche eine Stirnverzahnung 35 trägt. Diese Stirnverzahnung 35 steht mit einer Stirnverzahnung eines Ringes 36 in Eingriff, der drehfest mit dem Werkzeugspindelgehäuse 10 verbunden ist. In dem Schwenkgehäuse 12 sind ferner Hydraulikkanäle 37 und 38 vorgesehen. Diese Rydraulikkanäle sind derart angeordnet, dass beim Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit in den Kanal 37 die Oberseite des Kolbens 32 und beim Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit in den Kanal 38 die Un-- terseite des Kolbens 32 beaufschlagt wird. Auf der Innenseite des zylindrischen Ansatzes 28 des Werkzeugspindelgehäuses 10 sind ferner Nuten angeordnet, in denen Lager 39 für die Treibwelle 19 ruhen. Das Schwenkgehäuse 12 ist ebenfalls über ein Lagerteil in Form einer Buchse 40 im Spindelkasten 5 gelagert. Diese Buchse 40 besitzt eine Bohrung 41, die derart bemessen ist, dass sie die Antriebsschwelle 17 einschliesslich der Kegelräder 21 und 22 aufnehmen kann. In der Buchse 40 sind ferner Ausnehmungen für Lager 42 der Antriebswelle 17 vorgesehen. Mit ihrer in Figur 4 linken Stirnfläche ist die Buchse 40 fest mit dem Schwenkgehäuse 12 über nicht dargestellte Schrauben verbunden. Im Bereich ihres dieser Stirnfläche entgegengesetzten Endes trägt die Buchse 40 ein Ritzel 43, welches mit einer Zahnstange 44 über eine zweite hydraulische Verdreheinrichtung in Eingriff steht. Auf ihrer Aussenseite ist die Buchse 40 abgestuft ausgebildet, wobei die der Anschlussstirnfläche an das Schwenkgehäuse 12 benachbarte Stufe 45 als Lagerfläche 64 dient. Etwa in der Mitte der Buchse 40 ist in einer Stufe ein Ring 45 befestigt, der in einer Kolbenbüchse 46 in gewissen Grenzen in Richtung. der Drehachse hin- und herverschiebbar gelagert ist, und dessen Stirnflächen als Kolbenflächen ausgebildet sind. In die Kolbenbüchse 46 münden zwei Hydraulikkanäle 47 und 48 derart ein, dass beim Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikkanal 47 die dem Schwenkgehäuse 12 zugewandte Stirnseite des Ringes 45 und beim Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal 48 die dem Schwenkgehäuse 12 abgewandte Stirnseite des Ringes 45 beaufschlagt wird. Im Bereich der Lagerfläche 64 der Büchse 40 ist im Spindelkasten 5 ein Ring 49 befestigt, der auf seiner dem Schwenkgehäuse 12 zugewandten Seite eine Stirnverzahnung 50 trägt. Mit dieser Stirnverzahnung 50 steht eine entsprechende Stirnverzahnung im Eingriff, die auf der Stirnseite eines Ringes 51 angeordnet ist, der am Schwenkgehäuse 12 befestigt ist. Im dem Spindelkasten 5 ist ferner eine zwei einander gegenüberliegende Einheiten umfassende Sicherheitsverriegelung 52 angeordnet. Jede Einheit dieser Sicherheitsverriegelung 52 besteht aus einer Büchse 53, in der ein Verriegelungskolben 54 senkrecht zur Drehachse 13 hin- und herverschiebbar gelagert ist. Der Verriegelungskolben 54 besitzt eine Nase 55, die in eine Verriegelungsnut 56 in der Buchse 40 eingreift. Der Verriegelungskolben 54 wird von einer Feder 57 beaufschlagt, die die Nase 55 des Kol- bens in die Verriegelungsnut 56 einschiebt. In der Büch- se 53 ist ein Hydraulikkanal 58 derart angeordnet, dass der Verriegelungskolben 54 entgegen der Kraft der Feder 57 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Eine der Sicherheitsverriegelung 52 entsprechende Sicherheitsverriegelung ist auch im Schwenkgehäuse 12 angeordnet, der Ubersichtlichkeit halber jedoch nicht dargestellt. Der Verriegelungskolben dieser zweiten Sicherheitsverriegelung ist in einer Büchse im Schwenkgehäuse 12 gelagert und greift mit seiner Nase in eine nicht dar gestellte Verriegelungsnut im Joch 29 ein. Das vollautomatische Verschwenken der Werkzeugspindel 9 einschliesslich der Festlegung bzw. Verriegelung in der neuen Arbeitsstellung erfolgt nun in folgender Weise: In der Arbeitsstellung sind die Hydraulikkanäle 38 und 47 mit etwa 160 bar beaufschlagt. Dadurch werden die Ringe 34 und 36 bzw. 49 und 51 mit ihren Stirnverzahnungen fest aufeinandergepresst, so dass das Werkzeugspindelgehäuse 10 mit dem Schwenkgehäuse 12 und das Schwenkgehäuse 12 mit dem Spindelkasten 5 fest verbunden ist. In dieser Phase wirkt Hydraulikflüssigkeit auch über den Hydraulikkanal 58 auf die Verriegelungskolben 54 f so dass sich diese gegen die Kraft der Federn 57 in ihrer zurückgezogenen Stellung befinden, in der die Nasen 55 der Verriegelungskolben 54 aus den Verriegelungsnuten 56 herausgezogen sind. Soll nun die Werkzeugspindel zur Durchführung eines neuen Arbeitsganges in eine neue Stellung verbracht werden, so wird lediglich die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu den Hydraulikkanälen 38 und 47 unterbunden und Hydraulikflüs- sigkeit mit einem Druck von etwa 25 bar in die Hydraulikkanäle 37 und 48 eingeleitet. Dadurch wird die Buchse 27 um einen gewissen Betrag nach unten und die Buchse 40 nach links verschoben, so dass die Stirnverzahnungen 35 und 50 der Ringe 34 und 36 bzw. 49 und 51 ausser Eingriff gelangen. Da bei dieser Verschiebung das Werkzeugspindelgehäuse 10 vom Schwenkgehäuse 12 und das Schwenkgehäuse 12 vom Spindelkasten 5 um einen gewissen Betrag abrückt, verlagert auch das Kegelrad 24 seine Lage gegenüber dem Kegelrad 23 und das Ritzel 20 seine Lage gegenüber dem Spindelkasten 5. Das Abrücken zum Aussereingriffgelangen der Stirnverzahnungen bewegt sich jedoch lediglich in einer Grössenordnung, die sicherstellt, dass die Zähne der Kegelräder 24 und 23 sowie Ritzel 20 zum Gegenrad nicht ausser Eingriff gelangen. Sind die Stirnverzahnungen auf die oben beschriebene Weise ausser Eingriff gebracht worden, so erhalten die hydraulischen Dreheinrichtungen ein bestimmtes Signal. Dadurch wird im Schwenkgehäuse 12 die Zahnstange 31 um einen bestimmten Betrag verschoben, welche über das Ritzel 30 und das Joch 29 die Buchse 27 und damit das Werkzeugspindelgehäuse 10 mit der Werkzeugspindel 9 in die gewünschte Stellung bringt. Gleichzeitig bzw. vor oder nach diesem Vorgang wird die Zahnstange 44 verschoben, welche über das Ritzel 43 über die Buchse 40 das Schwenkgehäuse 12 in die neue Stellung dreht. Im Anschluss daran wird die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu den Hydraulikkanälen 37 und 48 unterbunden und erneut Druckflüssigkeit in die Hydraulikkanäle 38 und 47 eingespeist. Dadurch wird die Buchse 27 nach oben und die Buchse 40 nach rechts verschoben, so dass die Stirnverzahnungen der Ringe 34 und 36 bzw. 49 und 51 wieder in Eingriff gelangen. Ein besonderer Vorteil dieser Arbeitsweise ist darin zu sehen, dass durch die hydraulischen Verdreheinrichtungen über die Zahnstangen 31 und 44 lediglich eine GrobPositio- nierung des Schwenkgehäuses 12 bzw. des Werkzeugspindelgehäuses 10 vorgenommen werden muss. Feinpositionierung dagegen wird durch die Zähne der Stirnverzahnungen übernommen, so dass der Steuerungsaufwand für diese hydraulischen Verdreheinrichtungen relativ gering gehalten werden kann. Durch das Einspeisen von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkanäle 38 und 47 in der Grössenordnung von 160 bar wird darüber hinaus eine absolut feste Verbindung des Werkzeugspindelgehäuses 10 mit dem Schwenkgehäuse 12 und des Schwenkgehäuses 12 mit dem Spindelkasten 5 erzielt, so dass zusätzliche Einrichtungen zum Festlegen der Gehäuse untereinander sowie gegenüber dem Spindelkasten nicht mehr erforderlich sind. Sollte während des Betriebes aus irgendwelchen Gründen der Druck der Hydraulikanlage abfallen, so dass die Gefahr besteht, dass die Stirnverzahnungen unbeabsichtigt ausser Eingriff gelangen, so tritt die Sicherheitsverriegelung 52 in Funktion. Fällt nämlich der Druck in der Hydraulikanlage ab, so werden auch die Verriegelungskolben 54 nicht mehr beaufschlagt, so dass die Federn die Nasen 55 der Verriegelungskolben in die Verriegelungsnuten 56 pressen und damit die für den Auslauf der Maschine notwendige Verriegelung der Gehäuse untereinander sowie gegenüber dem Spindelkasten herstellen. Das in Figur 5 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Dreheinrichtung besteht aus einer Kolbenanordnung 65, die zwei jeweils an den Enden der Zahnstange 31 bzw. 44 angeordnete Kolben 66 und 67 besitzt. Diese Kolben gleiten im vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei getrennten Zylinderbüchsen. Es ist jedoch auch möglich, eine durchgehende Zylinderbüchse für beide Kolben vorzusehen und diese lediglich im Bereich der Ritzel 30 bzw. 43 auszusparen. Die Kolben 66 bzw. 67 sind jeweils mit zu ihrer Stirnseite hin offenen Zylinderbohrungen 68 bzw. 69 ausgestattet. Diese Zylinderbohrungen 68 bzw. 69 sind als Sackbohrungen ausgebildet, in denen jeweils die kleine Kolbenstufe eines Stufenkolbens 70 bzw. 71 hin- und herverschiebbar gelagert ist. Diese Stufenkolben weisen neben ihrer im Durchmesser kleineren Kolbenstufe noch eine im Durchmesser grössere Kolbenstufe 74 bzw. 75 auf, die in der De- weils zugeordneten Zylinderbüchse 72 bzw. 73 ebenfalls hin- und herverschiebbar gelagert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zylinderbüchsen 72 und 73 abgestuft ausgebildet, wobei die Kolben 66 bzw. 67 im Abschnitt kleineren Durchmessers und die Kolbenstufen .74 bzw. 75 der Stufenkolben im Abschnitt grösseren Durchmessers angeordnet sind. Der Ubergang der Zylinderbüchsen 72 bzw. 73 vom kleineren auf den grösseren Durchmesser dient als Anschlag 76 bzw. 77 für die Stufenkolben 70 bzw. 71. Wie aus Figur 5 ferner hervorgeht, sind die Stufenkolben 70 bzw. 71 mit einer zentralen Bohrung 78 bzw. 79 ausge startet, die von der einen bis zur entgegengesetzten Stirnfläche durchgeht.

Claims: Patentansprüche: 1. Universalfräskopf für eine Werkzeugmaschine, mit einem die Werkzeugspindel tragenden Werkzeugspindelgehäuse, welches um eine senkrecht zur Werkzeugspindelachse verlaufende, in der Normalstellung des Fräskopfes vertikal ausgerichtete Achse (Z-Achse) drehbar in einem Schwenkgehäuse gelagert ist, das um eine senkrecht zu dieser Achse verlaufende waagrechte Achse (Y-Achse) drehbar in einem Spindelkasten der Werkzeugmaschine gelagert ist, mit einem Antrieb, der eine achsgleich mit der vertikal ausgerichteten Achse gelagerte Treibwelle umfasst, die über ein Kegelradpaar mit der Werkzeugspindel in Drehverbindung steht und eine achsgleich mit der waagrechten Achse gelagerte Antriebswelle besitzt, die mit der Treibwelle in Drehverbindung steht, sowie mit Einrichtungen, mit denen das Werkzeugspindelgehäuse an dem Schwenkgehäuse, sowie das Schwenkgehäuse an dem Spindelkasten lösbar festlegbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Schwenkgehäuse (12) jeweils konzentrisch zur Treibwelle (19) und zur Antriebswelle (17) eine Stirnverzahnung (35,50) aufweist, die hydraulisch ein- und ausrückbar mit einer entsprechenden Stirnverzahnung am Werkzeugspindelgehäuse (10) bzw. am Spindelkasten (5) zusammenwirkt, und dass zum Verdrehen des Schwenkgehäsues (12) gegenüber dem Spindelkasten (5) und des Werkzeugspindelgehäuses (10) gegenüber dem Schwenkgehäuse (12) hydraulische Dreheinrichtungen (31,44) vorgesehen sind. 2. Universalfräskopf nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Stirnverzahnung (35,50) jeweils auf einem Ring (34,36 bzw. 49,51) angeordnet ist, der an dem Werkzeugspindelgehäuse (10), dem Schwenkgehäuse (12) und dem Spindelkasten (5) befestigt ist. 3. Universalfräskopf nach Anspruch 1, bei dem das Werkzeugspindelgehäuse (10) im Schwenkgehäuse (12) und das Schwenkgehäuse im Spindelkasten (5) jeweils über ein Lagerteil gelagert sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Lagerteil als Buchse (27 bzw. 40) ausgebildet ist, die zumindest mit ihrer einen Stirnseite am Werkzeugspindelgehäuse (10) bzw. Schwenkgehäuse (12) befestigt und zumindest auf einem Teil ihrer Aussenseite als Kolbenanordnung (32 bzw. 45) ausgebildet ist, welche in eine zugeordnete Zylinderanordnung im Schwenkgehäuse bzw. im Spindelkasten hineinragt. 4. Universalfräskopf nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e ich ne t, dass die Buchse (27 bzw. 40) auf ihrer Aussenseite abgestuft ausgebildet ist. 5. Universalfräskopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Buchse (27 bzw. 40) mit der hydraulischen Dreheinrichtung (31 bzw. 44) gekoppelt ist. 6. Universalfräskopf nach Anspruch 3 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Buchse (40) an ihrer anderen Stirnseite mit einem Ritzel (43) ausgestattet ist, das in eine Zahnstange (44) der hydraulischen Dreheinrichtung eingreift. 7. Universalfräskopf nach Anspruch 3 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Buchse (40) die Lagerung (42) für die Treib- bzw. Antriebswelle (17) trägt. 8. Universalfräskopf nach Anspruch 6 r dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zahnstange (31 bzw. 44) mit einer Kolbenanordnung (65) der hydraulischen Dreheinrichtung in Verbindung steht. 9. Universalfräskopf nach Anspruch 8, dadurch g e ke n n z e i c h n e t, dass die Kolbenanordnung (65) zwei jeweils an den Enden der Zahnstange (31 bzw. 44) angeordnete Kolben (66,67) umfasst, die jeweils in einer im Schwenkgehäuse (12) bzw. im Spindelkasten (5) angeordneten Zylinderbüchsenordnung (72,73) hin- und herverschiebbar gelagert sind. 10. Universalfräskopf nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kolben (66,67) mit zu ihrer Stirnseite hin offenen Zylinderbohrungen (68,69) versehen sind, in denen jeweils Stufenkolben (70,71) mit ihrer im Durchmesser kleineren Kolbenstufe achsgleich hin- und herverschiebbar gelagert sind, wobei die Stufenkolben jeweils mit ihrer im Durchmesser grösseren Kolbenstufe (74,75) in der Zylinderbüchsenanordnung (72,73) geführt sind. 11. Universalfräskopf nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Zylinderbüchsenanordnung mit einem Anschlag (76,77) für die Stufenkolben (70,71) ausgestattet ist. 12. Universalfräskopf nach Anspruch 1, dadurch ge k e n n z e i c h n e t, dass eine die Stirnverzahnung (35 bzw. 50) in ihrer eingerückten Stellung haltende Sicherheitsverriegelung (52) vorgesehen ist. 13. Universalfräskopf nach Anspruch 3 bis 6 und 12, dadurch gek e n n z e ich ne t, dass die Sicherheitsverriegelung (52) einen Verriegelungskolben (54) umfasst, der senkrecht zur Achse (11 bzw. 13) der Antriebswelle (17) bzw. Treibwelle (19) verschiebbar im Spindelkasten (10) bzw. im Schwenkgehäuse (12) gelagert ist und in der Verriegelungsstellung unter der Kraft einer Feder (57) in eine Verriegelungsnut (56) in der jeweiligen Buchse (40) eingreift, sowie gegen die Kraft der Feder hydraulisch beaufschlagbar ist. 14. Universalfräskopf nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass (in der Normalstellung des Fräskopfes be trachtet) die Achse der Werkzeugspindel (9 > derart nahe an die Antriebswellenachse (13) herangelegt ist, dass die Unterkante (14) des Werkzeugspindelgehäuses (10 > etwa mit der Unterkante (15) des Spindelkastens (5) fluchtet, wobei eine im Schwenkgehäuse (12) gelagerte, mit der Antriebswelle (17) einen stumpfen Winkel einschliessende Verbindungswelle (18) vorgesehen ist, die mit ihrem einen Ende über Kegelräder (22,21) mit der AntrieDs.ç+lle (17) und mit ihrem anderen Ende über Kegelräder (23,24) mit der Treibwelle (19) in Verbindung steht. 15. Universalfräskopf nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Verzahnung der Kegelräder (23,24) derart gewählt ist, dass sie auch bei ausgerückter Stirnverzahnung (35 bzw. 50) im Eingriff stehen.

Inventors: KIRSCHING, FRANZ, DIPL.-ING., KNEIDL, HORST JOSEF
Applicants: TH. KEKEISEN GMBH + CO. MASCHINEN- UND WERKZEUGFABRIK
Application year: 1984
Main classification: B23C9
IPC codes: B23Q5, B23Q16, B23Q1