CH631102A5 - Kombinationswerkzeug. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kombinationswerkzeug zum lösbaren Befestigen an einer drehbaren Spindel einer Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken aus Metall.

In der Maschinenindustrie ist ein laufender Trend zu höheren Kosten festzustellen, und zwar sowohl zu direkten als auch indirekten Kosten. Die angewachsenen Stundenkosten je Maschine lassen eine möglichst volle Ausnutzung der Maschinenkapazität wünschenswert erscheinen. Die gestiegenen indirekten Kosten führen zu dem Bestreben, die Einrichtungskosten usw. zu reduzieren. Es ist daher notwendig, die Kapazität einer Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Metall besser auszunutzen.

Ein beachtlicher Nachteil bei der Verwendung konventioneller Werkzeughalter besteht darin, dass die Bedienungsperson für jeden Arbeitsgang der Maschine schwere Gewichte anheben muss, um die Werkzeuge zu wechseln. Dieses vermindert das Arbeitsergebnis der Bedienungsperson, da es aus Erfindung bekannt ist, dass der Wirkungsgrad einer Bedienungsperson mit wachsenden anzuhebenden Gewichten sowohl des Werkstückes als auch des Werkzeuges abnimmt.

Ein anderes Problem bei der Verwendung konventioneller Werkzeughalter besteht darin, dass in einigen Fällen im Halter und im Werkzeug Vibrationen auftreten können, die zu einer Instabilität führen, welche ausserdem auf das Werkstück übertragen werden, wobei eine derartige Vibration durch unbefriedigende Zentrierung der Masse hervorgerufen wird.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Basis für eine bessere Ausnutzung der Kapazität einer Werkzeugmaschine für die spanbearbeitende Metallbehandlung und ermöglicht eine beachtliche Reduzierung der von der Bedienungsperson beim Umgang mit den Werkzeugen anzuhebenden Gewichte. Ausserdem reduziert sie die Möglichkeit des Auftretens von Vibrationen, die zu einer Instabilität des Werkzeuges führen können.

Dieses wird erfindungsgemäss durch ein Kombinationswerkzeug erreicht, welches gekennzeichnet ist durch einen länglichen Haupt-Werkzeughalter, der eine Ausnehmung besitzt, welche sich in Axialrichtung durch den gesamten Halter erstreckt und durch auswechselbare Adapter, mit denen ein Bearbeitungswerkzeug zu halten ist und die lösbar am Haupt-Werkzeughalter zu befestigen sind.

Der längliche Haupt-Werkzeughalter kann konisch oder zylindrisch ausgestaltet sein und kann darüber hinaus auch eine andere Form besitzen, wenn dieses erwünscht ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Adapter mit einer sich axial erstreckenden Ausnehmung versehen. Der Ausdruck «axial» soll in diesem Zusammenhang so verstanden werden, dass hiermit die gleiche Richtung gemeint ist, wie die Rotationsachse des Haupt-Werkzeughalters und des Adapters.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben, deren Merkmale sowohl einzeln als auch in Kombination von erfindungswesentlicher Bedeutung sein können.

Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Haupt-Werkzeughalter des Kombinationswerkzeuges gemäss der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 den Haupt-Werkzeughalter gemäss Fig. 1 von seinem Befestigungsende für den Adapter her gesehen,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Adapter des erfin-dungsgemässen Kombinationswerkzeuges, der eine Befestigung für beispielsweise einen Stirnfräser darstellt, Fig. 4 einen Endansicht des Adapters gemäss Fig. 3, Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen anderen Adapter des erfindungsgemässen Kombinationswerkzeuges in der Art eines Aufnahmedorns,

Fig. 6 eine Endansicht des Adapters gemäss Fig. 5, und Fig. 7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Kombinationswerkzeuges mit einen Haupt-Werk-zeughalter und einer Anzahl austauschbarer Adapter mit ihren Maschinenwerkzeugen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemässes Kombinationswerkzeug mit einem Haupt-Werkzeughalter 1, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine konische Form aufweist. Der Haupt-Werkzeughalter 1 kann vorzugsweise aus einem einsatzgehärteten Chrom-Nickel-Stahl bestehen. Der Haupt-Werkzeughalter 1 ist so ausgestaltet, dass er mit seinem kleineren bzw. engeren Ende lösbar an der drehbaren Antriebswelle bzw. Spindel einer Werkzeugmaschine zur spanabhebenden Bearbeitung insbesondere von Metallwerkstücken zu befestigen ist, wobei diese Maschine Kupplungsnasen aufweist, die mit zwei diametral einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 2 in Eingriff zu bringen sind, welche in einem Umfangsflansch 3 vorgesehen sind, der am Befestigungsende 19, an dem Werkzeuge zu befestigen sind, ausgebildet sind. Der Umfangsflansch 3 oder der ihm benachbarte, weiter innenliegende Teil des Haupt-Werk-zeughalters 1 ist mit sechs Gewindebohrungen 4 für ein Maschinenwerkzeug versehen, welches über einen Adapter an den Haupt-Werkzeughalter 1 anzuschrauben ist. Erfindungsgemäss ist der Haupt-Werkzeughalter 1 mit einer Ausnehmung 5, und zwar einem in seinem inneren vorhandenen Hohlraum, versehen, welche sein Gewicht beachtlich reduziert, und welche sich in der dargestellten Weise axial durch den Haupt-Werkzeughalter 1 hindurcherstreckt. Die Ausnehmung 5 ist so gross wie möglich ausgeführt, ohne die Fe2

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stigkeit des Haupt-Werkzeughalters 1 in unzulässiger Weise herabzusetzen. Eine Ausnehmung 5 von bis zu 60% des Volumens des Haupt-Werkzeughalters 1 hat sich als zweckmässig herausgestellt, ohne die Festigkeit des Haupt-Werkzeug-halters 1 in unzulässiger Weise zu verschlechtern. Die Ausnehmung 5 kann mit anderen Worten so gross sein, dass der Haupt-Werkzeughalter 1 eine Wandstärke von ca. 5 bis 10 mm, vorzugsweise von etwa 6 mm, besitzt.

Ausser dem oben beschriebenen Haupt-Werkzeughalter 1 weist das Kombinationswerkzeug einen auswechselbaren Adapter 6 auf, d.h. also eine Verbindungsvorrichtung, deren Ausgestaltung von der Art der auszuführenden spanabhebenden Teilbearbeitung abhängt, die bei einem Werkstück ausgeführt werden soll.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Adapter 6 in Form einer Befestigung 7, mittels welcher ein Endabschnitt eines Schneidwerkzeuges od.dgl. zu halten ist. Die Befestigung 7 für ein derartiges Schneidwerkzeug od.dgl. besitzt einen Umfangsflansch 8 mit vier Durchgangsbohrungen 9 für geeignete Schrauben, mittels derer die Schneidwerkzeug-Befe-stigung 7 am Befestigungsende 19 des Haupt-Werkzeughalters 1 zu befestigen ist. Die Schneidwerkzeug-Befestigung 7 weist ausserdem einen Kragen 10 auf, dessen Aussendurch-messer so gross ist, dass er mit geringem Spiel in eine Befestigungsöffnung 17 der Ausnehmung 5 des Haupt-Werk-zeughalters 1 passt, und der demgemäss während der Befestigung als Zentrierung dient. Erfindungsgemäss ist die Schneidwerkzeug-Befestigung 7 ausserdem mit einer sich axial erstreckenden Ausnehmung 11 versehen, welche ebenfalls so gross wie möglich ausgeführt ist, ohne die erforderliche Festigkeit der Schneidwerkzeug-Befestigung 7 in unzulässiger Weise herabzusetzen. Das andere Ende der Schneidwerkzeug-Befestigung 7 ist mit einer Gewindebohrung 12 versehen, um einen Gewindeabschnitt des betreffenden Endes des gewünschten Schneidwerkzeuges befestigen zu können.

Die Fig. 5 und 6 zeigen einen anderen Adapter 6 in Form eines Aufnahmedorns 13 zum Halten eines geeigneten Schneidwerkzeuges. Ebenso wie bei der oben beschriebenen Schneidwerkzeug-Befestigung 7 besitzt der Aufnahmedorn 13 einen Umfangsflansch 14 mit Durchgangsbohrungen 15 zur Aufnahme geeigneter Schrauben, um den Aufnahmedorn 13 an den Haupt-Werkzeughalter 1 anschrauben zu können, sowie ausserdem einen Kragen 16, der in die Befestigungsöffnung 17 des Haupt-Werkzeughalters 1 mit geringem Spiel passt und demgemäss als Zentrierung dient. Der Aufnahmedorn 13 ist ebenfalls mit einer gewichtsvermin-dernden Ausnehmung 18 versehen, wie dieses gemäss der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Das andere Ende des Aufnahmedorns 13 ist mit einer Bohrung zum Aufnehmen und Befestigen eines Kopfes versehen, der das eigentliche Werkzeug, d.h. also das Bohr- oder Fräswerkzeug, trägt.

Der Haupt-Werkzeughalter 1 kann mit einer Anzahl unterschiedlicher Adapter kombiniert werden, die auf diese Weise je nach Bedarf auf einfache Art auswechselbar sind. Das erfindungsgemässe Werkzeug kann mit anderen Worten als ein Werkzeugsystem angesehen werden, in dem der Haupt-Werkzeughalter 1 und die auswechselbaren Adapter die Hauptkomponenten darstellen.

Fig. 7 zeigt ein solches erfindungsgemässes Werkzeugsystem mit einem Haupt-Werkzeughalter 1 und unterschiedlichen Typen von Adaptern für unterschiedliche Arten spanabhebender Metallbearbeitung mittels geeigneter Maschinen. Allen Adaptern gemeinsam ist, dass sie mit einem rückseitigen Umfangsflansch (wie die Flansche 8 bzw. 14 in den Fig. 3 bis 6) mit Bohrungem versehen sind, mittels derer sie durch Schrauben an dem Haupt-Werkzeughalter 1 zu be631102

festigen sind, und dass sie einen kragenförmigen Ansatz aufweisen (wie die Kragen 10 bzw. 16 in den Fig. 3 bis 6), mit dem sie bezüglich des Haupt-Werkzeughalters 1 zu zentrieren sind, und weiterhin, dass an ihrem Gewicht beachtlich reduzierende Ausnehmungen (wie die Ausnehmungen 11 bzw. 18 in den Fig. 3 und 5) an den Enden der Adapter vorgesehen sind, um eine Verbindung mit dem Haupt-Werkzeughalter 1 zu bewirken. Die dargestellten Adapter sind:

A - eine Befestigung für ein Spannfutter des Kelch-Lo-fab Typs; B - eine Befestigung für ein Spannfutter des Per-man Typs; C - ein Halter für einen Bohrer; D - ein Halter für einen Zapfen-Bohrer; E - eine Befestigung für ein Bohrfutter; F - eine Befestigung für einstellbare Schneidwerkzeuge; G - eine Befestigung für Morse-Konusse; H - ein Aufnahmedorn (gemäss den Fig. 5 und 6); und I - eine Befestigung für ein Stirnseitenschneidwerkzeug (gemäss den Fig. 3 und 4).

Wenn es möglich ist, sollten gewichtsreduzierende Ausnehmungen ausserdem in den benutzten Maschinenwerkzeugen sowie den Teilen zwischen dem Adapter und dem Maschinenwerkzeug selbst vorgesehen werden. Die mit F bezeichnete Befestigung für einstellbare Schneidwerkzeuge sowie die mit G bezeichnete Befestigung für Morse-Konusse bzw. Morsekegel besitzen jeweils weiter oben als Kragen bezeichnete Abschnitte, die länger ausgebildet sind als die entsprechenden Abschnitte der anderen Adapter. Dieses ergibt sich aufgrund des speziellen Types der hierbei benutzten Maschinenwerkzeuge. Trotzdem ist das System für einen einzigen Haupt-Werkzeughalter vollständig und gleichmässig aufgrund der beachtlichen Ausnehmung in dem Haupt-Werkzeughalter, die es ermöglicht, dass diese als Kragen bezeichneten Abschnitte länger ausgeführt werden, und die es darüber hinaus ermöglicht, dass sie darin aufgenommen werden, so dass eine entsprechende Verlängerung des Adapters, Maschinenwerkzeuges und Halters nicht nötig ist. Es ist demgemäss ein Satz von Adaptern für den Haupt-Werkzeughalter 1 entwickelt worden, der ein niedriges Totgewicht besitzt, um eine Reihe von Maschinenarbeiten wie Bohren, Reiben, Räumen, Abfasen, Plandrehen, Planfräsen, Schlichten, Senken, Hinterdrehen, Stirnfräsen, Präzisionsbohren, Schlitzfräsen usw. durchführen zu können.

Wie vorstehend bereits erwähnt ist, bietet das erfindungsgemässe Kombinationswerkzeug die Möglichkeit einer besseren Ausnutzung der Kapazität einer Maschine. Ausserdem gibt das wesentlich reduzierte Gewicht, welches durch das erfindungsgemässe Aushöhlen des Kombinationswerkzeuges verglichen mit einem konventionellen Werkzeughalter erzielt wird, eine höhere Arbeitsgenauigkeit, da die Belastung des freien Endabschnittes der Antriebsspindel der Arbeitsmaschine abnimmt, was zu einem verminderten Auftreten von Vibrationen und zu einer erhöhten Stabilität führt. Die Bedienungsperson, welche die Werkzeuge für jeden Arbeitsgang der Maschine auszuwechseln hat, braucht aufgrund des gewichtsreduzierten bzw. ausgehöhlten Kombinationswerkzeuges kein unnötiges Gewicht anzuheben, was die Arbeitsweise beschleunigt, wie weiter oben schon dargelegt ist. Ein weiterer wichtiger Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung erreicht wird, besteht darin, dass Kühlmittel und Schmiermittel direkt durch die Arbeitsspindel und weiterhin durch die Ausnehmungen des Haupt-Werkzeughalters sowie des Adapters direkt an die Schneidstelle gebracht werden können. Dieses macht externe Einrichtungen zum Besprühen mit Kühlmittel und/oder Schmierstoff, wie sie bisher gebräuchlich sind, überflüssig und bewirkt eine effizientere Kühlung und Schmierung an der Schneidstelle, als dieses bisher möglich gewesen ist.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

631102 PATENTANSPRÜCHE

1. Kombinationswerkzeug zum lösbaren Befestigen an einer drehbaren Spindel einer Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken aus Metall, gekennzeichnet durch einen länglichen Haupt-Werkzeughalter (1), der eine Ausnehmung (5) besitzt, welche sich in Axialrichtung durch den gesamten Halter erstreckt und durch auswechselbare Adapter (7,13), mit denen ein Bearbeitungswerkzeug zu halten ist und die lösbar am Haupt-Werkzeughalter (1) zu befestigen sind.

2. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapter (7,13) ebenfalls mit einer axial verlaufenden Ausnehmung (11,18) versehen sind.

3. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapter (7,13) einen sich in Axialrichtung erstreckenden, kragenförmigen Ansatz (10; 16) besitzen, der von einem rückwärtigen Flansch (8; 14) begrenzt ist, wobei der kragenförmige Ansatz (10; 16) von der Ausnehmung (5) des Haupt-Werkzeughalters (1) an dessen Befestigungsende (19) aufzunehmen ist, wobei der Flansch (8; 14) mit einer Anzahl von Bohrungen (9; 15) für Schrauben versehen ist, um den Adapter (6) mittels Schrauben an das Befestigungsende (19) des Haupt-Werkzeughalters (1) in entsprechende Bohrungen (4) schrauben zu können.

4. Kombinationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) des Haupt-Werkzeughalters (1) bis zu etwa 60% des Gesamtvolumens des Haupt-Werkzeughalters (1) ausmacht und der Haupt-Werkzeughalter (11) eine Wandstärke von 5 bis 10 mm aufweist.