CH666213A5

CH666213A5 - MACHINE SPINDLE AND TOOL HOLDER TO MATCH THERE.

Info

Publication number: CH666213A5
Application number: CH6/85A
Authority: CH
Inventors: Otto Eckle
Original assignee: Komet Stahlhalter Werkzeug
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1985-01-03
Publication date: 1988-07-15
Also published as: FR2560094A1; JPS60207736A; SE459403B; JPH0431812B2; IT8519619A0; GB8500334D0; SE8500890D0; FR2560094B1; SE8500890L; IT1200389B; GB2154481A; GB2154481B; DE3406498C1; DE8405489U1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel und einen hierzu passenden Werkzeughalter, welche an ihrem Spindelkopf eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung eines Steilkegelschaftes eines ersten Werkzeughalters, und eine die Aufnahmebohrung umgebende, ringförmige Stirnfläche aufweist. Es hat sich gezeigt, dass diese am häufigsten verwendete Verbindung zwischen Spindelkopf (DIN 2079) und Steilkegelschaft (DIN 2080) des Werkzeughalters nicht mehr geeignet ist, um die volle Maschinenleistung der heutigen leistungsstarken Werkzeugmaschinen problemlos auf das Werkzeug zu übertragen. Bei einem ISO-Kegel-50 nach DIN 2080 beträgt der grösste Kegeldurchmesser etwa 70 mm, wobei der Kegelschaft in einer Spindel aufgenommen wird, deren Aussendurchmesser 128 mm beträgt. Sämtliche auf das Werkzeug wirkenden Querkräfte müssen also von dem gegenüber der Werkzeugmaschinenspindel verhältnismässig dünnen Kegelschaft auf die Spindel übertragen werden. Damit sich hierbei der Kegelschaft in der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung nicht lockert, bedarf es einer sehr hohen Einzugskraft einer in der Spindel angeordneten Einzugsvorrichtung, welche den Kegelschaft in die Aufnahmebohrung hineinzieht. Solche Einzugsvorrichtungen müssen bei Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsel, also bei Bearbeitungszentren in der Lage sein, den Kegelschaft für den Wechselvorgang freizugeben. Man bedient sich daher häufig tellfeder-betätigter Spannklauen, welche bei Entspannung der Tellerfedern sich hinter dem Kopf eines am Kegelschaftende angeordneten Kopfbolzens schliessen und mit der Restkraft den Kegelschaft in die Aufnahmebohrung hineinziehen. Dabei entsteht auch bei sehr hoher Tellerfeder-Vorspannung eine beträchtliche Minderung der Einzugskraft, wobei es vorkommen kann, dass eine beträchtliche, radial gerichtete Schnittkraft, wirkend an einem weit aus der Spindel herausragenden Werkzeug, den Kegelschaft in der Aufnahmebohrung der Spindel zeitweilig lockert. Es entstehen dann Rattererscheinungen. Weiterhin ist der grösste Durchmesser des Kegelschaftes erheblich kleiner als der Spindel-Aussendurchmesser. Da die Biegesteifig-keit des Werkzeughalters durch seinen kleinsten, nicht eingespannten Durchmesser bestimmt wird, ist die Biegesteifigkeit nur abhängig von dem grössten Durchmesser des Kegelschaftes. DESCRIPTION The invention relates to a machine tool spindle and a matching tool holder, which has on its spindle head a frustoconical receiving bore of a steep taper shank of a first tool holder, and an annular end face surrounding the receiving bore. It has been shown that this most frequently used connection between the spindle head (DIN 2079) and steep taper shank (DIN 2080) of the tool holder is no longer suitable for transferring the full machine performance of today's powerful machine tools to the tool without any problems. In the case of an ISO taper 50 according to DIN 2080, the largest taper diameter is approximately 70 mm, the taper shaft being accommodated in a spindle, the outside diameter of which is 128 mm. All the transverse forces acting on the tool must therefore be transferred from the taper shank, which is relatively thin compared to the machine tool spindle, to the spindle. So that the tapered shaft does not loosen in the frustoconical receiving bore, a very high pull-in force is required for a pull-in device arranged in the spindle, which pulls the tapered shaft into the receiving bore. Such retraction devices must be able to release the taper shank for the change process in machines with automatic tool change, that is to say in machining centers. One therefore often uses spring-actuated clamping claws, which, when the disc springs relax, close behind the head of a head bolt arranged at the end of the taper shank and pull the taper shank into the receiving bore with the residual force. This results in a considerable reduction in the pull-in force even with a very high diaphragm spring preload, whereby it can happen that a considerable, radially directed cutting force, acting on a tool protruding far from the spindle, temporarily loosens the taper shank in the receiving bore of the spindle. Then chatter appears. Furthermore, the largest diameter of the taper shank is considerably smaller than the outside diameter of the spindle. Since the bending stiffness of the tool holder is determined by its smallest, not clamped diameter, the bending stiffness is only dependent on the largest diameter of the taper shank.

Es ist auch ein Bohrwerkzeug bekannt (DE-PS 31 08 439), bei welchem das Kopfteil des Werkzeuges einen zylindrischen Passzapfen aufweist, der in eine zylindrische Passbohrung des Werkzeughalters eingreift. Der Werkzeughalter weist im Bereich der zylindrischen Passbohrung zwei diametral gegenüberliegende, radial verlaufende Innengewinde mit je einer mit einer kegelförmigen Vertiefung versehenen Spannschraube auf. In einer Querbohrung des Passzapfens ist ein Spannbolzen radial verschiebbar, der an seinen beiden Enden je einen mit den kegelförmigen Vertiefungen der Spannschrauben zusammenwirkenden, kegelförmigen Ansatz aufweist. Die Achsen der Innengewinde und der Querbohrung sind so angeordnet, dass beim Anziehen einer der Spannschrauben dieser auf den Spannbolzen einwirkt und eine den Passzapfen umgebende Ringfläche an die Stirnfläche des Werkzeughalters anpresst. Es hat sich herausgestellt, dass diese Art der Verbindung eine hohe Einbaugenauigkeit und Wiederholgenauigkeit hat, die Übertragung eines hohen Drehmomentes gewährleistet und ausserdem auch eine sehr biegesteife Verbindung der Teile des Bohrwerkzeuges untereinander gewährleistet. Da jedoch der Werkzeughalter selbst bei dem bekannten Bohrwerkzeug einen Steilkegelschaft aufweist, mit welchem er in die Werkzeugmaschinenspindel einsetzbar ist, bestehen bezüglich der Verbindung des Werkzeughalters mit der Werkzeugmaschinenspindel die eingangs erwähnten Nachteile. A drilling tool is also known (DE-PS 31 08 439), in which the head part of the tool has a cylindrical fitting pin which engages in a cylindrical fitting hole in the tool holder. In the area of the cylindrical fitting bore, the tool holder has two diametrically opposite, radially running internal threads, each with a clamping screw provided with a conical recess. A clamping bolt is radially displaceable in a transverse bore of the locating pin and has at both ends a conical projection which interacts with the conical recesses of the clamping screws. The axes of the internal thread and the transverse bore are arranged so that when one of the clamping screws is tightened, it acts on the clamping bolt and presses an annular surface surrounding the fitting pin against the end face of the tool holder. It has been found that this type of connection has a high degree of installation accuracy and repeatability, guarantees the transmission of a high torque and also ensures a very rigid connection of the parts of the drilling tool to one another. However, since the tool holder itself in the known drilling tool has a steep taper shank with which it can be inserted into the machine tool spindle, there are the disadvantages mentioned at the outset with regard to the connection of the tool holder to the machine tool spindle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschinenspindel und einen hierzu passenden Werkzeughalter der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass eine biegesteife Verbindung zwischen Werkzeugmaschinenspindel und Werkzeughalter geschaffen wird, die die Übertragung eines hohen Drehmomentes ermöglicht, wobei jedoch im Bedarfsfalle wechselweise auch Werkzeughalter mit herkömmlichem Steilkegelschaft in den Spindelkopf einsetzbar sind. The invention has for its object to improve a machine tool spindle and a matching tool holder of the type mentioned in such a way that a rigid connection between the machine tool spindle and the tool holder is created, which enables the transmission of a high torque, but if necessary, tool holders with conventional Steep taper shank can be inserted into the spindle head.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Spindelkopf im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung mit einer zylindrischen zur wechselweisen Aufnahme eines zylindrischen Passzapfens eines zweiten Werkzeughalters versehen ist, deren Durchmesser etwas kleiner ist als der grösste Durchmesser der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung und deren axiale Länge, von der Stirnfläche aus gemessen, kürzer ist, als die axiale Länge der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung, dass der Spindelkopf This is achieved according to the invention in that the spindle head in the region of the frustoconical receiving bore is provided with a cylindrical for alternately receiving a cylindrical fitting pin of a second tool holder, the diameter of which is somewhat smaller than the largest diameter of the frustoconical receiving bore and its axial length, of which Face measured from, is shorter than the axial length of the frusto-conical locating hole that the spindle head

I I.

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im Bereich der zylindrischen Passbohrung zwei diametral gegenüberliegende, radial verlaufende Innengewinde mit je einer mit einem kegelförmigen Ansatz oder einer kegelförmigen Vertiefung versehenen Spannschraube aufweist, dass in einer Querbohrung des Passzapfens ein Spannbolzen radial verschiebbar ist, der an seinen beiden Enden je eine mit den kegelförmigen Ansätzen bzw. Vertiefungen der Spannschrauben zusammenwirkende, kegelförmige Vertiefung bzw. einen kegelförmigen Ansatz aufweist, und dass der Abstand der Achse der Innengewinde von der Stirnfläche etwas grösser ist als der Abstand der Achse der Querbohrung von einer den Passzapfen umgebenden Ringfläche, so dass beim Anziehen einer der Spannschrauben diese auf den Spannbolzen im Sinne eines Aufeinanderpressens von Ringfläche und Stirnfläche einwirkt. in the area of the cylindrical fitting bore two diametrically opposed, radially running internal threads, each with a clamping screw provided with a conical extension or a conical recess, that a clamping bolt is radially displaceable in a transverse bore of the fitting pin, one with the conical extensions at each end or recesses of the clamping screws cooperating, conical recess or a conical extension, and that the distance of the axis of the internal thread from the end face is slightly larger than the distance of the axis of the transverse bore from an annular surface surrounding the fitting pin, so that when tightening one of the Tensioning screws act on the tensioning bolt in the sense of pressing the ring surface and end face together.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, in dem Spindelkopf einer Werkzeugmaschinenspindel sowohl eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung als auch eine zylindrische Passbohrung anzuordnen, so dass wahlweise ein Werkzeughalter mit herkömmlichem Steilkegelschaft oder ein Werkzeughalter mit zylindrischem Passzapfen und darin radial verschiebbar gelagertem Spannbolzen in die Spindel eingesetzt werden kann. Ersteres hat den Vorteil, dass der Benutzer der Werkzeugmaschine für Arbeiten, bei denen keine so hohen Dreh- oder Biegemomente auftreten, er weiterhin seine herkömmlichen Werkzeuge bzw. Werkzeughalter mit Steilkegelschaft verwenden kann. Wahlweise kann er jedoch auch Werkzeuge oder Werkzeughalter der neuen Bauart verwenden, die mit ihrem zylindrischen Passzapfen direkt in der zylindrischen Passbohrung des Spindelkopfes aufgenommen werden können. Hierdurch wird eine besonders biegesteife Verbindung zwischen Spindelkopf und Werkzeughalter bzw. Werkzeug erreicht, die auch die Übertragung hoher Drehmomente ermöglicht. Durch den axialen Versatz der Achsen der Spannschrauben und des Spannbolzens wird dieser nämlich durch die axial wirkenden Kraftkomponenten ebenfalls in axialer Richtung bewegt und presst hierdurch die Ringfläche mit hoher Vorspannkraft an die Stirnfläche des Spindelkopfes. Durch die intensive und gleichmässige Verspannung von Ring- und Stirnfläche wird über diese Flächen bereits ein hoher Anteil der Drehmomente durch Reibschluss übertragen. Der Rest des Drehmomentes wird durch die Spannschrauben und den Spannbolzen übertragen. Wichtig ist ferner, dass die auf das Werkzeug einwirkenden Querkräfte bei guter Anlage der Ringfläche an der Stirnfläche von diesen beiden Flächen auf einen verhältnismässig grossen, dem Spindeldurchmesser entsprechenden Durchmesser übertragen werden. Hierdurch wird eine sehr biegesteife Verbidung zwischen Werkzeugmaschinenspindel und Werkzeughalter erreicht. Damit wird die Bearbeitung noch genauer, das Werkzeug ist weniger schwingungsgefähr-det, es ist möglich, die Maschinenleistung besser auf das Werkzeug zu übertragen, und auch grössere Ausladungen des Werkzeuges sind möglich. Es können damit auch höhere Schnittleistungen und kürzere Bearbeitungszeiten erreicht werden. Ferner ist es von Vorteil, dass alle an der Verspannung beteiligten Elemente, die eventuell bei häufigem Werkzeugwechsel einem Verschleiss unterworfen sein könnten, nämlich die Spannschrauben und der Spannbolzen, ohne weiteres austauschbar sind. The invention is therefore based on the idea of arranging both a truncated cone-shaped receiving bore and a cylindrical fitting bore in the spindle head of a machine tool spindle, so that either a tool holder with a conventional steep taper shank or a tool holder with a cylindrical fitting pin and a radially displaceable clamping bolt are inserted into the spindle can. The former has the advantage that the user of the machine tool can continue to use his conventional tools or tool holder with steep taper shank for work in which no such high turning or bending moments occur. Optionally, however, he can also use tools or tool holders of the new type, which can be accommodated directly in the cylindrical fitting bore of the spindle head with their cylindrical fitting pin. This results in a particularly rigid connection between the spindle head and the tool holder or tool, which also enables the transmission of high torques. Due to the axial offset of the axes of the tensioning screws and the tensioning bolt, this is also moved in the axial direction by the axially acting force components and thereby presses the ring surface with a high preload force against the end face of the spindle head. Due to the intensive and uniform tensioning of the ring and end faces, a high proportion of the torques are already transmitted by friction. The rest of the torque is transmitted through the clamping screws and the clamping bolt. It is also important that the transverse forces acting on the tool are transferred from these two surfaces to a relatively large diameter corresponding to the spindle diameter when the ring surface is in good contact with the end surface. This results in a very rigid connection between the machine tool spindle and the tool holder. This makes machining even more precise, the tool is less susceptible to vibrations, it is possible to better transfer the machine performance to the tool, and larger tool overhangs are also possible. It can also achieve higher cutting performance and shorter machining times. Furthermore, it is advantageous that all elements involved in the bracing, which could possibly be subject to wear if the tool is changed frequently, namely the tensioning screws and the tensioning bolt, can be easily replaced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the dependent claims.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in folgendem näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel teilweise im Längsschnitt, FIG. 1 shows a first exemplary embodiment, partly in longitudinal section,

666213 666213

Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel teilweise im Längsschnitt, FIG. 2 shows a second exemplary embodiment, partly in longitudinal section,

Figur 3 die erfindugnsgemässe Werkzeugmaschinenspindel mit eingesetztem, herkömmlichen Steilkegelschaft. Figure 3 shows the machine tool spindle according to the invention with the conventional taper shank inserted.

Die Werkzeugmaschinenspindel 1 ist drehbar im Spindelstock 2 gelagert. An ihrem Spindelkopf la weist die Werkzeugmaschinenspindel eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3a, 3b auf. Diese kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3a, 3b ist entsprechend DIN 2079 bzw. der entsprechenden ISO-Norm ausgebildet. Die Aufnahmebohrung 3a ist von einer ebenen, senkrecht zur Spindelachse A verlaufenden, ringförmigen Stirnfläche 4 umgeben. The machine tool spindle 1 is rotatably mounted in the headstock 2. On its spindle head 1 a, the machine tool spindle has a truncated cone-shaped receiving bore 3a, 3b. This frustoconical receiving bore 3a, 3b is designed in accordance with DIN 2079 or the corresponding ISO standard. The receiving bore 3a is surrounded by a flat, annular end face 4 which runs perpendicular to the spindle axis A.

Im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b weist der Spindelkopf la eine koaxiale, zylindrische Passbohrung 5 auf. Der Durchmesser D dieser Passbohrung 5 ist etwas kleiner als der grösste Durchmesser Dl der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b. Die axiale Länge L der Passbohrung 5, gemessen von der Stirnfläche 4 aus, ist kürzer als die axiale Länge LI der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b. In the area of the frustoconical receiving bore 3a, 3b, the spindle head la has a coaxial, cylindrical fitting bore 5. The diameter D of this fitting bore 5 is somewhat smaller than the largest diameter D1 of the frustoconical receiving bore 3a, 3b. The axial length L of the fitting bore 5, measured from the end face 4, is shorter than the axial length LI of the frustoconical receiving bore 3a, 3b.

Der Durchmesser D der zylindrischen Passbohrung muss so gewählt werden, dass zwischen der Stirnfläche 4 und dem -Beginn der zylindrischen Passbohrung 5 ein in axialer Richtung genügend langer Abschnitt 3a der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b verbleibt, der zu einer sicheren Abstützung des in Figur 3 dargestellten Steilkegelschaftes 6 geeignet ist. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, wenn der Durchmesser D der zylindrischen Passbohrung 5 etwa 4—10%, vorzugsweise etwa 6,5%, kleiner ist, als der grösste Durchmesser Dl der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung. Bei einem ISO-50-Steilkegel beträgt der grösste Durchmesser Dl der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b 69,85 mm. Wählt man den Durchmesser D der zylindrischen Passbohrung 5 mit 65,5 mm, so hat der Abschnitt 3a der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b eine axiale Länge von etwa 14,9 mm. Dies ist für eine gute AbStützung des vorderen Endes des Steilkegelschaftes 6 ausreichend. The diameter D of the cylindrical fitting bore must be selected so that between the end face 4 and the beginning of the cylindrical fitting bore 5 there remains a section 3a of the frustoconical receiving bore 3a, 3b which is sufficiently long in the axial direction and which serves to securely support the one shown in FIG Steep taper shaft 6 is suitable. It has proven to be expedient if the diameter D of the cylindrical fitting bore 5 is approximately 4-10%, preferably approximately 6.5%, smaller than the largest diameter D1 of the frustoconical receiving bore. In the case of an ISO 50 steep taper, the largest diameter Dl of the truncated cone-shaped receiving bore 3a, 3b is 69.85 mm. If one chooses the diameter D of the cylindrical fitting bore 5 with 65.5 mm, the section 3a of the frustoconical receiving bore 3a, 3b has an axial length of approximately 14.9 mm. This is sufficient for good support of the front end of the steep taper shaft 6.

Damit auch das hintere Ende des Steilkegelschaftes 6 in dem Spindelkopf la abgestützt wird, darf sich die Passbohrung 5 nicht über die volle Länge LI der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung erstrecken. Die axiale Länge L der Passbohrung 5 soll von der Stirnfläche aus gemessen etwa ]jj bis 2/3 der axialen Länge LI der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung betragen. Auf diese Weise verbleibt ein Abschnitt 3b der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b, welcher eine ausreichende Abstützung des hinteren Endes des Steilkegelschaftes 6 gewährleistet. So that the rear end of the steep taper shank 6 is supported in the spindle head la, the fitting bore 5 must not extend over the full length LI of the frustoconical receiving bore. The axial length L of the fitting bore 5, measured from the end face, should be approximately] jj to 2/3 of the axial length LI of the frustoconical receiving bore. In this way, a section 3b of the frustoconical receiving bore 3a, 3b remains, which ensures adequate support of the rear end of the steep taper shank 6.

Der Spindelkopf la weist ferner im Bereich der zylindrischen Passbohrung 5 zwei diametral gegenüberliegende, radial verlaufende Innengewinde 7, 8 auf, in denen je eine Spannschraube 9,10 radial verschraubbar ist. Die Spannschraube 9 weist einen kegelförmigen Ansatz 9a auf und die Spannschraube 10 eine kegelstumpfförmige Vertiefung 10a. Die Achse AI der Innengewinde 7, 8 weist von der Stirnfläche 4 einen Abstand al auf. The spindle head la also has in the area of the cylindrical fitting bore 5 two diametrically opposite, radially extending internal threads 7, 8, in each of which a clamping screw 9, 10 can be screwed radially. The clamping screw 9 has a conical extension 9a and the clamping screw 10 has a truncated cone-shaped recess 10a. The axis AI of the internal thread 7, 8 is at a distance al from the end face 4.

Der Werkzeughalter 11 weist einen in die Passbohrung 5 mit sehr geringem Spiel (praktisch spielfrei) passenden, zylindrischen Passzapfen 12 auf. Der Werkzeughalter 11 trägt an seinem freien Ende IIa beispielsweise einen Bohrkopf, ein Ausdrehwerkzeug, einen Fräser, eine Reibahle od.dgl., die fest oder auswechselbar, gegebenenfalls auch unter Zwischenschaltung von Zwischenstücken mit dem Werkzeughalter 11 verbunden sind. The tool holder 11 has a cylindrical fitting pin 12 which fits into the fitting bore 5 with very little play (practically without play). The tool holder 11 carries at its free end IIa, for example, a drill head, a boring tool, a milling cutter, a reamer or the like, which are connected to the tool holder 11 in a fixed or exchangeable manner, optionally also with intermediate pieces.

In dem Passzapfen 12 ist eine Querbohrung 13 vorgesehen, in welcher ein zylindrischer Spannbolzen 14 radial verschiebbar gelagert ist. Dieser Spannbolzen 14 weist an seinem einen Ende einen kegelförmigen Ansatz 14a auf, mit A transverse bore 13 is provided in the fitting pin 12, in which a cylindrical clamping bolt 14 is mounted so as to be radially displaceable. This clamping bolt 14 has at one end a conical extension 14a, with

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welchem er in die kegelstumpfförmige Vertiefung 10a eingreift und an seinem anderen Ende eine kegelstumpfförmige Vertiefung 12b, in welche der kegelförmige Ansatz 9a eingreift. Der Abstand a2 der Achse A2 der Querbohrung 13 ist etwas kleiner als der oben definierte Abstand al. which it engages in the frustoconical recess 10a and at its other end a frustoconical recess 12b into which the conical projection 9a engages. The distance a2 of the axis A2 of the transverse bore 13 is slightly smaller than the distance al defined above.

Der Werkzeughalter 11 Lann ferner von einem HuLlmii-telzufuhrring umgeben sein, der bei rotierendem Werkzeughalter 11 ortsfest angeordnet ist. Über diesen Kühlmittelring wird der Axialbohrung 15a des Werkzeughalters Kühlflüssigkeit zugeführt, die bis zu den Schneiden des Werkzeuges weitergeleitet wird. The tool holder 11 can also be surrounded by a HuLlmii-telzufuhrring, which is arranged stationary when the tool holder 11 is rotating. Coolant is supplied to the axial bore 15a of the tool holder via this coolant ring and is passed on to the cutting edges of the tool.

Zum Werkzeugwechsel braucht lediglich die Spannschraube soweit gelöst zu werden, dass das vordere Ende ihres kegelförmigen Ansatzes 9a nicht mehr in die Passbohrung 5 eintaucht. Der Spannbolzen 14 kann sich dann in der Querbohrung 13 soweit verschieben, dass sein kegelförmiges Ende 14a aus der kegelförmigen Vertiefung 10a austritt und nunmehr der Werkzeughalter 11 nach links vom Spindelkopf la entfernt werden kann. To change the tool, only the clamping screw needs to be loosened to such an extent that the front end of its conical extension 9a no longer plunges into the fitting bore 5. The clamping bolt 14 can then move in the transverse bore 13 to such an extent that its conical end 14a emerges from the conical recess 10a and the tool holder 11 can now be removed to the left of the spindle head 1a.

Daraufhin wird der Werkzeughalter 11 eines anderen Werkzeuges mit seinem Passzapfen 12 in die Passbohrung 5 eingesetzt. Der Abschnitt 3a der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3a, 3b erleichtert das Einführen des Passzapfens 12. da sich der Abschnitt 3a vom Durchmesser D der Passbohrung 5 zu dem Durchmesser Dl nach aussen hin erweitert. Wird nunmehr die Spannschraube 9 in dem Gewinde 7 radial nach innen verschraubt, so verschiebt ihr kegelförmiger Ansatz 9a den Spannbolzen 14 radial, so dass sein kegelförmiger Ansatz 14a wieder in die Vertiefung 10a der Spannschraube 10 eingreift. Die radial wirkende Spannkraft der Spannschraube 9 erzeugt an der Spannschraube 10 eine entgegengesetzt gerichtete gleich grosse Reaktionskraft. Durch den axialen Versatz der Achsen AI und AI erzeugt jede der beiden Spannschrauben 9, 10 eine gleich grosse axial gerichtete Kraftkomponente. Demzufolge erzeugt die Spannkraft der Spannschraube 9 bei einem Kegelwinkel von 90 eine Verdoppelung der Spannkräfte und drückt die Ringfläche 16 des Werkzeughalters 11 mit einer Kraft, die zweimal so gross ist wie die radial gerichtete Spannkraft an die ringförmige Stirnfläche 4 an. Wie man aus Figur 1 erkennen kann, ist der Aussendurchmesser der Ringfläche 16 genauso gross wie der Aussendurchmesser der Stirnfläche 4, welcher in etwa dem Durchmesser des Spindelkopfes la entspricht. Der Werkzeughalter 11 wird also auf sehr breiter Basis über die Flächen 16, 4 an dem Spindelkopf la abgestützt, was für eine schwingungsarme und biegesteife Verbindung zwischen beiden Teilen von wesentlicher Bedeutung ist. The tool holder 11 of another tool is then inserted with its fitting pin 12 into the fitting hole 5. The section 3a of the frustoconical receiving bore 3a, 3b facilitates the insertion of the fitting pin 12. since the section 3a widens outwards from the diameter D of the fitting bore 5 to the diameter Dl. If the clamping screw 9 is now screwed radially inward in the thread 7, its conical extension 9a displaces the clamping bolt 14 radially, so that its conical extension 14a engages again in the recess 10a of the clamping screw 10. The radially acting clamping force of the clamping screw 9 generates an oppositely directed, equally large reaction force on the clamping screw 10. Due to the axial offset of the axes AI and AI, each of the two clamping screws 9, 10 generates an axially directed force component of the same size. Accordingly, the clamping force of the clamping screw 9 generates a doubling of the clamping forces at a cone angle of 90 and presses the annular surface 16 of the tool holder 11 against the annular end face 4 with a force that is twice as great as the radially directed clamping force. As can be seen from Figure 1, the outer diameter of the annular surface 16 is the same size as the outer diameter of the end face 4, which corresponds approximately to the diameter of the spindle head la. The tool holder 11 is thus supported on the spindle head la on a very wide basis via the surfaces 16, 4, which is essential for a low-vibration and rigid connection between the two parts.

Die Verwendung von je einer Spannschraube 9 mit kegelförmigem Ansatz 9a und einer Spannschraube 10 mit kegelförmiger Vertiefung 10a, sowie mit einem entsprechenden Spannbolzen 14, der an seinem einen Ende einen kegelförmigen Ansatz 14a und an seinem anderen Ende eine kegelförmige Vertiefung 14b aufweist, hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erwiesen. Gegebenenfalls könnte die Anordnung aber auch so getroffen sein, dass beide Spannschrauben mit je einer kegelförmigen Vertiefung versehen sind und der Spannbolzen dementsprechend an beiden Enden je einen kegelförmigen Ansatz aufweist. Umgekehrt könnten beide Spannschrauben auch mit kegelförmigen Ansätzen versehen sein, während der Spannbolzen beidseitig kegelförmige Vertiefungen aufweist. The use of a clamping screw 9 with a conical extension 9a and a clamping screw 10 with a conical recess 10a, as well as with a corresponding clamping bolt 14, which has a conical extension 14a at one end and a conical recess 14b at its other end, has become a reality proven to be particularly advantageous in practice. If necessary, the arrangement could also be such that both clamping screws are each provided with a conical recess and the clamping bolt accordingly has a conical extension at both ends. Conversely, both clamping screws could also be provided with conical projections, while the clamping bolt has conical depressions on both sides.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spindelkopf la samt Aufnahmebohrung 3a, 3b und Passbohrung 5 genauso ausgestaltet wie bei dem in Figur 1 In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the spindle head 1 a, including the receiving bore 3 a, 3 b and fitting bore 5, is configured in exactly the same way as that in FIG. 1

li ii dargestellten Ausführungsbeispiel. Auch der Werkzeughalter 11' ist an seinem, dem Spindelkopf la zugekehrten Ende genauso ausgestaltet, wie der Werkzeughalter 11, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind und obige Beschreibung sinngemäss zutrifft. An seinem vorderen Ende weist jedoch der Werkzeughalter 11' eine Passbohrung 17 auf und im Bereich dieser Passbohrung zwei diametral gegenüberliegende Innengewinde 18, 19. In diese Innengewinde 18,19 sind Spannschrauben einschraubbar, welche den Spannschrauben 9, 10 entsprechen. Der Durchmesser Dl der Passbohrung 17 ist so gewählt, dass in sie der nicht dargestellte Passzapfen eines entsprechend der DE-PS 31 08 439 ausgebildeten Bohrkopfes, Ausdrehwerkzeuges, Fräswerkzeuges oder auch der Passzapfen eines gegebenenfalls zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeughalter einzusetzenden Zwischenstückes eingreift. Der Werkzeughalter 11' dient sozusagen als Adapter zwischen der erflndungsgemässen Werkzeugmaschinenspindel und Werkzeugen entsprechend der DE-PS 31 08 439, deren Anschlussmasse in der Zwischenzeit festgelegt worden sind. Der Werkzeughalter 11' mit seinem Kühlmittelzufuhrring 15 hat weiterhin den Vorteil, dass ein und derselbe Werkzeughalter 11' und ein und derselbe Kühlmittelzufuhrring zum Anschluss verschiedener Werkzeuge verwendet werden kann, die eine interne Kühlmittelzufuhr zu den Schneiden aufweisen. li ii illustrated embodiment. At its end facing the spindle head 1 a, the tool holder 11 'is also configured in the same way as the tool holder 11, which is why the same reference numerals have been used and the above description applies analogously. At its front end, however, the tool holder 11 'has a fitting bore 17 and two diametrically opposed internal threads 18, 19 in the region of this fitting bore. Tensioning screws which correspond to the tensioning screws 9, 10 can be screwed into this interior thread 18, 19. The diameter D1 of the fitting bore 17 is selected so that the fitting pin, not shown, of a drilling head, boring tool, milling tool, or the fitting pin of an intermediate piece which may be inserted between the tool and the tool holder, engages in accordance with DE-PS 31 08 439. The tool holder 11 'serves, so to speak, as an adapter between the machine tool spindle according to the invention and tools according to DE-PS 31 08 439, the connecting dimensions of which have been determined in the meantime. The tool holder 11 'with its coolant supply ring 15 also has the advantage that one and the same tool holder 11' and one and the same coolant supply ring can be used to connect various tools which have an internal coolant supply to the cutting edges.

Anhand der Figur 3 ist schliesslich dargestellt, wie ein Werkzeug mit einem bekannten Werkzeughalter 20 mit Steilkegelschaft entsprechend DIN 2080 an der erflndungsgemässen Werkzeugmaschinenspindel befestigt werden kann. Zu diesem Zweck werden die Spannschrauben 9,10 entfernt und die beiden üblichen, diametral gegenüberliegenden Mitnehmer 21 in entsprechende Nuten 22 eingesetzt, die in der Stirnfläche 4 in bekannter Weise eingelassen sind. Die Mitnehmer 21 greifen in Nuten 23 ein, die im Mitnehmerflansch 10a des Werkzeughalters 20 vorgesehen sind. Der Steilkegelschaft 6 wird durch eine mit einem Gewinde in den Steilkegelschaft eingreifende Zugstange 25 oder eine (nicht dargestellte) federbelastete Spannzange in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3a, 3b eingezogen und stützt sich dann an ihren Abschnitten 3a und 3b ab. Zur Kühlmittelzufuhr kann ein den Werkzeughalter konzentrisch umgebender Kühlmittelzufuhrring 26 dienen. Finally, FIG. 3 shows how a tool can be attached to the machine tool spindle according to the invention using a known tool holder 20 with steep taper shank in accordance with DIN 2080. For this purpose, the clamping screws 9, 10 are removed and the two conventional diametrically opposite drivers 21 are inserted into corresponding grooves 22, which are embedded in the end face 4 in a known manner. The drivers 21 engage in grooves 23 which are provided in the driver flange 10a of the tool holder 20. The steep taper shank 6 is drawn into the frustoconical receiving bore 3a, 3b by a pull rod 25 engaging with a thread in the steep taper shank or a spring-loaded collet (not shown) and is then supported on its sections 3a and 3b. A coolant supply ring 26, which concentrically surrounds the tool holder, can serve to supply coolant.

Abschliessend sei noch erwähnt, dass der Werkzeughalter 11' anstelle der Passbohrung 17 auch einen zweiten, nach vorne vorstehenden Passzapfen mit einer Querbohrung und einem darin angeordneten Spannbolzen aufweisen könnte. Ein derartig ausgebildeter Werkzeughalter ist dann zur Aufnahme von Werkzeugen geeignet, die in kinematischer Umkehrung des in der DE-PS 31 08 438 offenbarten Prinzips anstelle eines Passzapfens eine Passbohrung mit zwei diametral gegenüberliegenden Innengewinden aufweisen. Es wurde bereits vorgeschlagen, derartige Werkzeuge in Kombination mit Werkzeugwechselvorrichtungen zu verwenden. Finally, it should also be mentioned that the tool holder 11 'could also have a second, forwardly projecting locating pin with a transverse borehole and a clamping bolt arranged in it instead of the locating bore 17. Such a tool holder is then suitable for holding tools which, in a kinematic reversal of the principle disclosed in DE-PS 31 08 438, have a fitting hole with two diametrically opposed internal threads instead of a fitting pin. It has already been proposed to use such tools in combination with tool changing devices.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

m io PATENT CLAIMS

1. machine tool spindle and matching tool holder, which has on its spindle head a truncated cone-shaped receiving bore for receiving a steep taper shank of a first tool holder and an annular end face surrounding the receiving bore, characterized in that the spindle head (la) in the region of the frustoconical receiving bore (3a, 3b) is provided with a cylindrical fitting bore (5) for alternately receiving a cylindrical fitting pin (12) of a second tool holder (11, 11 '), the diameter (D) of which is slightly smaller than the largest diameter (D1) of the frustoconical receiving bore (3a , 3b) and their axial length (L), measured from the end face (4), is shorter than the axial length (LI) of the frustoconical receiving bore (3a, 3b) that the spindle head (la) in the area of the cylindrical fitting bore ( 5) two diametrically opposite, radially running internal threads (7, 8), each with a conical shape etz (9a) or a conical recess (10a) provided clamping screw (9, 10) that in a transverse bore (13) of the fitting pin (12) a clamping bolt (14) is radially displaceable, one at each end with the has conical projections (9a) or depressions (10a) of the clamping screws (9, 10) interacting, conical depression (14a) or a conical projection (14b), and that the distance (a1) between the axis (AI) of the internal thread ( 7, 8) from the end face (4) is slightly larger than the distance (a2) of the axis (A2) of the transverse bore (13) from an annular surface (16) surrounding the fitting pin (12), so that when one of the tensioning screws ( 9, 10) this acts on the clamping bolt (14) in the sense of pressing the ring surface (16) and end face (4) together.

2. Machine tool spindle and matching tool holder according to claim 1, characterized in that the diameter (D) of the cylindrical fitting bore (5) is about 4 to 10%, preferably about 6.5%, smaller than the largest diameter (Dl) of the frustoconical Location hole (3a, 3b).

3. Machine tool spindle and matching tool holder according to claim 1 or 2, characterized in that the axial length (L) of the fitting bore (5) from the end face (4) measured about V2 to 2h the axial length (LI) of the frustoconical receiving bore ( 3a, 3b).