DD271662A1 - Spanendes, umlaufendes und automatisch wechselbares werkzeug fuer die feinbearbeitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein spanendes, umlaufendes und automatisch wechselbares Werkzeug fuer die Feinbearbeitung. Die Erfindung ist anwendbar an sogenannten Basishaltern von automatisch zu wechselnden Werkzeugen fuer die Feinbearbeitung, insbesondere bei der Fertigung der Qualitaet IT 6 und kleiner. Das Werkzeug wird erfinderisch so verbessert, dass der Zentrierring (4) an seinem Umfang erhabene und dem Steilkegel (1.1) der Arbeitsspindel (1) formadaequate Spannflaechen (4.1; 4.2) aufweist und eine der Spannflaechen (4.2) auf einem Federsegment (4.3) des Zentrierringes (4) angeordnet ist, wobei der Zentrierring (4) im ungespannten Zustand des Werkzeuges ein Exzenter ist. Dadurch wird eine exakt reproduzierbare Zentrierung des Werkzeuges im Steilkegel der Arbeitsspindel bewirkt bei Vermeidung einer Verkippung und seitlichen Verschiebung der Schneide des Werkzeuges. Fig. 1

Description

27 t

Titel der Erfindung

Spanendes, umlaufendes und automatiecn wechselbares Werkzeug für die Feinbearbeitung

Anwendungegebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar an sogenannten Basishaltern von automatisch zu wechselnden Werkzeugen für die Feinbearbeitung, mit denen die Werkzeuge in den Steilkegeln der Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen aufgenommen werden, insbesondere bei der Fertigung der Qualität IT 6 und kleiner·

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist allgemein bekannt, zur Aufnahme eines Werkzeuges in einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einen Steilkegel 7 ι 24 in Verbindung mit einer automatischen Spanneinrichtung zu verwenden· Den Anforderungen bezüglich einer hohen Genauigkeit und guten Reproduzierbarkeit der Lage der Werkzeuge nach dem Einwechseln beim Fertigen von Qualitäten IT 6 und kleiner genügt diese Koppelstelle nicht· Ee treten beispielsweise infolge von verkippten Einwechsellagen Ourchmeseerabweichungen beim Ausbohren auf, da sich der durchmeaeerbestlernende Abstand der Schneidenspitze zur Drehachse der Kombination Werk&eug/Arbeitsepindel änderte Auch für das Feinfräsen wirkt sich die Werkzougverkippung in Maßabweichungen und schlechter Oberflächenqualität aus«

In der US-PS 3 554 080, Int« Cl« B 23 C 9/00, wird die mögliche Verkippung des Werkzeuges durch die Plananlage eines Bundes dee Werkzeuggrundkörpers an der Spindelstirn der Arbeitespindel der Werkzeugmaschine reduziert«

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Dadurch wird jedoch nur die Richtung des Werkzeuggrund» körpers bestimmt* Die Zentrierung erfolgt durch einen kegelstumpfföraigen Ring« der auf einem zylindrischen Zapfen am Ende des Werkzeuggrundkörpers verschiebbar angeordnet ist und durch eine geringe Federkraft in den Steilkegel der Arbeitsspindel gedrückt wird· Der Mangel dieser Lösung ist, daß die Zentrierung bei seitlichem Kraftangriff aufgehoben Wird, da der Steilkegel 7x24 nicht selbsthemmend ist und die geringe Federkraft, die den Ring hält-, diesen nicht in der erforderlichen Lage halten kann«

Das Patent DE 34 06 498 C 1, Int· CIo B 23 Q 3/12, offenbart ebenfalls ein Werkzeug mit einem an der Spindel» stirn der Arbeitsspindel plananliegendem Bund zur Richtungsorientierung und einem zylindrischem Zapfen, der in der Arbeitsspindel in einer Bohrung aufgenommen wird, zur Zentrierung* Das erforderliche Spiel zwischen Zapfen und Bohrung ist zwar sehr klein« garantiert aber nicht die notwendige Zentriergenauigkeit für die Fertigung von Qualitäten IT 6 und kleiner· Dagegen erschwert es das Einführen des Werkzeugschaftes in die Arbeitsspindel beim automatischen Werkzeugwechsel*

Auch aus dem Schutzrecht DE 25 26 902 B2, Int* Cl* B 23 Q 3/157, ist ein Werkzeug bekannt geworden, bei dem zur Richtungsorientierung ein an der Spindelstirn der Arbeitsspindel plananliegender Bund verwendet wird* Die Zentrierung erfolgt durch einen am Werkzeuggrundkörper angebrachten und in vier Segmente geteilten Kurzkegel, der nach dessen Einsetzen im entsprechenden Gegenformelement der Arbeitsspindel durch ein spezielles Zugstuck aufgeweitet wird und somit das Werkzeug

zentriert« Verbunden mit dieser Lösung ist eine speziel» Ie Gestaltung der Arbeitsspindel und der Werkzeugspanneinrichtung· des Werkzeugmagazins und der Werkzeugzuführung zur Arbeitsspindel für den automatischen Werkzeugwechsel· Diese Lösung ist für die übliche Steilkegelkoppoletelle und zugehörige Werkzeugmagazine und -wechsler nicht anwendbar«

Ziel der Erfindung

Oaa Ziel der Erfindung ist eine Erhöhung des Gebrauchewertes der Kombination Werkzeug/Arbeitsspindel·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug nach der Art des Oberbegriffes des 1· Patentanspruches erfinderisch so a:u verbessern, daß eine exakte reproduzierbare Zentrierung des Werkzeuges im Steilkegel der Ar» beitsspindel realisiert wird bei damit einhergehender Vermeidung einer Verkippung und seitlichen Verschiebung der Schneide des Werkzeuges, um damit die Fertigung der Qualität IT 6 und kleiner mit automatischem Werkzeugwechsel zu ermöglichen¹· bei bleibender Verwendbarkeit des Werkzeuges für die üblichen Steilkegel-Werkzeugaufnahmen der Arbeitespindeln,- die Werkzeugmagazine sowie -wechseleinrichtungen und umgekehrt» also alle diese Einrichtungen für das Werkzeug.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zentrierring an seinem Umfang erhabene und dem Steilkegel der Arbeitsspindel formadäquate Spannflächen aufweist und eine der Spannflächen auf einem Federsegment des Zentrierringes angeordnet ist·, wobei der Zentrierring im ungespannten Zustand des Werkzeuges ein Exzenter ist·

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Die Wirkungeweise ist folgende) Oer Zentrierring mit sei» nen erhabenen, vorzugsweise drei« Spannflächen ersetzt die Kompaktzentrierung mittels Kegel- oder Zylinderformschluß· Die entsprechenden Spannflächen im Steilkegel der Arbeitsspindel werden nicht mit der sonst üblichen hohen Spannkraft belastet, sondern nur durch die Kraft des Federsegmentes des Zentrierringes« Diese Kraft entsteht im gespannten Zustand des Werkzeuges durch das Einfedern des Federsegmentes von seiner Exzentrizität im ungespannten Zustand auf die Kreis form im gespannten Zustand· Diese gewollte Exzentrizität entsteht dadurch, daß vor dem Umfangsschleifen des Zentrierringes mittels einer radial angeordneten Schraube das Federsegment zur Mitte des Zentrierringes hin gedrückt wird« Nach dem Rundschleifen des Zentrierringes wird die Schraube entfernt, wodurch das Federsegment auffedert und ein ungespannt-exzentrischer Zentrierring entsteht·

Die Zentrierung erfolgt an Stützpunkten im Steilkegel der Arbeitsspindel, die bei der Spannung von Werkzeugen mit Kompakteteilkegel, beispielsweise Schruppwerkzeuge, durch in den Kompaktsteilkegel lageadäquat eingearbeitete Taschen freibleiben· Demzufolge unterliegen diese Stützpunkte im Steilkegel der Arbeitsspindel keinem Verschleiß durch Schmutz und Späne« Die Reproduzierbarkeit der Werkzeuglage wird auch noch durch dib relativ kleinen Spannflächen gegenüber einem Kompaktsteilkegel oder Zylinder erhöht, weil die Wahrscheinlichkeit der Verschmutzung der Spannflächen und damit von Wechselfehlern linear mit ihrer Größe zunimmt«

Die Zentrierwirkung dieser Stützpunktanlago, vorzugsweise eine Droipunktanlage, ist entsprechend der zulässigen Toleranz der Spindelplanfläche von - 0,4 mm mit einem repro· duzierbarem systematischen Fehler behaftet·

Dieser Fehler wird ein Fehler 2· Ordnung, wenn der Schnei· deneineatz parallel zu der Verbindungegeraden der beiden starren Spannflächen des Zentrierringes verstellbar angeordnet wird« Er wird dadurch vernachläaeigbar klein·

axiale Verschiebung >> * 0,4 mm 0,8 mm Steilkegel 7 ι 24 bezogen auf Durchmesser 3,5 t 24 bezogen auf Radius R

Höhenversatz - & 0,12 mm

Dadurch ergibt sich ein durch den seitlichen Versatr: fehlerbehafteter Radius R* des Werkzeuges«

+ 0,12

2 '

für R 10 mm ergibt sich R' ft* 10,0007 mm für R « 100 mm ergibt sich R¹^lOO,00007 mm

Au3führung8beispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfütoiungsbeispiel näher erläutert* In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Figur 1 den Axlalschnitt eines erfindungsgemäßen Werkzeuges im gespannten Zustand gemäß Schnitt 1 - I nach Figur 2,

Figur 2 die Ansicht Z gemäß Figur 1 ohne Arbeitsspindel und

Figur 3 ein komplementäres Werkzeug mit Kompaktsteilkegel und Taschen im Steilkeg^iο

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Cn einer Arbeitsspindel 1 einer nicht dargestellten Werk» zeugmaechine ist in ihren Steilkegel 1*1 ein sogenannter Baeiahalter eines Werkzeuges gespannt« Ein Werkzeuggrundkörper 2 liegt mit einem plananliegeλ-dem Bund 2*1 an einer Spindelstirn 1·2 der Arbeitsspindel

1 an· Im Steilkegel 1«1 der Arbeitsspindel 1 sitzt ein zylindrischer Schaft 2*2 des Werkzeuggrundkörpers 2« Am Ende dc3 zylindrischen Schaftes 2«2 ist ein Spannknauf 3 eingeschraubt, der von Spannzangen einer nicht dargestellten Spann- und Löseeinrichtung hintergriffen und damit das Werkzeug in die Arbeitsspindel 1 eingezogen wird«

Auf dem zylindrischen Schaft 2*2 des Werkzeuggrundkörpers

2 sitzt ein Zentrierring 4« der mittels achsparalleler Schrauben 5 am Bund 2*1 des Werkzeuggrundkörpers 2 befestigt ist· Der Zentrierring 4 weist an seinem Umfang drei um je 120° versetzte erhabene und dem Steilkegel 1*1 der Arbeitsspindel 1 formadäquate Spannflächen auf, wobei zwei davon als β tarre Spannflächen 4·1 und eine als federnde Spannfläche 4*2 ausgebildet sind· Die federnde Spannfläche 4«2 ist auf einem Federsegment 4_O3 des Zentrierringes 4 angeordnet« Daβ Federsegment 4.3 des Zentrierringes 4 ist im Radialschnitt desselben mittels eines Schlitzes 4«4 nach Art einer Sehne gestaltet« Parallel zur Verbindungsgeraden der beiden starren Spannflächen 4*1 des Zentrierringes 4 ist ein Schneideneinsatz 6 am Werkzeuggrundkörper 2 verstellbar angeordnet«

Fig« 3 zeigt ein komplementäres Werkzeug mit Kompakteteilkegel 7, beispielsweise ein Schruppwerkzeug, bei dem in den Kompaktsteilkegel 7 drei zu den drei Spannflächen 4«1; 4*2 des Zentrierringes 4 des erfindungsgemäßen Werkzeuges lageadäquate Taschen 7«1 eingearbeitet sind« Bei diesen Werkzeugen wird zwischen dem Bund und der Spindelstirn 1«2 der Arbeitsspindel 1 ein Dichtring S vorgesehen, damit für das erfindungsgemäße Werkzeug mit dem plananliegenden Bund 2·! saubere Anlagebedingungen gewährleistet sind«

Claims (4)

1. 27 \662

   Patentansprüche

   Spanendes, umlaufendes und automatisch wechselbares Werkzeug für die Feinbearbeitung, bestehend aus einem Werkzeuggrundkörper mit einem an einer Spindelstirn einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine plananliegendem Bund und einem im Steilkegel der Arbeitsspindel befindlichen zylindrischen Schaft, einem auf deJi zylindrischen Sohaft koaxial angeordneten und a« Bucid den Wer^zeuggrundkörpers befestigten Zentrierring, einem Spannknauf und einen Schneideneinsatzj gekennzeichnet dadurch,

   daß der Zentrierring (4) an seinem Umfang erhabene und dem Steilkegel (1*1) der Arbeitsspindel (1) formadäquate Spannflächen (4«1| 4*2) aufweist und eine der Spannflächen (4*2) auf einem Federsegment (4₀3) des Zentrierringes (4) angeordnet ist, wobei der Zentrierring (4) im ungespannten Zustand des Werkzeuges ein Exzenter is to
2. 2« Werkzeug nach Anspruch 1,
   gekennzeichnet dadurch,
   daß der Zentrierring (4) an seinem Umfang drei Spannflächen (4·1; 4*2) aufweist, die um jeweils 120° versetzt sind·
3. 3· Werkzeug nach den Ansrrüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch,

   daß parallel zur Verbindungsgeraden der beiden starren Spannflächen (4*1) der Schneideneinsatz (S) verstellbar angeordnet ist·
4. 4« Werkzeug nach Anspruch 1,
   gekennzeichnet dadurch,

   daß das Federsegment (4,3) des Zentrierringes (4) im Radialschnitt desselben mittels Schlitz (4.4) nach Art einer Sehne gestaltet ist·

   Hierzu 3SeIUb ieio