DD284631A5

DD284631A5 - Mitnehmerelemente zur uebertragung eines drehmomentes von einem werkzeughalter auf einen werkzeugkopf

Info

Publication number: DD284631A5
Application number: DD32919589A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Ender; Eberhard Dressel; Erhard Gratz; Rudi Holland-Moritz; Kurt Keller; Dietmar Kuerschner; Detlef Luetzkendorf; Gerd-Werner Oechsner; Hermann Reinhardt
Original assignee: Forschungszentrum Der Werkzeugindustrie,Dd
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1990-11-21
Also published as: SE9001969L; DE4015514A1; SE9001969D0

Abstract

Die Erfindung betrifft Mitnehmerelemente zur UEbertragung eines Drehmomentes von einem Werkzeughalter auf einen Werkzeugkopf, insbesondere fuer modulare Werkzeugsysteme zum Drehen, Bohren und Fraesen, bestehend aus unmittelbar hinter dem Werkzeugkopf an dessen Aufnahmezapfen unter Bildung eines Mitnehmerprofiles angeordneten Mitnehmerflaechen und einer entsprechend ausgebildeten Mitnehmerausnehmung an der Muendung der Aufnahmebohrung des Werkzeughalters. Die Mitnehmerflaechen (7, 1.1 und 16, 16.1) am Aufnahmezapfen (2) und in der Mitnehmerausnehmung (15) des Werkzeughalters (12) sind gemaesz der Erfindung bogenfoermig, vorzugsweise kreisbogenfoermig ausgebildet und rosettenartig angeordnet. Fig. 1{Werkzeughalter; Werkzeugkopf; Werkzeugsystem, modular; Drehmoment; Mitnehmerelemente; Mitnehmerflaechen; Aufnahmebohrung; Aufnahmezapfen; Drehen; Bohren; Fraesen}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Mitnehmerelemente zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Werkzeughalter auf einen Werkzeugkopf, insbesondere für modulare Werkzeugsysteme zum Drehen, Bohren und Fräsen, bestehend aus unmittelbar hinter dem Werkzeugkopf an dessen Aufnahmezapfen unter Bildung eines Mitnehmerprofiles angeordneten Mitnehmerflächen und einer entsprechend ausgebildeten Mitnehmerausnehmung an der Mündung der Aufnahmebohrung des Werkzeughalters.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der Regel erfolgt die Drehmomentübertragung bei Werkzeugsystemen zum Bohren und Fräsen bzw. von der Arbeitsspindel auf das Werkzeug durch zwei an der Stirnseite des Werkzeughalters angeschraubte Mitnehmersteine, die in entsprechende Nuten in einem Bund am Werkzeug eingreifen. Bei dieser Anordnung der Mitnehmerelemente können große Drehmomente übertragen werden.

Es ist jedoch schon vorgekommen, daß bei stoßartiger Belastung der Bund am Werkzeugkopf beschädigt worden ist.

Ein weiterer Nachteil besteht bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, da hier durch die Mitnehmersteine Unwuchten und laute Geräusche erzeugt werden.

Bei dem aus der US-PS 4708040 bekannt gewordenen Werkzeugsystem wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Mitnehmernuten in den Aufnahmezapfen eingearbeitet sind und die Mitnehmerelemente in der Aufnahmebohrung des Werkzeughalters angeordnet sind.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß keine großen Drehmomente übertragen werden können, da die Drehmomentenübertragung am kleinsten Durchmesse? des Aufnahmezapfens erfolgt.

Aus der EPA 0157 890 (B 23 B 31/04) sind ein Schneidwerkzeug und dazugehöriger Werkzeughalter bekannt geworden, die mit besonders gestalteten Mitnehmerelementen zur Übertragung eines Drehmomentes versehen sind. Der Aufnahmezapfen des Werkzeughalters ist unmittelbar hinter dem Werkzeugkopf im Anschluß an dessen axiale Anlagefläche mit zwei oder mehr Mitnehmerflächen versehen, die polygonförmig angeordnetsind. Der Werkzeughalter ist an der Mündung der Aunfahmebohrung mit einer entsprechend gestalteten Mitnehmerausnehmung versehen.

Diese Ausbildung der Mitnehmerelemente hat jedoch den Nachteil, daß das Drehmoment nur über einen kleinen Teil jeder Mitnehmerfläche, nämlich im Bereich der Schnittkante zweier aufeinanderfolgender Mitnehmerflächen übertragen wird.

Müssen große Drehmomente übertragen werden oder treten stoßartige Belastungen auf, kommt es in diesen Bereichen sehr bald zu Verformungen, die den automatischen Werkzeugwechsel behindern und sich nachteilig auf die Drehmomentübertragung und die Lebensdauer des Werkzeugsystems auswirken.

Bei kleinen Werkzeugabmessungen werden die Mitnehmerflächen auf Grund der Platzverhältnisse sehr klein, so daß die übertragbaren Drehmomente kleiner als die mit herkömmlichen Mitnehmersteinen übertragbaren Drehmomente sind. Dadurch können die Werkzeuge nicht entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit eingesetzt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung von Mitnehmerelementen zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Werkzeughalter auf einen Werkzeugkopf, die einfach herstellbar sind und bei einer langen Lebensdauer eine sichere Drehmomentenübertragung bei voller Ausnutzung der Leistungsfähigkeit der Werkzeuge ermöglichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Mitnehmerelemente zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Werkzeughalter auf einen Werkzeugkopf zu entwickeln, die auch bei stoßartiger Belastung und bei großen Drehmomenten sowie bei kleinen Werkzeugabmessungen unempfindlich gegen Verformung sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mitnehmerflächen am Aufnahmezapfen und in der Aufnahmebohrung bogenförmig ausgebildet und rosettenartig angeordnet sind.

Die Mitnehmerflächen sind vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet und haben den gleichen Radius, wobei alle Radiusmittelpunkte auf einem zur Mittelachse des Aufnahmezapfens bzw. der Aufnahmebohrung konzentrischen Teilkreis liegen.

Zweckmäßigerweise haben je eine Mitnehmerfläche am Aufnahmezapfen und in der Mitnehmerausnehmung einen kleineren oder größeren Radius als die übrigen Mitnehmerflächen, so daß der Werkzeugkopf bei jedem Werkzeugwechsel nur in der gleichen Drehstellung in bezug auf den Werkzeughalter in die Aufnahmebohrung eingesetzt werden kann. Dadurch wird besonders bei der Arbeit mit voreingestellten Werkzeugen und bei häufigem Werkzeugwechsel eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit erreicht, da sich ein vorhandener Rundlauffehler in diesem Fall nur immer in dergleichen Drehstellung auswirken kann.

Die Mitnehmerflächen am Aufnahmezapfen sind vorzugsweise an zwei einstückig mit dem Aufnahmezapfen und dem Werkzeugkopf ausgebildeten, um 90° gegeneinander verdrehten Mitnehmerelementen mit quadratischer Grundform und abgerundeten Ecken ausgebildet. Diese Form der Ausbildung der Mitnehmerflächen an den abgerundeten Ecken der Mitnehmerelemente am Aufnahmezapfen hat den Vorteil der einfachen Herstellung mittels eines Scheibenfräsers. Zu diesem Zweck wird der vorgearbeitete Werkzeugkopf gleichmäßig um seine Drehachse gedreht, während der Scheibenfräser eine quer zur Drehachse gerichtete oszillierende Vorschubbewegung ausführt und nach Fertigstellung des ersten Mitnehmerelementes um die Fräsbreite in Richtung der Drehachse versetzt wird.

Die Mitnehmerausnehmung im Werkzeughalter kann auf einfache Weise mittels eines Schaftfräsers hergestellt werden.

Die bogenförmige Ausbildung dcer Mitnehmerflächen und deren rosettenartige Anordnung bewirken eine Übertragung des Drehmomentes auf einem größeren Flächenteil jeder einzelnen Mitnehmerfläche, als das bei ebenen Mitnehmerflächen der Fall

Infolge der dadurch kleineren Flächenpressung wird die Möglichkeit der Entstehung von Deformationen eingeschränkt. Durch die bogenförmige Ausbildung können auch bei kleineren Werkzeugabmessungen relativ große Mitnehmerflächen angearbeitet werden, so daß größere Drehmomente als bisher übertragen und die Leistungsfähigkeit der Werkzeugköpfe ausgenutzt werden kann.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: die Draufsicht auf einen Werkzeugkopf

Fig. 2: die teilweise Seitenansicht des Werkzeugkopfes gemäß Fig. 1 im Schnitt

Fig. 3: die Vorderansicht eines Werkzeughalters für den Werkzeugkopf gemäß Fig. 1 und 2

Fig.4: die teilweise Seitenansicht des Werkzeughalters gemäß Fig.3 im Schnitt.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Werkzeugkopf 1 ist mit einem kegeligen Aufnahmezapfen 2 und einer axialen kegeligen Anlagefläche 3 versehen. An den Aufnahmezapfen 2 sind unmittelbar hinter der axialen Anlagefläche 3 zwei Mitnehmerelemente 4 und 5 angearbeitet, die, wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, eine quadratische Grundform haben und um gegeneinander verdreht sind. Die Ecken 6 und 6.1 der Mitnehmerelemente 4 und 5 sind zur Bildung der kreisbogenförmigen Mitnehmerflächen 7 und 7.1 abgerundet, wobei alle Mitnehmerflächen 7 den gleichen Radius haben, und die Radiusmittelpunkte 8 auf einem zur Mittelachse 9 des Aufnahmezapfens 2 konzentrischen Teilkreis 10 liegen.

Eine Ausnahme bildet die bogenförmige Mitnehmerfläche 7.1 an der Ecke 6.1 des Mitnehmerelementes 5, die einen kleinen Radius hat, wobei der Radiusmittelpunkt 8.1 auf einem größeren Telkreis 11 liegt.

Der in den Fig.3 und 4 dargestellte Werkzeughalter 12 ist mit einer kegeligen Aufnahmezapfen 2 entsprechenden kegeligen Aufnahmebohrung 12 und einer kegeligen axialen Anlagefläche 14 versehen.

An der Mündung der Aufnahmebohrung 13 ist in den Werkzeughalter 12 eine Mitnehmerausnehmung 15 eingearbeitet, die aus acht rosettenartig angeordneten, kreisbogenförmigen Mitnehmerflächen 16 und 16.1 gebildet ist.

Die Mitnehmerflächen 16 haben den gleichen Radius wie die Mitnehmerflächen 7 am Aufnahmezapfen 2, wie auch der Radius der Mitnehmerfläche 16.1 dem Radius der Mitnehmerfläche 7.1 am Aufnahmezapfen entspricht.

Die Herstellungstoleranzen sind so gewählt, daß zwischen den Mitnehmerflächen 7,7.1 des Aufnahmezapfens 2 und den Mitnehmerflächen 16,16.1 der Mitnehmerausnehmung 15 eine Spielpassung besteht, die den problemlosen Werkzeugwechsel ermöglicht.

Da die Mitnehmerflächen 7.1 und 16.1 einen kleineren Radius als die übrigen Mitnehmerflächen 7 und 16 haben, kann der Werkzeugkopf 1 nur dann am Werkzeughalter 12 angebracht werden, wenn die Mitnehmerflächen 7.1 und 16.1 zur gegenseitigen Anlage gebracht werden. Damit wird eine höhere Bearbeitungrsgenauigkeit bei der Verwendung von voreingestellten Werkzeugen erreicht. Durch die Übertragung des Drehmomentes über die kreisbogenförmigen Mitnehmerflächen 7, 7.1 und 16,16.1 ist die Flächenpressung geringer, als das bei ebenen Mitnehmerflächen der Fall wäre. Das wird aus der in Fig. 1 dargestellten Draufsicht auf den Werkzeugkopf bei einem Vergleich des durch die ebenen Seitenflächen 17 der Mitnehmerelemente 4 und 5, die ein Achtkantprofil bilden, und der rosettenartig angeordneten Mitnehmerflälchen 7 und 7.1 deutlich.

Claims

1. Mitnehmerelemente zur Übertragung eines Drehmomentesvon einem Werkzeughalter auf einen Werkzeug kopf, bestehend aus unmittelbar hinter dem Werkzeugkopf unter Bildung eines Mitnehmerprofiles angeordneten Mitnehmerflächen und einer entsprechend ausgebildeten Mitnehmerausnehmung an der Mündung der Aufnahmebohrung des Werkzeughalters, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerflächen (7,7.1,16,16.1) am Aufnahmezapfen (2) und in der Mitnehmerausnehmung (15) bogenförmig ausgebildet und rosettenartig angeordnet sind.

2. Mitnehmerelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerflächen (7,7.1, 16,16.1) kreisbogenförmig mit gleichem Radius ausgebildet sind, wobei die Radiusmittelpunkte (8) auf einem zur Drehachse (9) des Aufnahmezapfens (2) und der Aufnahmebohrung (13) konzentrischen Teilkreis (10) angeordnet sind.

3. Mitnehmerelemente nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Mitnehmerfläche (7.1,16.1) am Aufnahmezapfen (2) und in der Mitnehmerausnehmung (3) mit einem kleineren oder größeren Radius als die übrigen Mitnehmerflächen (7,16) ausgebildet ist.

4. Mitnehmerelemente nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerflächen (7, 7.1) an den abgerundeten Ecken (6, 6.1) von zwei einstückig mit dem Aufnahmezapfen (2) und dem Werkzeugkopf (1) ausgebildeten, um 90° gegeneinander verdrehten Mitnehmerelementen 4,5) mit quadratischer Grundform angeordnet sind.