DD284631A5

DD284631A5 - PUNCHING ELEMENTS FOR TRANSMITTING A TORQUE FROM A TOOL HOLDER TO A TOOL HEAD

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: SE9001969D0; DE4015514A1; SE9001969L

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}The invention relates to driver elements for the transmission of torque from a tool holder to a tool head, in particular for modular tool systems for turning, drilling and milling, consisting of directly behind the tool head on the receiving head to the receiving pin to form a Mitnehmerprofiles Mitnehmerflaechen and a trained Mitnehmerausnehmung at the mouth of the Mounting hole of the tool holder. The Mitnehmerflaechen (7, 1.1 and 16, 16.1) on the receiving pin (2) and in Mitnehmerausnehmung (15) of the tool holder (12) according to the invention arcuate, preferably kreisbogenfoermig and arranged like a rosette. Fig. 1 {tool holder; Tool head; Tool system, modular; torque; entrainment; cam surfaces; Receiving bore; Spigot; Rotate; Drill; Milling}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

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.The invention relates to driver elements for transmitting torque from a tool holder to a tool head, in particular for modular tool systems for turning, drilling and milling, consisting of directly behind the tool head on the receiving head on the receiving pin to form a Mitnehmerprofiles arranged Mitnehmerflächen and a correspondingly shaped Mitnehmerausnehmung at the mouth of the Mounting hole of the tool holder.

Characteristic of the known state of the art

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.In general, the torque transmission takes place in tool systems for drilling and milling or from the work spindle to the tool by two bolted to the front side of the tool holder driving blocks, which engage in corresponding grooves in a collar on the tool. In this arrangement, the driver elements large torques can be transmitted.

Es ist jedoch schon vorgekommen, daß bei stoßartiger Belastung der Bund am Werkzeugkopf beschädigt worden ist.However, it has already happened that the collar has been damaged at the tool head with impact load.

Ein weiterer Nachteil besteht bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, da hier durch die Mitnehmersteine Unwuchten und laute Geräusche erzeugt werden.Another disadvantage is the high-speed processing, since imbalances and loud noises are generated here by the Mitnehmersteine.

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.In the case of the tool system which has become known from US Pat. No. 4,709,040, this disadvantage is avoided in that the driving grooves are incorporated in the receiving journal and the driver elements are arranged in the receiving bore of the tool holder.

Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß keine großen Drehmomente übertragen werden können, da die Drehmomentenübertragung am kleinsten Durchmesse? des Aufnahmezapfens erfolgt.However, this arrangement has the disadvantage that no large torques can be transmitted because the torque transmission at the smallest diameter? of the receiving pin takes place.

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.From EPA 0157 890 (B 23 B 31/04) a cutting tool and associated tool holder have become known, which are provided with specially designed driver elements for transmitting a torque. The spigot of the tool holder is provided immediately behind the tool head, following its axial abutment surface with two or more cam surfaces which are arranged polygonal. The tool holder is provided at the mouth of Aunfahmebohrung with a correspondingly shaped Mitnehmerausnehmung.

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.However, this design of the driver elements has the disadvantage that the torque is transmitted only over a small portion of each driver surface, namely in the region of the cutting edge of two successive driver surfaces.

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.If large torques have to be transmitted or impact loads occur, deformations occur very soon in these areas which hinder the automatic tool change and have an adverse effect on the torque transmission and the life of the tool system.

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.For small tool dimensions, the driver surfaces are very small due to the space available, so that the transmittable torques are smaller than the transferable torque with conventional driver blocks. As a result, the tools can not be used according to their performance.

Object of the invention

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.The aim of the invention is the development of driver elements for transmitting a torque from a tool holder to a tool head, which are easy to manufacture and allow for a long life safe torque transmission with full utilization of the performance of the tools.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to develop driver elements for transmitting a torque from a tool holder to a tool head, which are insensitive to deformation even with impact load and at high torques and small tool dimensions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mitnehmerflächen am Aufnahmezapfen und in der Aufnahmebohrung bogenförmig ausgebildet und rosettenartig angeordnet sind.This object is achieved in that the driving surfaces are formed arcuately on the receiving pin and in the receiving bore and arranged like a rosette.

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.The driver surfaces are preferably circular arc-shaped and have the same radius, wherein all radius centers lie on a concentric to the central axis of the receiving pin and the receiving bore pitch circle.

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.Conveniently, each have a cam surface on the spigot and the Mitnehmerausnehmung a smaller or larger radius than the other cam surfaces, so that the tool head can be used at each tool change only in the same rotational position with respect to the tool holder in the receiving bore. As a result, a higher machining accuracy is achieved especially when working with preset tools and with frequent tool changes, since an existing concentricity error in this case can only ever affect the same rotational position.

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.The driver surfaces on the receiving pin are preferably formed on two integral with the receiving pin and the tool head, rotated by 90 ° against each other driver elements with a square basic shape and rounded corners. This form of training the driver surfaces at the rounded corners of the driver elements on the spigot has the advantage of ease of manufacture by means of a disc cutter. For this purpose, the pre-machined tool head is rotated uniformly about its axis of rotation, while the side milling cutter performs an oscillating feed movement directed transversely to the axis of rotation and is displaced by the milling width in the direction of the axis of rotation after completion of the first driver element.

Die Mitnehmerausnehmung im Werkzeughalter kann auf einfache Weise mittels eines Schaftfräsers hergestellt werden.The Mitnehmerausnehmung in the tool holder can be easily produced by means of an end mill.

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 FallThe arcuate training dcer driver surfaces and their rosette-like arrangement cause a transfer of torque on a larger surface part of each driver surface, as in the case of flat driver surfaces of the case

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.As a result of the resulting smaller surface pressure, the possibility of the formation of deformations is limited. Due to the arcuate design relatively large driving surfaces can be worked even with smaller tool dimensions, so that larger torques than previously transmitted and the performance of the tool heads can be exploited.

embodiment

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: die Draufsicht auf einen WerkzeugkopfFig. 1: the top view of a tool head

Fig. 2: die teilweise Seitenansicht des Werkzeugkopfes gemäß Fig. 1 im SchnittFig. 2: the partial side view of the tool head of FIG. 1 in section

Fig. 3: die Vorderansicht eines Werkzeughalters für den Werkzeugkopf gemäß Fig. 1 und 23: the front view of a tool holder for the tool head according to FIGS. 1 and 2

Fig.4: die teilweise Seitenansicht des Werkzeughalters gemäß Fig.3 im Schnitt.4: the partial side view of the tool holder according to Figure 3 in section.

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.The tool head 1 shown in FIGS. 1 and 2 is provided with a tapered receiving pin 2 and an axial tapered contact surface 3. At the receiving pin 2, two driver elements 4 and 5 are worked directly behind the axial bearing surface 3, which, as can be seen from Fig. 1, have a square basic shape and are rotated against each other. The corners 6 and 6.1 of the driver elements 4 and 5 are rounded to form the circular arc-shaped cam surfaces 7 and 7.1, wherein all cam surfaces 7 have the same radius, and the radius centers 8 are on a central axis 9 of the receiving pin 2 concentric pitch circle 10.

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.An exception is the arcuate cam surface 7.1 at the corner 6.1 of the driver element 5, which has a small radius, wherein the radius center 8.1 is located on a larger Telkreis 11.

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.The tool holder 12 shown in Figures 3 and 4 is provided with a tapered receiving pin 2 corresponding tapered receiving bore 12 and a tapered axial abutment surface 14.

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.At the mouth of the receiving bore 13, a Mitnehmerausnehmung 15 is incorporated into the tool holder 12, which is formed from eight rosette-like, circular arc-shaped driving surfaces 16 and 16.1.

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.The driving surfaces 16 have the same radius as the driving surfaces 7 on the receiving pin 2, as well as the radius of the driving surface 16.1 corresponds to the radius of the driving surface 7.1 on the receiving pin.

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.The manufacturing tolerances are chosen so that between the cam surfaces 7,7.1 of the receiving pin 2 and the driving surfaces 16,16.1 of Mitnehmerausnehmung 15 a clearance fit, which allows easy tool change.

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.Since the driving surfaces 7.1 and 16.1 have a smaller radius than the other driving surfaces 7 and 16, the tool head 1 can only be attached to the tool holder 12 when the driving surfaces 7.1 and 16.1 are brought into contact with each other. This achieves a higher machining precision when using preset tools. Due to the transmission of the torque over the arcuate cam surfaces 7, 7.1 and 16,16.1, the surface pressure is lower than would be the case with flat cam surfaces. This is clear from the plan view of the tool head shown in FIG. 1 in a comparison of the through the flat side surfaces 17 of the driver elements 4 and 5, which form an octagonal profile, and the rosette-like Mitnehmerflälchen 7 and 7.1 clearly.

Claims

1. entrainment elements for transmitting a torque of a tool holder on a tool head, consisting of directly behind the tool head to form a Mitnehmerprofiles arranged Mitnehmerflächen and a corresponding Mitnehmerausnehmung at the mouth of the receiving bore of the tool holder, characterized in that the Mitnehmerflächen (7,7.1, 16,16.1) are formed on the receiving pin (2) and in the Mitnehmerausnehmung (15) arcuate and arranged like a rosette.

2. entrainment elements according to claim 1, characterized in that the driving surfaces (7,7.1, 16,16.1) are formed in a circular arc with the same radius, wherein the radius centers (8) on a rotation axis (9) of the receiving pin (2) and the receiving bore (13) concentric pitch circle (10) are arranged.

3. driver elements according to claims 1 and 2, characterized in that a respective driver surface (7.1,16.1) on the receiving pin (2) and in the Mitnehmerausnehmung (3) with a smaller or larger radius than the other driver surfaces (7,16) is formed ,

4. driver elements according to claims 1 to 3, characterized in that the driving surfaces (7, 7.1) at the rounded corners (6, 6.1) of two integral with the receiving pin (2) and the tool head (1) formed by 90 ° against each other twisted driver elements 4,5) are arranged with a square basic shape.