DD285478A7

DD285478A7 - Werkzeugkupplung, insbesondere fuer rotierende zerspannungswerkzeuge

Info

Publication number: DD285478A7
Application number: DD89326407A
Authority: DD
Inventors: Kurt Keller; Hermann Reinhardt; Gerhard Ender; Erhard Gratz; Dietmar Kuerschner; Detlef Luetzkendorf; Gerd-Werner Oechsner; Rudi Holland-Moritz; Peter Frank
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-12-19
Also published as: HUT55661A; DE4004150A1; HU900895D0

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkupplung, inbesondere fuer rotierende Zerspanungswerkzeuge, bestehend aus einem kegeligen Aufnahmezapfen mit ringfoermiger axialer Anlageflaeche und einem Werkzeughalter mit kegeliger Aufnahmebohrung und axialer ringfoermiger Anlageflaeche, wobei der Werkzeughalter eine Arbeitsspindel, ein Zwischenstueck o. ae. sein kann. Die vorgeschlagene Werkzeugkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dasz die ringfoermige axiale Anlageflaeche (2) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) breiter als die ringfoermige axiale Anlageflaeche (5) des Werkzeughalters (4) ist und dasz der kegelige Aufnahmezapfen (1) und die kegelige Aufnahmebohrung (6) mit zwei im Abstand zueinander paarweise angeordneten kegeligen ringfoermigen Stuetzflaechen ( 7, 8 und 8, 10) versehen sind, wobei das vordere Stuetzflaechenpaar (7, 8) benachbart zu den axialen Anlageflaechen (2, 5) und das hintere Stuetzflaechenpaar (9, 10) am Ende des kegeligen Aufnahmezapfens (1) und der kegeligen Aufnahmebohrung (6) angeordnet ist. Figur{Werkzeugkupplung; Werkzeughalter; Aufnahmezapfen, kegelig; Aufnahmebohrung, kegelig; Anlageflaeche, axial; Stuetzflaechen, kegelig; Zerspanungswerkzeuge}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkupplung, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge, bestehend aus einem kegeligen Aufnahmezapfen mit ringförmiger axialer Anlagefläche und einem Werkzeughalter mit kegeliger Aufnahmebohrung und axialer ringförmiger Anlagefläche, wobei der Werkzeughalter eine Arbeitsspindel, ein Zwischenstück o. ä. sein kann.

Charakteristik des bekannten Standes Cu Technik

Die Aufnahme und Zentrierung eines rotierenden Zerspanungswerkzeuges in einem Werkzeughalter erfolgt vielfach mittels standardisierter Steilkegelschäfte. Dabei sind die Herstellungstoleranzen so festgelegt, daß die Zentrierung immer am größten Kegeldurchmesser erfolgt. Für viele Bearbeitungsaufgaben reicht die so erreichbare Lagegenauigkeit der Werkzeugschneiden nicht aus. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, hat man deshalb am kegeligen Aufnahmezapfen eine ringförmige Freimachung eingearbeitet, urn so zu bewirken, daß die Kegel auch am kleinen Durchmesser zur Anlage kommen. Diese Freimachung führt jedoch bei häufigem Werkzeugwechsel zu bleibenden Deformationen in der kegeligen Aufr.ahmebohrung des Werkzeughalters.

Da die Toleranzen für die axiale Lage der Freimachung auf dem kegeligen Aufnahmezapfen groß sind, kann es vorkommen, daß ein Teil der tragenden Fläche des kegeligen Aufnahmezapfens auf diesen Deformationen aufliegt und dadurch ein hoher Rundlauffehler auftritt. Dieser Fehler wird noch größer, wenn in einer solchen kegeligen Aufnahmebohrung kegelige Aufnahmezapfen ohne Freimachung aufgenommen werden.

Um sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeiten auch bei automatischem Werkzeugwechsel zu erreichen, sind sogenannte modulare Werkzeußsysteme entwickelt worden, bei denen die Aufnahme und Lagebestimmung des Zerspanungswerkzeuges durch kurze kegelige Aufnahmezapfen und ringförmige axiale Anlagsflächen am Aufnahmezapfen und am Werkzeughalter erfolgten. Eine solche Werkzeugkupplung wird in der DE-PS 3314591 beschrieben.

Um in jedem Fall eine sichere Anlage der axialen Anlageflächen zu erreichen, ist der kegelige Aufnahmezapfen so ausgebildet, daß er sich im Bereich des kleinsten Durchmessers elastisch verformen kann. Damit ist in diesem Bereich die Flächenpressung sehr hoch. Das führt bei häufigem Werkzeugwechsel zu bleibenden Verformungen in der kegeligen Aufnahmebohrung des Werkzeughalters. Bleibende Verformungen können auch an der axialen Anlagefläche des Werkzeughalters entstehen, da die axiale Anlagefläche am kegeligen Aufnahmezapfen so ausgebildet ist, daß sie zunächst am größten Durchmesser am Werkzeughalter anliegt und erst beim Spannen durch elastische Verformung eine vollflächige Anlage eintritt.

Die dadurch entstehenden bleibenden Verformungen an den Bestimmflächen des Werkzeughalters führen bei längerem Gebrauch zu Ungenauigkeiten und damit zu einer erheblichen Einschränkung des Gebrauchswertes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Werkzeugkupplung, Insbesondere für rotierende Zerspanungsworkzeuge zu entwickeln, die auch nach vielen Werkzeugwechseln eine hohe Zentrier- und Lagegenauigkeit aufweist.

Darlegung des Wesen· der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugkupplung, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge zu entwickeln, bei der die Möglichkeit der Bildung von bleibenden Verformungen am kegeligen Aufnahmnzapfen und am Werkzeughalter bei häufigem Werkzeugwechsel eingeschränkt wird und bei der die sich dennoch bildenden bleibenden Verformungen nur geringen Einfluß auf die Lage· und Zentriergenauigkeit haben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ringförmige axiale Anlagefläche des kegeligen Aufnahmezapfens breiter als die ringförmige axiale Anlagefläche des Werkzeughalters ist und daß der kegelige Aufnahmezapfen und die kegelige Aufnahmebohrung mit zwei im Abstand zueinander paarweise angeordneten kegeligen ringförmigen Stützflächen annähernd gleicher Breite versehen sind, wobei das vordere Stützflächenpaar benachbart zu den axialen Anlageflächen und das hintere Stützflächenpaar am Ende des kegeligen Aufnahmezapfens und der kegeligen Aufnahmebohrung angeordnet ist. Die kegeligen Stützflächen der Aufnahmebohrung sind Teile der Mantelfläche eines Kegels, dessen Kegelwinkel um einen bestimmten Betrag größer ist als der Kegelwinkel eines Kegels, dessen Mantelfläche die kegeligen Stützflächen des Aufnahmezapfens einschließt.

Die kegeligen Stützflächen des kegeligen Aufnahmezapfens sind vorteilhafterweise breiter als die der kegeligen Aufnahmebohrung. Die axialen ringförmigen Anlageflächen des Aufnahmezapfens und des Werkzeughalters sind vorzugsweise flachkegelig ausgebildet, wobei der Kegelwinkel der axialen Anlagefläche des Aufnahmezapfens um einen bestimmten Betrag größer ist als der Kegelwinkel der axialen Anlagefläche des Werkzeughalters.

Beim Einführen des kegeligen Aufnahmezapfens in die kegelige Aufnahmebohrung wird dieser zunächst am kleinsten Kegeldurchmesser zentriert. Während des Spannvorganges wird der Aufnahmezapfen weiter in die Aufnahmebohrung gezogen und dabei im Bereich der hinteren kegeligen ringförmigen Stützfläche im Durchmesser kleiner. Dabei werden die axialen ringförmigen Anlageflächen zunächst am größten Durchmesser und in der Folge durch elastische Verformung im Bereich der axialen ringförmigen Anlagefläche des kegeligen Aufnahmezapfens vollflächig zur gegenseitigen Anlage gobracht. Gleichzeitig werden auch die vorderen ringförmigen kegeligen Stützflächen des Aufnahmezapfens und der Aufnahmebohrung zur vollflSchigen gegenseitigen Anlage gebracht.

Auf der axialen Anlagefläche und den kegeligen Stützflächen der Aufnahmebohrung des Werkzeughalters können sich auch nach langer Einsatzdauer keine bleibenden Verformungen in Form von Absätzen oder Erhebungen bilden, da die axiale Anlagefläche und die kegeligen Stützflächen des kegeligen Aufnahmezapfens breiter sind.

Die Möglichkeit der Entstehung von bleibenden Verformungen an der axialen Anlagefläche und den kegeligen Stützflächen des Aufnahmezapfens ist gering, da in jedem Fall der Werkzeughalter das höi ier belastete Bauteil Ist. Durch die Reduzierung der tragenden Fläche des kegeligen Aufnahmezapfens und der kegeligen Aufnahmebohrung auf ringförmige, im Abstand zueinander angeordnete kegelige Stützflächen und die größere Breite der axialen Anlagefläche und der kegeligen Stützfläche des kegeligen Aufnahmezapfens wird die Entstehung von bleibenden Verformungen in Form von Absätzen und Erhebungen auf der axialen Anlagefläche und den kegeligen ringförmigen Stützflächen des Werkzeughalters verhindert und damit während der gesamten Lebensdauer des Werkzeughalters eine gleichbleibend hohe Lage- und Zentriergenauigkeit erreicht. Hinzu kommt eine Verringerung der erforderlichen Spannkraft, da sich die kegeligen Stützflächen der kegeligen Aufnahmebohrung auf Grund der ringförmigen Ausbildung in einem gewissen Bereich elastisch verformen können, ohne daß es zu bleibenden Verformungen kommt.

Ausfuhrungsbelsplel Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt

die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugkupplung im Schnitt.

Die in der Zeichnung dargestellte Werkzeugkupplung besteht aus dem kegeligen Aufnahmezapfen 1 mit einer kegeligen ringförmigen axialen Anlagefläche 2 eines nicht näher dargestellten Werkzeugkopfes 3 und einem Werkzeughalter 4 mit einer kegeligen ringförmigen Anlagefläche 5 und einer kegeligen Aufnahmebohrung 6.

Der kegelige Aufnahmezapfen 1 und die kegelige Aufnahmebohrung 6 sind mit paarweise angeordneten kegeligen ringförmigen Stützflächen 7,8 und 9,10 versehen, wobei das vordere Stützflächenpaar 7,8 in geringem Abstand zu den axialen ringförmigen Anlageflächen 2 und 5 und das hintere Stützfläcrienpaar 9,10 am Ende des kegeligen Aufnahmezapfens 1 bzw. der kegeligen Aufnahmebohrung 6 angeordnet sind.

Die kegeligen Stützflächen 7 und 9 und die axiale Anlagefläche 2 des kegeligen Aufnahmezapfens 1 sind um einen bestimmten Betrag breiter als die kegeligen Stützflächen 8 und 10 und die axiale Anlagefläche 5 des Werkzeughalters 4 und überdocken diese vollständig. Der kegelige Aufnahmezapfen 1 ist axial aufgebohrt, wobei der Durchmesser der Achsbohrung 11 so bemessen ist, daß sich der kegelige Aufnahmezapfen 1 beim Spannvorgang radial elastisch verformen kann.

Die kegeligen ringförmigen Stützflächen 8 und 10 der kegeligen Aufnahmebohrung 6 sind Teile der Mantelfläche eines Kegels, dessen Kegeiwinkel etwa 20" größer ist als der Kegelwinkel des Kegels, dessen Mantelfläche die kegeligen ringförmigen Stützflächen 7 und 9 des kegeligen Aufnahmezapfens 1 einschließt. Der Kegelwinkel der kegeligen ringförmigen axialen Anlagefläche 2 des Aufnahmezapfens 1 ist ebenfalls etwa 20* größer als der Kegelwinkel der kegeligen ringförmigen axialon Anlagefläche 5 des Werkzeughalters 4.

Durch diese Windverhältnisse wird dor kegelige Aufnahmezapfen 1 beim Einführen in die kepsüöe Aufnahmebohrung β zuerst

am kleinsten Durchmesser der kegeligen Stützflächen 9 und 10 und zu Beginn des Spannvorganges am größten Durchmesserder axialen Anlageflichen 2 und B zentriert.

Während des weiteren Spannvorganges wird der kegelige Aufnahmezapfen 1 im Bereich der hinteren kegeligen Stützfläche 9

radial verformt. Außerdem wird der kegelige Aufnahmezapfen 1 im Bereich der axialen Anlagefläche 2 so weit elastisch verformt,daß diese zur vollflächigen Anlage an der axialen Anlagefläche S des Werkzeughalters 4 kommt,

Damit liegen am Ende des Spannvorganges auch die vorderen kegeligen Stützflächen 7 und 8 des kegeligen Aufnahmezapfens 1 und der kegeligen Aufnahmebohrung β vollflächig aneinander. Da die axiale Anlagefläche 2 und die

kegeligen Stützflächen 7 und 9 des kegeligen Aufnahmezapfens 1 breiter als die axiale Anlagefläche S und die kegeligen

Stützflächen 8 und 10 des Werkzeughalters 4 sind und diese völlig überdecken, können keine bleibenden Verformungen in Form

von Absätzen oder Erhebungen entstehen.

Claims

1. Werkzeugkupplung, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge, bestehend aus einem kegeligen Aufnahmezapfen mit axialer ringförmiger Anlagefläche und einem Werkzeughalter mit einer axialen ringförmigen Anlagefläche und einer kegeligen Aufnahmebohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige axiale Anlagefläche (2) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) breiter als die ringförmige oxiale Anlagefläche (5) des Werkzeughalters (4) ist und daß der keglige Aufnahmezapfen (1) und die kegelige Aufnahmebohrung (6) mit zwei im Abstand zueinander paarweise angeordneten kegeligen ringförmigen Stützflächen (7,9 und 8,10) versehen sind, wobei das vordere Stützflächenpaar (7,8) benachbart zu den axialen Anlageflächen (2,5) und das hintere Stützflächenpaar (9,10) am Ende des kegeligen Aufnahmezapfens (1) und der kegeligen Aufnahmebohrung (6) angeordnet sind.

2. Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegeligen Stützflächen (8,10) der kegeligen Aufnahmebohrung (6) Teile der Mantelfläche eine* Kegols mit einem um einen bestimmten Betrag größeren Kegelwinkel als der Kegelwinkel eines Kegels, dessen Mantelfläche die kegeligen Stützflächen (7,9) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) einschließt, sind.

3. Werkzeugkupplung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegeligen Stützflächen (7,9) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) breiter als die kegeligen Stützflächen (8,10) der kegeligen Aufnahmebohrung (6) sind.

4. Werkzeugkupplung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen ringförmigen Anlageflächen (2 und 5) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) und des Werkzeughalters (4) flachkegelig ausgebildet sind, wobei der Kegelwinkel der axialen Anlagefläche (2) des kegeligen Aufnahmezapfens (1) um einen bestimmten Betrag größer als der Kegelwinkel der axialen Anlagefläche (5) des Werkzeughalters (4) ist.