DD285478A7 - TOOL COUPLING, ESPECIALLY FOR ROTATING COUPLING TOOLS - Google Patents
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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}The invention relates to a tool coupling, in particular for rotary cutting tools, consisting of a conical spigot with ringfoermiger axial Anlageflaeche and a tool holder with tapered receiving bore and axial annular contact surface, wherein the tool holder is a work spindle, a stopper o. Ae. can be. The proposed tool coupling is characterized in that the annular axial abutment surface (2) of the tapered receiving pin (1) is wider than the annular axial abutment surface (5) of the tool holder (4) and that the tapered receiving pin (1) and the tapered receiving bore (6 ) are provided with two mutually spaced conical annular support surfaces (7, 8 and 8, 10), wherein the front pair of support surfaces (7, 8) adjacent to the axial contact surfaces (2, 5) and the rear support surface pair (9, 10 ) is arranged at the end of the tapered receiving pin (1) and the tapered receiving bore (6). FIG {tool coupling; Tool holder; Spigot, tapered; Locating hole, tapered; Anlageflaeche, axial; Supporting surfaces, conical; Cutting}
Description
Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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.The invention relates to a tool coupling, in particular for rotary cutting tools, consisting of a tapered receiving pin with annular axial bearing surface and a tool holder with tapered receiving bore and axial annular contact surface, wherein the tool holder can be a work spindle, an intermediate piece o. Ä.
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.The recording and centering of a rotating cutting tool in a tool holder is often done by means of standardized steep taper shanks. The manufacturing tolerances are set so that the centering always takes place at the largest cone diameter. For many machining tasks, the achievable positional accuracy of the tool cutting edges is insufficient. In order to achieve a higher accuracy, it has therefore incorporated on the tapered spigot an annular clearance, so as to cause so that the cones are also at the small diameter to the plant. However, this clearance leads to permanent deformations in the conical Aufr.ahmebohrung the tool holder with frequent tool change.
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.Since the tolerances for the axial position of the franking on the tapered spigot are large, it may happen that a part of the bearing surface of the tapered receiving pin rests on these deformations and thereby a high concentricity error occurs. This error is even greater, if in such a tapered receiving bore tapered spigot are taken without franking.
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.In order to achieve very high machining accuracy even with automatic tool change, so-called modular Werkzeußsysteme have been developed in which the recording and orientation of the cutting tool made by short tapered receiving pin and annular axial abutment surfaces on the spigot and the tool holder. Such a tool coupling is described in DE-PS 3314591.
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.In order to achieve a safe investment of the axial contact surfaces in each case, the tapered receiving pin is formed so that it can deform elastically in the region of the smallest diameter. Thus, the surface pressure is very high in this area. This leads to permanent deformations in the tapered receiving bore of the tool holder with frequent tool changes. Permanent deformations can also occur on the axial abutment surface of the tool holder, since the axial abutment surface is formed on the tapered spigot so that it first rests on the largest diameter on the tool holder and only when clamping by elastic deformation enters a full-surface investment.
Die dadurch entstehenden bleibenden Verformungen an den Bestimmflächen des Werkzeughalters führen bei längerem Gebrauch zu Ungenauigkeiten und damit zu einer erheblichen Einschränkung des Gebrauchswertes.The resulting permanent deformations on the determining surfaces of the tool holder lead to inaccuracies during prolonged use and thus to a significant restriction of the use value.
Ziel der Erfindung ist es, eine Werkzeugkupplung, Insbesondere für rotierende Zerspanungsworkzeuge zu entwickeln, die auch nach vielen Werkzeugwechseln eine hohe Zentrier- und Lagegenauigkeit aufweist.The aim of the invention is to develop a tool coupling, in particular for rotary cutting tools, which has a high centering and positional accuracy even after many tool changes.
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.The object of the invention is to develop a tool coupling, in particular for rotary cutting tools, in which the possibility of forming permanent deformations on the tapered receiving pin and the tool holder is limited with frequent tool change and in which the remaining deformations forming only little influence on the Positioning and centering accuracy have.
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.This object is achieved in that the annular axial bearing surface of the tapered receiving pin is wider than the annular axial bearing surface of the tool holder and that the tapered receiving pin and the tapered receiving bore with two spaced apart paired conical annular support surfaces are provided approximately the same width, said the front support surface pair adjacent to the axial abutment surfaces and the rear support surface pair at the end of the tapered receiving pin and the tapered receiving bore is arranged. The conical support surfaces of the receiving bore are parts of the lateral surface of a cone whose cone angle is greater by a certain amount than the cone angle of a cone whose lateral surface encloses the tapered support surfaces of the receiving pin.
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.The tapered support surfaces of the tapered receiving pin are advantageously wider than the tapered receiving bore. The axial annular contact surfaces of the receiving pin and the tool holder are preferably formed flat conical, wherein the cone angle of the axial bearing surface of the receiving pin is greater by a certain amount than the cone angle of the axial bearing surface of the tool holder.
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.When inserting the tapered receiving pin in the tapered receiving bore this is first centered on the smallest cone diameter. During the clamping process, the spigot is further pulled into the receiving bore and thereby smaller in diameter in the region of the rear conical annular support surface. The axial annular contact surfaces are first gobracht the largest diameter and in the sequence by elastic deformation in the region of the axial annular contact surface of the tapered receiving pin for mutual contact. At the same time, the front annular conical support surfaces of the receiving pin and the receiving bore are brought to the full-fledged mutual investment.
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.On the axial contact surface and the tapered support surfaces of the receiving bore of the tool holder no permanent deformations in the form of shoulders or projections can form even after a long period of use, since the axial contact surface and the tapered support surfaces of the tapered receiving pin are wider.
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.The possibility of the formation of permanent deformation of the axial bearing surface and the tapered support surfaces of the receiving pin is low, since in each case the tool holder is the höi ier loaded component. By reducing the bearing surface of the tapered receiving pin and the tapered receiving bore on annular, spaced tapered support surfaces and the greater width of the axial bearing surface and the tapered support surface of the tapered receiving pin, the formation of permanent deformations in the form of shoulders and projections on the prevents axial contact surface and the conical annular support surfaces of the tool holder and thus achieved during the entire life of the tool holder a consistently high leveling and centering accuracy. In addition, there is a reduction in the required clamping force, since the conical support surfaces of the tapered receiving bore can deform elastically due to the annular formation in a certain range, without causing permanent deformation.
die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugkupplung im Schnitt.the side view of a tool coupling according to the invention in section.
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.The tool coupling shown in the drawing consists of the conical receiving pin 1 with a conical annular axial bearing surface 2 of a tool head 3, not shown, and a tool holder 4 with a conical annular contact surface 5 and a tapered receiving bore. 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.The tapered receiving pin 1 and the tapered receiving bore 6 are provided with paired conical annular support surfaces 7,8 and 9,10, wherein the front support surface pair 7,8 at a small distance from the axial annular contact surfaces 2 and 5 and the rear Stützfläcrienpaar 9,10 are arranged at the end of the tapered receiving pin 1 and the tapered receiving bore 6.
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.The conical support surfaces 7 and 9 and the axial bearing surface 2 of the tapered receiving pin 1 are wider by a certain amount than the tapered support surfaces 8 and 10 and the axial bearing surface 5 of the tool holder 4 and overdo it completely. The tapered spigot 1 is drilled axially, wherein the diameter of the axle bore 11 is dimensioned so that the tapered spigot 1 can deform radially elastic during clamping.
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.The conical annular support surfaces 8 and 10 of the tapered receiving bore 6 are parts of the lateral surface of a cone, the Kegeiwinkel is about 20 "greater than the cone angle of the cone, the lateral surface of the conical annular support surfaces 7 and 9 of the tapered receiving pin 1 includes the cone angle of the conical annular axial bearing surface 2 of the receiving pin 1 is also about 20 * greater than the cone angle of the conical annular axialon contact surface 5 of the tool holder 4th
am kleinsten Durchmesser der kegeligen Stützflächen 9 und 10 und zu Beginn des Spannvorganges am größten Durchmesserder axialen Anlageflichen 2 und B zentriert.at the smallest diameter of the tapered support surfaces 9 and 10 and centered at the beginning of the clamping operation on the largest diameter of the axial Anlageflichen 2 and B.
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,radially deformed. In addition, the tapered spigot 1 is so far elastically deformed in the region of the axial contact surface 2, that this comes to the full surface contact with the axial bearing surface S of the tool holder 4,
kegeligen Stützflächen 7 und 9 des kegeligen Aufnahmezapfens 1 breiter als die axiale Anlagefläche S und die kegeligentapered support surfaces 7 and 9 of the tapered receiving pin 1 wider than the axial bearing surface S and the conical
von Absätzen oder Erhebungen entstehen.of paragraphs or surveys arise.
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