DE102006027247B4

DE102006027247B4 - Werkzeughalter-Anordnung

Info

Publication number: DE102006027247B4
Application number: DE200610027247
Authority: DE
Inventors: Peter Chen
Original assignee: Primetool Manufacturing Inc
Current assignee: Xpole Precision Tools Inc
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2026-06-10
Also published as: TWM284482U; DE102006027247A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalter-Anordnung mit einem Halter (10), der auf einem Verbindungsabschnitt (31) einer Maschine (30) montiert ist, um ein Werkzeug zu halten, wobei der Halter (10) einen Verbindungskonus (12) zur Verbindung des Verbindungsabschnittes (31) mit einem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) aufweist, der auf dem Boden des Verbindungskonus (12) vorgesehen ist und größer ist als der Verbindungskonus (12). Gemäß der Erfindung ist ein Ring zwischen dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) und einer Oberfläche (311) des Verbindungsabschnittes (31) vorgesehen, um den Verbindungsabschnitt (31) mit Druck zu beaufschlagen und mit diesem zu verbinden und für einen festen Eingriff zu sorgen, so dass der Halter (10) über den Verbindungskonus (12) und über den Ring (20) mit einer Maschine (30) verbunden werden kann. Erfindungsgemäß kann die Stabilität des Betriebs und die Präzision der Herstellungsabmessungen stark verbessert werden und kann der Erfindungsgegenstand für zahlreiche unterschiedliche Maschinen und Halter mit existierenden Spezifikationen eingesetzt werden und kann gleichseitig ein stabiler Betrieb der Maschinen bereitgestellt und die Lebensdauer der Maschinen erhöht werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeughalter-Anordnung und betrifft insbesondere eine Werkzeughalter-Anordung, die mittels eines Halters sicher bzw. zuverlässig an einer Herstellungsmaschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine, befestigt werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Generell werden CNC-Maschinen in großem Umfang auf dem Gebiet der mechanischen Herstellung bzw. Bearbeitung eingesetzt und können CNC-Maschinen verschiedene Herstellungsprozesse ausführen, beispielsweise das Bohren, Drehen, Ausbohren und Fräsen einer Bohrung in einem Werkstück, wobei ein Fräser der CNC-Maschine normalerweise mittels eines Messer- bzw. Fräserhalters auf der Hauptwelle der Maschine befestigt ist und eine schräge Ebene auf der Stirnseite des Messerhalters dazu verwendet wird, um das Messer bzw. den Fräser zu halten und an der Maschine zu befestigen, so dass das Messer bzw. der Fräser auf die Maschine montiert werden kann.
Der Vorteil der Verwendung einer schrägen Ebene beruht darin, dass diese keine präzise Auslegung des Messerhalters erfordert, damit dieser an unterschiedliche Maschinen angepasst werden kann, und dass die schräge, kegelstumpfförmige Ebene dazu verwendet wird, um das Messer bzw. den Fräser in der Maschine zu umhüllen, so dass der Fräser automatisch für einen besseren Montagezustand gehalten und befestigt werden kann. Deshalb kann eine solche Anordnung bei unterschiedlichen Maschinen eingesetzt werden. Selbst wenn es Unterschiede hinsichtlich der Herstellungspräzision der Maschine und/oder des Fräserhalters gibt, stellt dies kein Problem dar und kann der Fräserhalter sicher bzw. zuverlässig auf der Maschine montiert werden.
Die Maschine und der Fräserhalter mit einer solchen Auslegung werden jedoch nur über die schräge Ebene des Messerhalters zusammengehalten. Solange die Maschinen und Fräserhalter nicht mit einer spezielle, Spezifikation (was normalerweise kostspielig ist) ausgeliefert werden, die auf die Auslegung abgestimmt ist, steht die distale Stirnseite der Hauptwelle nicht in Kontakt zu dem Fräserhalter und kann der Fräserhalter deshalb nicht wirklich gegen die Hauptwelle drücken, so dass dann, wenn die Maschine in Betrieb ist, der Fräserhalter rürteln wird und die Präzision des Herstellungsprozesses nachteilig beeinflusst wird.
US-Patente 5,352,073 und 6,739,810 offenbaren Maßnahmen zur Abhilfe, um die Unzulässigkeiten der vorgenannten herkömmlichen Auslegung zu überwinden, und gegenwärtige kommerzialisierte Technologien verändern auch die Auslegung der Haltestellung der Maschine dadurch, dass zusätzlich ein Druckbeaufschlagungsabschnitt vorgesehen ist, der von der Oberfläche bzw. Stirnseite der Hauptwelle vorsteht, so dass dann, wenn der Fräserhalter gehalten wird, der Druckbeaufschlagungsabschnitt gegen den Fräserhalter in der Art eines sogenannten „Dualen Kontaktes” (dual contact) drückt, sodass die Stabilität des Herstellungsprozesses erhöht werden kann, Diese Vorgehensweise ändert jedoch den Aufbau der Maschine und Anwender müssen die Maschine an den Originalhersteller senden, um die Elemente zu verändern. Somit müssen die Hersteller ihre Fertigungslinien während des Zeitraums, in welchem die Veränderungen an der Maschine vorgenommen werden, stilllegen und dies führt zu enormen Schwierigkeiten der Hersteller, ganz abgesehen von den höheren Kosten.
Eine weitere Verbindungsvorrichtung zur Verbindung einer Werkzeugmaschinenspindel mit kegelförmiger Aufnahmebohrung mit einem Werkzeughalter ist in der DE 32 25 173 A1 gezeigt. Bei dieser Verbindungsvorrichtung werden mehrere, in etwa gleichen Winkelabständen beabstandet angeordnete Passstücke zwischen einer Stirnfläche der Spindel und einem Mitnahmeflansch des Werkzeughalters angeordnet, um die Stabilität des Werkzeughalters zu verbessern. Allerdings ist die Anordnung der mehreren Passstücke aufwändig.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den vorgenannten Unzulänglichkeiten zumindest teilweise abzuhelfen und diese zumindest teilweise zu vermeiden, und zwar durch Bereitstellung einer Werkzeughalter-Anordnung, womit der Effekt einer zuverlässigen Druckbeaufschlagung des Halters in der Maschine erzielt werden kann, ohne dass der Aufbau einer bestehenden Maschine verändert werden muss.
Die Werkzeughalter-Anordung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hält ein Werkzeug mittels eines Halters und der Halter ist an einem Verbindungsabschnitt einer bzw. mit einer Maschine vorgesehen. Der Halter umfasst einen Verbindungskonus (connecting cone) zum Verbinden mit dem Verbindungsabschnitt und der Boden des Verbindungskonus weist einen Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (latching portion) mit einem größeren Außendurchmesser als dem Außendurchmesser des Verbindungskonus auf. Gemäß der Erfindung ist auch ein Ring zwischen dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt und einer Oberfläche des Verbindungsabschnittes für den Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt vorgesehen, um die Oberfläche des Verbindungsabschnittes mit Druck zu beaufschlagen, um so eine feste Verbindung festzulegen, so dass der Halter mit Druck beaufschlagt wird, insbesondere eingespannt ist, und sowohl über den Verbindungskonus als auch über den Ring mit der Maschine verbunden ist. Deshalb kann erfindungsgemäß die Stabilität des Betriebs der Maschine und die Präzision der Herstellungsabmessungen, der Maschinen und der Halter im Vergleich zu derzeitigen Spezifikationen deutlich verbessert werden und kann zugleich ein stabiler Betrieb der Maschinen erzielt und die Lebensdauer der Maschinen erhöht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht der Anordnung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung;
3A ist eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes der Anordnung gemäß ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher anhand der beigefügten Zeichnungen wie folgt beschrieben werden:
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt insbesondere eine Werkzeughalter-Anordnung, die ein Werkzeug (in der Figur nicht gezeigt) mithilfe eines Halters 10 hält, wobei der Halter 10 auf einer Verbindungsbohrung 312 eines Verbindungsabschnittes 31 einer Maschine montiert ist und der Halter 10 einen Verbindungskonus 12 zur Verbindung mit der Verbindungsbohrung 312 aufweist und der Boden des Verbindungskonus 12 einen Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 mit einem größeren Außendurchmesser als der Verbindungskonus 12 aufweist, wobei der Haltes 10 eine Positionierungsvertiefung 16 aufweist, um darin verschiedene Werkzeuge und Fräser bzw. Schneidelemente (knives) aufzunehmen, beispielsweise einen Fräskopf für eine CNC-Maschine.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein Ring 20 zwischen dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 und einer Oberfläche 311 des Verbindungsabschnittes 31 vorgesehen, wobei der Ring 20 aus einem Metall (beispielsweise einer Aluminiumlegierung) gefertigt ist und der Ring 20 eine Durchgangsbohrung 21 aufweist, durch die hindurch sich der Verbindungskonus 12 erstreckt und die den Verbindungskonus 12 im Bereich der Oberfläche des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes 14 umhüllt (wie in der 2 gezeigt). Der Ring 20 kann auch mittels eines Haft- bzw. Klebemittels mit der Oberfläche des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes 14 verbunden sein, so dass der Rast bzw. Verriegelungsabschnitt 14 über den Ring 20 gegen die Oberfläche 311 des Verbindungsabschnittes 31 drücken kann, um eine feste Verbindung festzulegen, wobei der Halter 10 sowohl über den Verbindungskonus 12 als auch über den Ring 20 mit der Oberfläche 311 des Verbindungsabschnittes 31 der Maschine 30 verbunden werden kann (wie in der 3A gezeigt). Ein paralleler Abschnitt 18 ist zwischen dem Verbindungskonus 12 und dem Rast- bwz. Verriegelungsabschnitt 14 vorgesehen um zu gewährleisten, dass der Ring 20 fest gegen die Oberfläche 311 des Verbindungsabschnittes 31 der Maschine 30 drückt, so dass der Ring 20 fest mit dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 und dem Verbindungsabschnitt 31 verbunden ist, wobei die Dicke des Rings 20 größer oder gleich der Länge des parallelen Abschnittes 18 ist (wie in der 3B gezeigt).
Die 4 zeigt in einer schematischen Darstellung die Anordnung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und zeigt insbesondere, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Weise zur Verbindung des Rings 20 mit dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 beschränkt ist. Zusätzlich zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, bei dem die Durchgangsbohrung 21 des Rings 20 den Verbindungskonus umhüllt bzw. umgibt, kann auch eine Durchgangsbohrung 22 auf dem Ring 20 ausgebildet sein und kann eine Positionierungsvertiefung 141 auf der Oberfläche des Rast- bzw. Verbindungsabschnittes 14 ausgebildet sein und kann ein Bolzen 40 in die Durchgangsbohrung 22 und der Positionierungsvertiefung 141 eingesetzt sein, um die Lagebeziehung zwischen dem Ring 20 und dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 festzulegen. Der Ring 20 kann auch mit einer Durchgangsbohrung 22 versehen sein und die Oberfläche des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes 14 weist einen Positionierungsvorsprung 142 auf, der sich durch die Durchgangsbohrung 22 hindurch erstreckt (wie in 5 gezeigt), oder der Ring 20 weist einen Befestigungsabschnitt 23 auf, der von der Oberfläche des Rings 20 vorsteht, und der Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 weist eine Positionierungsvertiefung 141 auf, um den Befestigungsabschnitt 23 in der Positionierungsvertiefung 141 aufzunehmen (wie in der 6 gezeigt). Sämtliche der vorgenannten Anordnungen können für eine genauere Lagebeziehung zwischen dem Ring 20 und dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 sorgen.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung allgemein eine Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen, wie vorstehend beschrieben, in allgemeinen Herstellungsmaschinen, insbesondere verarbeitenden Maschinen, wie beispielweise Werkzeugmaschinen.
Zusammenfassend ist erfindungsgemäß ein Ring 20 zwischen dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt und der Oberfläche 311 des Verbindungsabschnittes 31 vorgesehen, um den Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt 14 über den Ring 20 gegen die Oberfläche des Verbindungsabschnittes 31 zu drücken und mit diesem zu verbinden, so dass der Halter 10 über den Verbindungskonus 12 und über den Ring 20 mit der Maschine 30 verbunden werden kann. Deshalb braucht der Anwender eine existierende Maschine nicht verändern, um die Stabilität des Betriebs der Maschine und die Präzision der Herstellungsabmessungen zu verbessern und für einen stabileren Betrieb der Maschine und eine höhere Lebensdauer der Maschine zu sorgen.

Claims

Werkzeughalter-Anordung, mit einem Halter (10), der auf einem Verbindungsabschnitt (31) einer Maschine (30) vorgesehen bzw. montiert ist, um ein Werkzeug zu halten bzw. zu befestigen, wobei der Halter (10) einen Verbindungskonus (12) zur Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt (31) sowie einen Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) aufweist, der am Boden des Verbindungskonus (12) vorgesehen ist und größer ist als der Verbindungskonus (12), dadurch gekennzeichnet, dass ein Ring (20) zwischen dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) und einer Oberfläche (311) des Verbindungsabschnittes (31) vorgesehen ist, um einen festen Eingriff des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes (14) mit der Oberfläche (311) des Verbindungsabschnittes (31) festzulegen.
Werkzeughalter-Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Ring (20) eine Durchgangsbohrung (21) aufweist, durch die hindurch sich der Verbindungskonus (12) erstreckt.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (20) aus einem Metall gefertigt ist.
Werkzeughalter-Anordnung nach Anspruch 3, wobei das Metall eine Aluminiumlegierung ist.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (20) auf die Oberfläche des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes (14) geklebt ist.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (20) eine darauf ausgebildet Durchgangsbohrung (22) aufweist und die Oberfläche des Rast bzw. Verriegelungsabschnittes (14) eine Positionierungsvertiefung (141) aufweist und die Durchgangsbohrung (22) und die Positionierungsvertiefung (141) einen Bolzen (40) aufnehmen, um eine Lagebeziehung zwischen dem Ring (20) und dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) festzulegen.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ring (20) eine darauf ausgebildete Durchgangsbohrung (22) aufweist und die Oberfläche des Rast- bzw. Verriegelungsabschnittes (14) einen Positionierungsvorsprung (142) aufweist, der sich bis in die Durchgangsbohrung (22) erstreckt.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ring (20) einen Befestigungsabschnitt (23) aufweist, der von der Oberfläche des Rings (20) vorsteht, und wobei der Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) eine Positionierungsvertiefung (141) aufweist, um den Befestigungsabschnitt (23) in der Positionierungsvertiefung (141) aufzunehmen.
Werkzeughalter-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend einen parallelen Abschnitt (18), der zwischen dem Verbindungskonus (12) und dem Rast- bzw. Verriegelungsabschnitt (14) vorgesehen ist, wobei die Dicke des Rings (20) größer oder gleich der Länge des parallelen Abschnittes (18) ist.