DE102007041809A1

DE102007041809A1 - Werkzeughalter für automatischen Werkzeugwechsel

Info

Publication number: DE102007041809A1
Application number: DE200710041809
Authority: DE
Inventors: Hubert Kilb
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: DE102007041809B4

Abstract

Ein Werkzeughalter (1), der einen Kopplungskegel (2) zur Verbindung mit einer während des Werkzeugwechsels rotierenden Werkzeugmaschinenspindel und zur Aufnahme eines Werkzeugs (5) aufweist, umfasst eine am Werkzeughalteschaft (3) drehbar gelagerte Lagerplatte (7), die am Werkzeughalter während des Werkstoffwechsels in einer bestimmten Position arretierbar ist, aber während der Bearbeitung des Werkstücks vom Werkzeughalter gelöst, jedoch an der Werkzeugmaschine arretiert ist. An der Lagerplatte ist ein Stützelement (13) zur seitlichen Fixierung von Werkzeugen mit langem, dünnem Schaft befestigt. Werkzeughalter und Stützelement bilden somit eine Einheit, die beim automatischen Werkzeugwechsel bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen eingesetzt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für den automatischen Werkzeugwechsel bei Werkzeugmaschinen, der einen Kopplungskegel zur Verbindung mit einer rotierenden Maschinenspindel und zur Aufnahme eines Werkzeugs umfasst.
Bei bestimmten Bearbeitungsvorgängen der spanenden Formgebung mit rotierenden Werkzeugen, wie beispielsweise Bohrern, Fräsern, Schleifstiften oder Bürsten, werden Werkzeuge mit einem dünnen langen Werkzeugschaft eingesetzt, um die Bearbeitung an aufgrund von Hindernissen schwer zugänglichen Bereichen des Werkstücks durchführen zu können. Derart schwer zugängliche Werkstückabschnitte sind beispielsweise die Schaufelfußaufnahmen der Rotorscheiben bei einem Triebwerk. Der dünne Werkzeugschaft ist in den meisten Fällen jedoch nicht stabil genug, um dessen Abdrängung vermeiden und eine präzise Bearbeitung des Werkstücks vornehmen zu können. Bei Werkzeugmaschinen mit manuellem Werkzeugwechsel wurde bereits die Anordnung einer starr mit der Maschine verbundenen Stützvorrichtung vorgeschlagen, die den dünnen Werkzeugschaft seitlich stützt und ein Verbiegen des Schaftes und eine seitliche Auslenkung des eigentlichen Werkzeugs verhindert. Wegen des automatischen Werkzeugwechsels bei CNC-Werkzeugmaschinen ist dort die Anordnung einer fest angebrachten Abstützung für den Werkzeugschaft nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter für den automatischen Werkzeugwechsel zu entwickeln, der unter Verwendung einer Stützeinrichtung auch bei einem durch die Form des zu bearbeitenden Werkstückbereichs bedingten langen und nicht biegesteifen Werk zeugschaft eine präzise spangebende Bearbeitung ermöglicht und dem unter Gewährleistung des automatischen Werkzeugwechsels auch andere Hilfseinrichtungen zugeordnet werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Werkzeughalter für den automatischen Werkzeugwechsel gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kern der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, dass bei einem für den automatischen Werkzeugwechsel vorgesehenen Werkzeughalter an einem an dessen Kopplungskegel anschließenden, das Werkzeug aufnehmenden Werkzeughalteschaft eine Lagerplatte mit an dieser befestigtem Stütz- oder Abschirmelement drehbar gelagert ist. Die Lagerplatte umfasst Mittel zur Arretierung der Lagerplatte an der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung der Werkstücke. Sie umfasst weiterhin Mittel zur zwischenzeitlichen Arretierung der Lagerplatte am Werkzeughalter in einer bestimmten Position während des automatischen Werkzeugwechsels, um die Lagerplatte beim Werkzeugwechsel lagerichtig an der Werkzeugmaschine festlegen zu können. Das Stütz- oder Abschirmelement für das Werkzeug und der Werkzeughalter bilden somit eine für den – ohne Unterbrechung des Programmlaufes und manuellen Eingriff durch das Bedienungspersonal – automatischen Werkzeugwechsel bei CNC-Werkzeugmaschinen geeignete Einheit.
An der Lagerplatte ist ein Haltebolzen angebracht, der nach der Verbindung des Werkzeughalters mit der Werkzeugmaschine in eine feststehende Vorrichtung oder Ausnehmung an der Maschine eingreift und während der Bearbeitung des Werkstücks die Lagerplatte mit der daran angebrachten Hilfsvorrichtung in einem Ruhezustand fixiert. In die La gerplatte ist weiterhin ein mit einem Lösemechanismus verbundener Arretierstift integriert, der die Lagerplatte während des Werkzeugwechsels am Werkzeughalter festlegt, um den zuvor erwähnten Haltebolzen exakt auf die betreffende Ausnehmung bzw. Arretiervorrichtung an der Werkzeugmaschine ausrichten zu können. Der Lösemechanismus entriegelt dann automatisch die Lagerplatte vom anschließend rotierenden Werkzeughalter.
Das zur Abstützung eines langen dünnen Werkzeugschaftes an der Lagerplatte befestigte Stützelement umfasst Mittel zu dessen lagerichtiger Positionierung in Bezug auf das Werkzeug.
Das Stützelement weist ein den Werkzeugschaft abstützendes Stützprofil auf, das als Kerbe in das freie Ende des Stützelements eingeformt ist oder aus verstellbaren Hebeln oder Schiebern gebildet ist und den Werkzeugschaft auch umfassen kann. Gleichermaßen kann ein Festlager einen an dem Werkzeug angebrachten Lagerzapfen fest umfassen.
Anstelle des Stützelements oder zusätzlich zu diesem können auch andere Hilfseinrichtungen an der Lagerplatte befestigt sein, beispielsweise die oben erwähnte Abschirmvorrichtung zum Abfangen wegfliegender Späne, handelsübliche Übergabeschnittstellen für Druckluft, Kühl- und Schmierstoffe sowie Steckverbindungen für an der Lagerplatte angebrachte elektrische Elemente usw.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines für den automatischen Werkzeugwechsel bei einer CNC-Maschine vorgesehenen Werkzeughalters mit in diesen in tegrierter Stützvorrichtung für ein Fräswerkzeug mit dünnem – nicht biegesteifem – Werkzeugschaft;
2 eine Rückansicht des Werkzeughalters nach 1; und
3 eine Unteransicht des Werkzeughalters nach 1.
Der Werkzeughalter 1 umfasst einen als Steilkegel ausgebildeten Kopplungskegel 2 mit einem Werkzeughalteschaft 3 und einem an diesem vorgesehenen Spannelement 4 zur Befestigung eines hier als Fräser ausgebildeten Werkzeugs 5 mit einem vergleichsweise langen, dünnen Werkzeugschaft 6. Der Werkzeugschaft 6 ist so schlank ausgeführt, um ein Werkstück an mit üblichen Werkzeugen nicht zugänglichen Abschnitten – beispielsweise im Bereich einer Aufnahme für einen Schaufelfuß einer Rotorscheibe oder an unzugänglichen Stellen von anderen Bauteilen – dennoch bearbeiten zu können. Dem dadurch bedingten Abdrängen oder Auslenken des Werkzeugs 5 bei der Werkstückbearbeitung wird durch eine integral mit dem Werkzeughalter 1 verbundene Stützvorrichtung zur Stabilisierung der Lage des Werkzeugs begegnet.
Die Stützvorrichtung umfasst eine am Umfang des – hier auch als Lagerschaft ausgebildeten – Werkzeughalteschaftes 3 drehbar gelagerte Lagerplatte 7 mit einem auf dieser angebrachten Haltebolzen 8 und einem in die Lagerplatte integrierten, beweglich angeordneten Verriegelungsstift (nicht dargestellt). An dem Werkzeughalteschaft 3 (Lagerschaft) ist außerdem ein Bund 9 mit einer Arretieröffnung 10 befestigt. Solange der Kopplungskegel 2 (Steilkegel) noch nicht mit der Antriebsspindel der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) in Eingriff ist, ist die Lagerplatte 7 mit Hilfe des in die Arretieröffnung 10 eingreifenden Verriegelungsstiftes (nicht dargestellt) in einer bestimmten Position am Werkzeughalter 1 fixiert. Dadurch befindet sich der auf der Lagerplatte 7 vorgesehene Haltebolzen 8 während des Werkzeugwechsels in einer Position, in der er beim Koppeln des Werkzeugshalters 1 mit der Werkzeugmaschinenspindel in eine feststehende Ausnehmung oder Vorrichtung der Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) eingreift.
Durch einen in die Lagerplatte 7 integrierten – an sich bekannten und daher nicht dargestellten – Lösemechanismus wird zur gleichen Zeit, das heißt nach dem Eingreifen des Haltebolzens 8 und noch vor der Verbindung des Kopplungskegels 2 mit der Werkzeugmaschinenspindel, der Verriegelungsstift, der bis dahin die Lagerplatte 7 am Bund 9 gehalten hat, automatisch aus der Arretieröffnung 10 abgesenkt, so dass sich der Werkzeughalteschaft 3 mit dem Werkzeug 5 drehen kann, während gleichzeitig die Lagerplatte 7 feststeht.
An der Lagerplatte 7 ist ein sich in Längsrichtung des Werkzeughalters 1 erstreckendes Führungselement 11 befestigt, an dem, in unterschiedlicher Höhe einstellbar, eine – hier zum Werkzeug hin abgewinkelte – Halteschiene 12 geführt ist. An der Halteschiene 12 ist – auswechselbar – ein Stützelement 13 befestigt, das an der freien Stirnseite ein Stützprofil 14 zur Abstützung des Werkzeugschafts 6 des Werkzeugs 5 aufweist. Das Stützprofil 14 kann als V-Kerbe, die den Werkzeugschaft 6 an zwei Seitenflächen der V-Kerbe abstützt, oder auch als den Werkzeugschaft 6 maximal bis zu 180° umfassende Rundkerbe ausgebildet sein. Das Stützprofil kann auch aus mindestens zwei verschwenkbaren Stützhebeln oder verstellbaren Schiebern mit an der Vorderseite eingeformten Einkerbungen bestehen, um den Werkzeugschaft 6 allseitig abzustüt zen. Schließlich kann an der Halteschiene 12 auch ein Schutzschild angebracht sein, um benachbarte Bereiche gegenüber den bei der spanenden Bearbeitung anfallenden Spänen abzuschirmen.

1: Werkzeughalter
2: Kopplungskegel (Steilkegel)
3: Werkzeughalteschaft (Lagerschaft)
4: Spannelement (Werkzeugbefestigung)
5: Werkzeug
6: Werkzeugschaft
7: Lagerplatte
8: Haltebolzen
9: Bund
10: Arretieröffnung
11: Führungselement
12: Halteschiene
13: Stützelement
14: Stützprofil

Claims

Werkzeughalter für den automatischen Werkzeugwechsel bei Werkzeugmaschinen, der einen Kopplungskegel (2) zur Verbindung mit einer auch während des Werkzeugwechsels rotierenden Maschinenspindel und zum Halten eines Werkzeugs (5) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass an einem an den Kopplungskegel (2) anschließenden Werkzeughalteschaft (3) eine während des Werkzeugwechsels am Werkzeughalter (1) arretierbare und während der Werkstückbearbeitung vom Werkzeughalter freie, aber an der Werkzeugmaschine gehaltene Lagerplatte (7) drehbar gelagert ist, und an der Lagerplatte (7) ein Stützelement (13) und/oder anderes Hilfselement für das Werkzeug (5) angebracht ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Lagerplatte (7) ein in eine Arretieröffnung (10) eingreifender Arretierstift integriert ist, der die Lagerplatte (7) während des Werkzeugwechsels in einer bestimmten Position zum Werkzeughalter fixiert, und der Arretierstift mit einem Lösemechanismus verbunden ist, um die Lagerplatte (7) vom Werkzeughalter (1) zu lösen, wenn der Kopplungskegel (2) mit der Maschinenspindel verbunden ist und gleichzeitig ein an der Lagerplatte (7) vorgesehener Haltebolzen (8) die Lagerplatte (7) in einem Haltemittel an der Werkzeugmaschine arretiert.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (13) und/oder weitere Hilfselemente in Bezug auf die Position und Ausbildung des Werkzeugs (5) einstellbar angeordnet sind.
Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (13) oder das Hilfselement an einer höhenverstellbar an einem Führungselement (11) geführten Halteschiene (12) auswechselbar angebracht ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (13) an der zum Werkzeug (5) weisenden Seite ein Stützprofil (14) zur Abstützung des Werkzeugschaftes (6) aufweist.
Werkzeughalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützprofil (14) eine in das Stützelement (13) eingeformte V-förmige Einkerbung oder eine runde Nut ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement zwei an den freien Enden mit Stützprofilen (14) versehene verschwenkbare oder verschiebbare Hebel oder Schieber umfasst, die den in den Werkzeughalteschaft (3) eingespannten Werkzeugschaft (6) umfassen und nach allen Seiten abstützen.
Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierstift zur Positionierung der Lagerplatte (7) während des Werkzeugwechsels in eine Arretieröffnung (10) eines am Werkzeughalteschaft (3) befestigten Bundes (9) eingreift.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerplatte (7) mittels Wälzlagern drehbar am Werkzeughalteschaft (3) gelagert ist.