DE102007043285B3

DE102007043285B3 - Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE102007043285B3
Application number: DE102007043285A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Maier (Fh); Karlheinz Dipl.-Ing. Jansen
Original assignee: WTO Werkzeug Einrichtungen GmbH
Current assignee: WTO Werkzeug Einrichtungen GmbH
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: WO2009033456A3; WO2009033456A2; US20100308546A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen 13 bei Werkzeugmaschinen weist eine Werkzeugaufnahme 1 sowie einen Werkzeughalter 6 auf. Zum Fixieren der beiden Teile dienen Spannelemente 4. Die Vorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass sowohl Werkzeughalter 6 einer ersten Art und Werkzeughalter 6 einer zweiten Art adaptierbar sind. Die Werkzeughalter 6 erster Art betreffen die HSK-Norm, während die Werkzeughalter 6 der zweiten Art zur Verkürzung der Länge keine Aufnahme 11 für ein Spannsystem aufweisen, wie es für Werkzeughalter 6 der ersten Art benötigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen.
Zum Bearbeiten von Werkstücken dienen feststehende oder umlaufende Werkzeuge. Diese werden mittels entsprechender Haltevorrichtungen an der Werkzeugmaschine gehalten. Bei diesen Werkzeugen kann es sich um Bohrer, Fräser, Sägeblätter oder andere Bearbeitungswerkzeuge handeln, welche zur Bearbeitung von Werkstücken allgemein vorgesehen und geeignet sind.
Derartige Vorrichtungen zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen weisen Werkzeughalteraufnahmen auf, bei denen es sich beispielsweise um eine Spindel oder um ein Teil einer Spindel oder um eine nicht rotierende Werkzeughalteraufnahme handeln kann. Diese Werkzeughalteraufnahmen weisen stirnseitig in axialer Richtung gesehen eine konische Aufnahme auf. Weiterhin ist der eigentliche Werkzeughalter vorgesehen, welcher das Werkzeug aufnimmt. Dieser Werkzeughalter weist rückseitig einen Konus auf, welcher in die axiale konische Aufnahme der Werkzeughalteraufnahme eingefühlt und dort fixiert wird. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus DE 10 2004 042 520 B3 bekannt.
Ein spezieller Typ einer derartigen Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen ist das System nach der sogenannten HSK-Norm basierend auf ISO-12164 und DIN 69893. Hier sind für die Spannung von Werkzeughaltern zentral von hinten eingreifende Spannsysteme oder Spannmechanismen vorgesehen. Diese erzielen über eine Mechanik und einem in dem Werkzeughalter vorgesehenen Hinterschnitt eine axiale Verspannung zwischen dem Werkzeughalter und der Werkzeughalteraufnahme. Dieses Spannsystem greift dabei in eine rückseitige Aufnahme in Form einer Ausnehmung des Werkzeughalters ein. Das Spannen des Spannsystems erfolgt entweder dadurch, daß der Werkzeughalter seitlich im Konusbereich Durchgangsbohrungen aufweist, durch welche hindurch ein entsprechendes Betätigungswerkzeug für das Spannsystem hindurchgesteckt werden kann, oder zum anderen dadurch, daß das Spannsystem durch eine von hinten angreifende Axialbewegung betätigt wird. In beiden Fällen greift das Spannsystem hinter einen im Werkzeughalter ausgebildeten Hinterschnitt. Bedingt durch die Geometrie der Trennstelle zwischen der Werkzeughalteraufnahme und dem Werkzeughalter kommt es dabei zu einer Berührung zwischen den beiden Konen sowie zu einer Berührung zwischen entsprechenden Planflächen. Der Werkzeughalter wird somit in axialer und radialer Richtung spielfrei ausgerichtet.
Der Nachteil von diesen integrierten Spannsystemen ist, daß der zentrale Innenbereich des Werkzeughalters mit der Aufnahme für das Spannsystem nicht verwendet werden kann. Denn dieser zentrale Innenbereich ist ausschließlich für das Spannsystem vorgesehen. Dies führt zu großen Gesamtwerkzeuglängen aus Werkzeughalteraufnahme und Werkzeughalter. Diese Längen sind auf kompakten Maschinen und Drehzentren aus Gründen des Platzbedarfs und der auftretenden Biegemomente aus Bearbeitungskräften und dem großen Hebelarm nicht erwünscht.
Dieses vorbeschriebene System nach der sogenannten HSK-Norm ist auch bei Werkzeughaltern realisiert, dessen Konus über die axiale Länge gesehen keinen runden Querschnitt aufweist, sondern als abgerundetes Polygon ausgebildet ist.
Die vorbeschriebenen Systeme nach der sogenannten HSK-Norm sowie mit der abgewandelten Ausführungsform mit den abgerundeten Polygonen wird nachfolgend als "Werkzeughalter einer ersten Art" bezeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für unterschiedliche Werkzeughalter universell einsetzbare Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen zu schaffen.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch ist eine universell einsetzbare Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen geschaffen, bei der nicht nur Werkzeughalter nach der sogenannten HSK-Norm, sondern auch Werkzeughalter einer zweiten Art kompatibel adaptiert werden können, welche grundsätzlich keine Aufnahme für ein Spannsystem der Werkzeughalteraufnahme der ersten Art besitzen. Somit wird der Innenbereich des Werkzeughalters wieder frei, näm lich dort, wo früher das Spannsystem plaziert war. Dadurch kann dieser Adapter mit besonderen Werkzeughaltern, welche nicht nach HSK genormt sind, genutzt werden. Gleichzeitig bleibt aber auch die volle Austauschbarkeit zu den Werkzeughaltern der ersten Art erhalten, so daß diese Werkzeughalter der ersten Art weiterhin verwendet werden können. Somit entspricht die Werkzeughalteraufnahme in der Geometrie, wie sie für Werkzeughalter der ersten Art (also nach der sogenannten HSK-Norm) konzipiert ist. Die Werkzeughalteraufnahme kann somit sowohl Werkzeughalter nach der ersten Art als auch angepaßte, kurze Werkzeughalter nach einer zweiten Art kompatibel aufnehmen. Zur Verbesserung der axialen Spannkräfte sind speziell ausgebildete Ausnehmungen in der Umfangsmantelfläche des Konus des Werkzeughalters vorgesehen. Dabei sind vorzugsweise das Spannelement und die Ausnehmung derart ausgebildet, daß während der Nachinnenbewegung des Spannelements der Werkzeughalter in die Werkzeughalteraufnahme axial hineindrückbar ist. Bei den Ausnehmungen kann es sich um Sacklochbohrungen, Durchgangsbohrungen oder auch um umlaufende Nuten handeln.
Eine Weiterbildung hiervon schlägt Anspruch 2 in einer ersten Variante vor. Die Grundidee besteht darin, daß für die Adaption eines Werkzeughalters der ersten Art (also nach der sogenannten HSK-Norm) die seitlichen Bohrungen im Kegelbereich, welche für die Zugänglichkeit zu dem manuellen Spannsystem vorgesehen sind, dazu genutzt werden, um über seitliche Spannelemente die axialen Spannkräfte zu erzeugen. Dies bedeutet, daß bei diesen Werkzeughaltern der ersten Art die Spannelemente in den Öffnungsbereich der Durchgangsbohrungen des Werkzeughalters eingreifen und so die axialen Spannkräfte erzeugt werden. Durch diese Ausführung können aber auch Werkzeughalter einer zweiten Art adaptiert werden.
Eine Alternative zu dieser ersten Variante schlägt Anspruch 3 vor. Hier besteht die Grundidee darin, nicht die vorhandenen Durchgangsbohrungen im Werkzeughalter der ersten Art zu verwenden, sondern daß zusätzliche Ausnehmungen vorgesehen sind, an welchen die Spannelemente angreifen. Diese Variante hat den Vorteil, daß durch eine entsprechende Formgebung der Ausnehmungen optimale geometrische Verhältnisse geschaffen werden können.
Eine weitere Weiterbildung schlägt Anspruch 4 vor. Die Grundidee besteht darin, die ohnehin vorhandenen Durchgangsbohrungen in der Werkzeughalteraufnahme für Werkzeughalter der ersten Art als Spannbohrungen, insbesondere als Gewindebohrungen für Spannschrauben auszubilden. Diese Spannbohrungen dienen dann der Aufnahme der Spannelemente, insbesondere der vorerwähnten Spannschrauben. Nichtsdestoweniger sind diese Spannbohrungen nach wie vor dazu geeignet, daß durch sie ein entsprechendes Betäti gungswerkzeug für das Spannsystem für Werkzeughalter der ersten Art hindurchgesteckt werden kann.
Eine Alternative hierzu schlägt Anspruch 5 vor. Die Grundidee besteht darin, für die Spannelemente nicht die ohnehin vorhandenen Durchgänge in der Werkzeughalteraufnahme zu verwenden, sondern die Werkzeughalteraufnahme mit zusätzlichen, separaten Spannbohrungen auszustatten. Dies hat den Vorteil, daß diese Spannbohrungen optimal den gewünschten Erfordernissen angepaßt werden können.
Eine weitere Weiterbildung schlägt Anspruch 6 vor. Dadurch ist die Fixierung des Werkzeughalters in der Werkzeughalteraufnahme sehr flexibel gestaltet. Denn das Fixiersystem ist unabhängig davon, welche Ausrichtung die Spannbohrung des Spannelements in der Werkzeughalteraufnahme besitzt. Denn das Vorderende des Spannelements ist immer in ein und derselben Ausnehmung festlegbar, welche in dem Werkzeughalter ausgebildet ist. Dies bedeutet in der Praxis, daß für eine Werkzeughalteraufnahme mit einer anderen Ausrichtung für die Spannelemente kein entsprechender Werkzeughalter zur Verfügung gestellt werden muß. Vielmehr kann ein und derselbe Werkzeughalter für Werkzeughalteraufnahmen mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Spannbohrungen verwendet werden.
Eine erste Variante in der Anordnung der Spannelemente sieht gemäß der Weiterbildung in Anspruch 7 vor, daß die Achse der Spannbohrung senkrecht zur Werkzeugachse steht. Dadurch ist eine radiale Anordnung der Spannelemente realisiert.
Alternativ können gemäß Anspruch 8 die Spannelemente auch schräg angeordnet sein, und zwar vorzugsweise schräg von vorne. Durch die leichte Neigung der Spannelemente wird noch mehr Platz eingespart, so daß sich durch die Verkürzung in axialer Richtung die Gesamtlänge weiterhin verkürzt. Durch die nur relativ geringe Neigung ist nach wie vor ein weitgehend ungehinderter Zugang zu den Spannelementen möglich. Bei geeigneter Wahl des Neigungswinkels (z. B. 30° zur Radialen) können auch Normschrauben statt Sonderschrauben als Spannelemente verwendet werden.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 9 betrifft ein Mitnahmeelement in der Werkzeughalteraufnahme. Denn es gibt bei Werkzeughaltern der ersten Art diverse Varianten. Eine Variante ist für High-Speed-Maschinen vorgesehen und hat für die formschlüssige Mitnahme des Werkzeughalters in der Werkzeughalteraufnahme kein Nut- und Federsystem am Ende des Konus des Werkzeughalters. Durch ein entnehmbares Mitnahmeelement beispielsweise in Form eines Mitnahmeringes oder in Form von Mitnahmebolzen ist es nunmehr möglich, bei demontiertem Mitnahmeelement alle Varianten von Werkzeughaltern aufzunehmen. Bei montiertem Mitnahmeelement kann die zusätzliche positive Mitnahme und Montageorientierung genutzt werden. Grundsätzlich können generell alle Varianten von Werkzeughaltern auch ohne Nut- und Federsystem betrieben werden. Durch eine spezielle Abstimmung von Spannelement und seitlicher Bohrung ist die spielfreie Drehmomentübertragung durch den sich ergebenden Formschluß zwischen der Spannelement und dem Konus des Werkzeughalters möglich.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 mit einer zusätzlichen Zugangsbohrung in der Werkzeugträgeraufnahme für Werkzeughalter mit seitlichem Spannelement für Schneidwerkzeuge hat den Vorteil, daß sehr kurze Werkzeughalter für Schneidwerkzeuge mit seitlicher Spannfläche realisiert werden können. Dies hat den Vorteil, daß nicht immer der Werkzeughalter entfernt werden muß, um das Schneidwerkzeug zu wechseln.
Die Weiterbildung hiervon gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß dadurch die axiale Länge des Werkzeughalters auf ein Minimum reduziert ist.
Durch die Selbsthemmung und auch durch auftretendes Verkleben mit Kühlmittel kann es beim Wechsel der Werkzeughalter vorkommen, daß diese sich nicht selbsttätig aus der konischen Aufnahme der Werkzeughalteraufnahme lösen. Durch die Anbringung von mindestens einer Nut gemäß der Weiterbildung in Anspruch 12 kann beispielsweise mit dem Bedienschlüssel für das Spannen/Lösen der Spannelemente nach dem Lösen der Spannelemente ein Lösevorgang bewirkt werden. Durch das Abstandsmaß von etwa der Schlüsselweite eines Sechskantschlüssels und dem Drehen dieses Sechskantschlüssels auf das Eckmaß kann ein ausreichender Löseweg erreicht werden.
Zur Realisierung kürzestmöglicher Werkzeugaufnahmen kann es sinnvoll sein, gemäß der Weiterbildung in Anspruch 13 die Anschlagschraube zur Längeneinstellung nicht als Bestandteil des Werkzeughalters, sondern als Bestandteil der Werkzeughalteraufnahme auszuführen. Dies ist vor allem dann sinnvoll, wenn der Werkzeughalter nicht bei jedem Schneidwerkzeugwechsel ausgetauscht wird, sondern in der Werkzeughalteraufnahme verbleibt und der Anwender das Schneidwerkzeug direkt austauscht.
Bedingt durch die Überdeckung des Konus der Spannzange mit dem Außenkonus des Werkzeughalters kann es beim Spannen der Spannzangenaufnahme zu einer Geometrieveränderung des Außenkonus des Werkzeughalters kommen. Um den daraus unweigerlich auftretenden Schnittstellenabweichungen entgegenzutreten, wird gemäß der Weiterbildung in Anspruch 14 der Werkzeughalter mit einem speziellen radialen Hohlschliff ausgebildet. Alternativ dazu kann auch der Innenkonus der Werkzeughalteraufnahme mit einem radialen Hohlschliff ausgebildet werden. Dies bedeutet, daß im gespannten Zustand der Spannzangenaufnahme eine definierte Aufnahme in Form einer Doppelkegelzentrierung entsteht.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 15 schlägt unterschiedliche Querschnittsformen des Konus des Werkzeughalters vor. Neben dem runden Konus gemäß der sogenannten HSK-Norm gibt es auch einen Konus mit einem nichtrunden Querschnitt in Form eines konischen Polygons, bei dem die Kanten allerdings abgerundet sind. Die radiale Aufnahme erfolgt hier über das konische Polygon und die axiale Aufnahme zusätzlich durch eine Planfläche. Zusätzliche Elemente in Form von Nut und Feder zur Drehmomentmitnahme sind aufgrund der Polygonform nicht notwendig. Die Spannung dieser Schnittstelle ist ebenfalls durch ein zentrales Spannsystem bekannt, wie man es aus der HSK-Schnittstelle her kennt. Alternativ kann die Spannung auch durch eine zentrale Schraube von hinten ermöglicht werden. In beiden Fällen wird der Innenbereich der Schnittstelle belegt und kann nicht verwendet werden. Aber auch hier sind seitliche Bohrungen vorgesehen, welche jedoch der Kühlmittelzuführung dienen. Bei der Verwendung eines derartigen Werkzeughalters mit konischem Polygon werden die Spannelemente so ausgebildet, daß in erster Linie eine axiale Spannkraft erzeugt wird, um Innen- und Außenpolygon sowie die Planfläche in Kontakt und Vorspannung zu bringen. Indem aber der Innenraum der Schnittstelle zwischen dem Werkzeughalter und der Werkzeughalteraufnahme frei verfügbar ist, ergeben sich sämtliche zuvor beschriebenen Vorteile. So kann man weiterhin den nicht mehr benötigten inneren Spannbereich mit einem Kühlmittelrohr ausrüsten und somit eine optimale Übergabe des Kühlmittels von der Werkzeughalteraufnahme zum Werkzeughalter realisieren, ohne daß sich der Querschnitt plötzlich erweitert und dadurch die Kühlung beeinträchtigt wird.
In einer ersten Variante können gemäß der Weiterbildung in Anspruch 16 die Spannbohrungen als Gewindebohrungen und die Spannelemente als Spannschrauben ausgebildet sein. Dies sind gängige Möglichkeiten zur Fixierung des Werkzeughalters in der Werkzeughalteraufnahme.
Vorzugsweise sind dabei gemäß der Weiterbildung in Anspruch 17 die Spannschrauben vorderseitig mit einem Spannkonus versehen. Die Ausnehmungen in der Umfangsmantelfläche des Werkzeughalters sind hierzu korrespondierend als Innenkonus ausgebildet. Dadurch ist auf technisch einfache Weise eine Axialverschiebung des Werkzeughalters in der Werkzeughalteraufnahme während des Spannvorgangs möglich.
Eine Alternative zu dem Spannkonus sieht gemäß Anspruch 18 vor, daß die Spannschrauben vorderseitig ein separates Druckstück beaufschlagen. Dieses Druckstück greift dann in die Ausnehmung im Werkzeughalter ein.
Alternativ zu den Spannschrauben können die Spannelemente in einer zweiten Variante gemäß der Weiterbildung in Anspruch 19 an einem der Werkzeughalteraufnahme zugeordneten Verstellelement angeordnet sein. Dabei sind die Spannelemente bei einer Verstellbewegung des Verstellelements im wesentlichen radial in der Spannbohrung beweglich. Verschiedene technische Realisierungen des Verstellelements sind dabei möglich. Zum Beispiel kann das Verstellelement durch einen Spannhebel, durch einen axial verstellbaren muffenartigen Spannring oder durch einen drehbaren Spannring gebildet sein.
Die Merkmale in den Unteransprüchen stellen für sich jeweils eigenständige Erfindungen dar, unabhängig vom Gegenstand des Hauptanspruchs.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen bei Werkzeugmaschinen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
1a eine erste Ausführungsform vor dem Einsetzen eines Werkzeughalters der zweiten Art in die Werkzeughalteraufnahme;
1b eine Darstellung entsprechend der in 1a, jedoch nach Einsetzen des Werkzeughalters und Festziehen der Gewindeschrauben;
2 die gleiche Werkzeughalteraufnahme wie in den 1a und 1b, jedoch mit einem Werkzeughalter der ersten Art;
3 eine Darstellung entsprechend der in 1b, jedoch mit einem modifizierten Werkzeughalter, bei dem die Spannelemente exakt radial eingedreht sind;
4a eine perspektivische Ansicht der Werkzeughalteraufnahme mit Werkzeughalter;
4b und 4c verschiedene Längsschnittdarstellungen des Systems in 4a, wobei die Schnittebenen um 90° gedreht sind;
5a eine perspektivische Ansicht der Werkzeughalteraufnahme des Werkzeughalters mit einer anderen Bearbeitungswerkzeugaufnahme;
5b einen Längsschnitt durch das System in 5a mit einem Mitnahmeelement;
5c eine modifizierte Ausführungsform zu 5b ohne Mitnahmeelement;
6a und 6b eine Vorrichtung zum Lösen des Werkzeughalters von der Werkzeughalteraufnahme;
7a eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform;
7b einen Längsschnitt durch die Ausführungsform in 7a entlang dem dargestellten Schnittverlauf;
8a eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform;
8b einen Längsschnitt durch die Ausführungsform in 8a entlang dem dargestellten Schnittverlauf;
9 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Spannschraube auf ein Druckstück wirkt;
10a eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt, bei welcher die Spannelemente durch Spannhebel radial verstellbar sind;
10b einen Schnitt entlang der strichpunktierten Linie in 10a;
11 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt, bei welcher als Verstellelement für das Spannelement ein axial beweglicher Spannring vorgesehen ist;
12a eine weitere Ausführungsform in einem Längsschnitt unter Verwendung eines drehbaren Spannrings;
12b eine Schnittdarstellung gemäß der strichpunktierten Linie in 12a.
1a zeigt eine Werkzeughalteraufnahme 1 am vorderen Ende einer Spindel. Diese Werkzeughalteraufnahme 1 weist stirnseitig eine konische Aufnahme 2 auf. In dieser münden schräg von vorne Spannbohrungen 3 in Form von Gewindebohrungen für Spannelemente 4 in Form von Spannschrauben. Darüber hinaus ist stirnseitig eine Planfläche 5 vorgesehen.
Weiterhin ist ein Werkzeughalter 6 dargestellt. Dieser weist einen Konus 7 auf, welcher mit der konischen Aufnahme 2 der Werkzeughalteraufnahme 1 korrespondiert. Im Bereich des Konus 7 weist die Mantelfläche Ausnehmungen 8 auf. Diese korrespondieren mit den Spannelementen 4 der Werkzeughalteraufnahme 1. Weiterhin weist der Werkzeughalter 6 noch eine zu der Planfläche 5 korrespondierende Planfläche 9 auf. Schließlich ist noch als Begrenzung für das Werkzeug eine Anschlagschraube 10 in der Werkzeughalteraufnahme 1 vorgesehen.
Die Funktionsweise ist wie folgt:
Der Werkzeughalter 6 wird mit seinem Konus 7 in die konische Aufnahme 2 der Werkzeughalteraufnahme 1 eingeführt. Anschließend werden die Spannelemente 4 nach innen eingedreht, so daß sie in der Ausnehmung 8 zu liegen kommen. Das Zusammenspiel zwischen dem Spannelement 4 und der Ausnehmung 8 ist dabei dergestalt, daß der Werkzeughalter 6 ins Innere der konischen Aufnahme 2 der Werkzeughalteraufnahme 1 hinein bewegt wird (also in der Zeichnung nach rechts).
Die Variante in 2 geht von einer identischen Werkzeughalteraufnahme 1 aus, wie sie in den 1a und 1b dargestellt ist. Der Unterschied liegt in dem Werkzeughalter 6. Der Unterschied besteht konkret darin, daß der Werkzeughalter 6 rückseitig eine Aufnahme 11 besitzt. Diese Aufnahme 11 kann ein – nicht dargestelltes – Spannsystem der Werkzeughalteraufnahme 1 aufnehmen, welches in der Lage ist, den Werkzeughalter mit einer entsprechend ausgebildeten Werkzeughalteraufnahme zu verspannen, indem das Spannsystem in die Hinterschneidungen greift. Die Betätigung dieses Spannsystems kann entweder durch eine Axialbewegung von der Werkzeughalteraufnahme aus oder durch ein seitlich einführbares Betätigungswerkzeug erfolgen. Zu diesem Zweck weist der Werkzeughalter 6 im Bereich des Konus 7 Durchgangsbohrungen 12 auf.
Die Fixierung dieses Werkzeughalters 6 in der konischen Aufnahme 2 der Werkzeughalteraufnahme 1 erfolgt dadurch, daß die Spannelemente 4 der Werkzeughalteraufnahme 1 in diese Durchgangsbohrungen 12 eingreifen, so daß aufgrund der Ausbildung und Orientierung der wirkenden Gegenflächen der Werkzeughalter 6 ins Innere der konischen Aufnahme 2 der Werkzeughalteraufnahme 1 gepreßt wird.
Somit ist im Ergebnis dieser Typ von Werkzeughalter 6, wie er in 2 dargestellt ist, gleichermaßen verwendbar wie der Werkzeughalter 6, wie er in den 1a und 1b dargestellt ist.
Die Ausführungsform in 3 geht vom Grundprinzip her von einem Werkzeughalter 6 aus, wie er in den 1a und 1b dargestellt ist. Der Unterschied besteht darin, daß hier die Spannelemente 4 nicht schräg von vorne, sondern radial ausgerichtet sind.
Im Übrigen sind die Ausnehmungen 8 im Werkzeughalter 6 der 1a und 1b sowie 3 derart ausgebildet, daß im Zusammenwirken mit den Spannelementen 4 diese entweder exakt radial oder schräg von vorne eingedreht werden können.
Die 4a bis 4c zeigen ein Werkzeug 13, wie es im Werkzeughalter 6 fixiert ist. Hierzu dienen Spannschrauben 14 im Werkzeughalter 6. Diese sind über Zugangsbohrungen 15 in der Mantelfläche der Werkzeughalteraufnahme 1 zugänglich. Hierzu dient ein Betätigungswerkzeug 18. Außerdem ist erkennbar, daß das Werkzeug 13 an der Anschlagschraube 10 anliegt.
5a und 5b zeigen die Werkzeughalteraufnahme 1, welche im Boden der konischen Aufnahme 2 ein lösbares Mitnahmeelement 16 aufweist. Dieses dient als formschlüssige Nut-Feder-Verbindung zwischen dem Werkzeughalter 6 und der Werkzeughalteraufnahme 1. Somit werden die Nuten am Ende des (HSK-)Konus 7 in Verbindung mit dem Mitnahmeelement 16 genutzt.
5c zeigt das System mit identischer Werkzeughalteraufnahme 1 mit demontiertem Mitnahmeelement 16. Denn dieser (HSK-)Konus 7 besitzt am Ende keine Nuten.
6a zeigt, daß sich im Bereich der Planflächen 5, 9 zwischen der Werkzeughalteraufnahme 1 und dem Werkzeughalter 6 ein Umfangsschlitz 17 befindet. Um den Werkzeughalter 6 besser aus der Werkzeughalteraufnahme 1 bei einem Werkzeugwechsel lösen zu können, kann in diesen Umfangsschlitz ein Betätigungswerkzeug 18 in Form eines Außensechskantschlüssels eingeführt werden. Die Breite dieses Umfangsschlitzes 17 ist dabei dergestalt, daß durch Drehen des Betätigungswerkzeugs 18 die Werkzeughalteraufnahme 1 und der Werkzeughalter 6 auseinandergepreßt werden.
Die 7a und 7b zeigen eine HSK-Trennstelle mit einem nach DIN genormten Werkzeughalter 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Spannbohrungen 3 für die Spannelemente 4 separat von den Bohrungen 19 ausgebildet, wie sie in der Werkzeughalteraufnahme 1 vorgesehen sind, um das Betätigungswerkzeug zum Betätigen des Spannsystems hindurchstecken zu können. In 7a ist erkennbar, daß diese Spannbohrungen 3 mit ihren Spannelementen 4 in der 12- sowie 6-Uhr Position angeordnet sind, während die Bohrungen 19 in der Werkzeughalteraufnahme 1 die 2- sowie 8-Uhr Position einnehmen. Auch hier greifen die Spannelemente 4 in die Durchgangsbohrungen 12 des Werkzeughalters 6 ein.
Die Ausführungsform in 8a und 8b (ebenfalls eine HSK-Trennstelle mit einem nach DIN genormten Werkzeughalter 6) verwendet für die Spannelemente 4 nicht die Durchgangsbohrungen 12, welche im Werkzeughalter 6 ausgebildet sind, sondern es sind zusätzlich eingebrachte Ausnehmungen 8 in der Konusmantelfläche des Werkzeughalters 6 vorgesehen. Die speziellen Ausnehmungen 8 sind dabei unter einem Winkel von 0°, 120° und 240° angeordnet. Die für das HSK-Spannsystem notwendigen Durchgangsbohrungen 12 befinden sich in der horizontalen Achse (9- sowie 3-Uhr Stellung). Andere Winkel sind selbstverständlich ebenfalls möglich.
Durch die nur teilweise oder durch die Nichtverwendung der vorhandenen Bohrungen ist es möglich, die Spannung über die Spannelemente 4 durch Veränderung der Geometrie und Lage der Spannbohrung 3 und Ausnehmung 8 weiter zu optimieren. Zum Beispiel können größere Spannbohrungen 3 und Spannelemente 4 verwendet werden, die dann nicht mehr mit den vorhandenen Bohrungen/Ausnehmungen zusammenarbeiten können. Weiterhin ist eine veränderte Lage der Bohrungen in axialer und/oder radialer Richtung (ggf. nicht um 180° versetzt, sondern um einen anderen Winkel) möglich. Auch können mehr als drei Bohrungen vorgesehen sein.
Während bisher als Spannbohrungen 3 Gewindebohrungen und als Spannelemente 4 Spannschrauben mit Spannkonus vorgesehen waren, sind in den nachfolgenden Ausführungsformen die Spannelemente und insbesondere deren radiale Verstellbarkeit anders ausgebildet.
Bei der Ausführungsform in 9 ist das Spannelement 4 zwar ebenfalls als Spannschraube ausgebildet, jedoch ohne Spannkonus. Statt dessen ist ein Druckstück 20 vorgesehen, welches in die Ausnehmung 8 eingreift. Durch Eindrehen dieser das Spannelement 4 bil denden Spannschraube wird das Druckstück 20 radial nach innen bewegt und greift derart an der Ausnehmung 8 an, daß der Werkzeughalter 6 in die Werkzeughalteraufnahme 1 hineingepreßt wird.
Bei der Ausführungsform in den 10a und 10b sind die beiden Spannelemente als Druckstücke 20 in Verbindung mit Spannhebeln 21 ausgebildet. Die Spannhebel 21 sind teilringförmig ausgebildet und im Bereich des einen Endes bezüglich einer zur Werkzeugachse parallelen Achse verschwenkbar gelagert. In diesen Spannhebeln 21 sind die Druckstücke 20 gelagert. Durch eine Nachinnenbewegung der Spannhebel 21 mittels des Spannelements 4 in Form einer Schraube werden die Druckstücke 20 radial nach innen bewegt, so daß sie durch die Ineingriffnahme mit den Ausnehmungen 8 den Werkzeughalter 6 in die Werkzeughalteraufnahme 1 hineinpressen.
Das Ausführungsbeispiel in 11 geht ebenfalls von Druckstücken 20 aus, welche in die korrespondierenden Ausnehmungen 8 des Werkzeughalters 6 eingreifen. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Druckstücke 20 an einem koaxialen Spannring 22 angeordnet. In diesem Spannring 22 sind die Druckstücke 20 derart durch eine Schrägführung geführt, daß bei einer Bewegung des Spannrings 22 in der Zeichnung nach rechts die Spannposition (in 11 oben) und in der Zeichnung nach links die ungespannte Position (in 11 unten) der Druckstücke 20 eingestellt wird.
Die Ausführungsform in den 12a und 12b schließlich verwendet wiederum Druckstücke 20 sowie einen Spannring 23. Dieser ist jedoch auf der Werkzeughalteraufnahme 1 derart drehbar, daß durch eine entsprechende Führung im Umfangsmantelbereich des Spannringes 23 die Druckstücke 20 entweder radial nach innen (in 12a oben) für die Spannposition oder radial nach außen (in 12a unten) in die nicht gespannte Position bewegt werden.

1: Werkzeughalteraufnahme
2: konische Aufnahme
3: Spannbohrung
4: Spannelement
5: Planfläche
6: Werkzeughalter
7: Konus
8: Ausnehmung
9: Planfläche
10: Anschlagschraube
11: Aufnahme
12: Durchgangsbohrung
13: Werkzeug
14: Spannelement
15: Zugangsbohrung
16: Mitnahmelement
17: Umfangsschlitz
18: Betätigungswerkzeug
19: Bohrung
20: Druckstück
21: Spannhebel
22: Spannring
23: Spannring

Claims

Vorrichtung zum Halten von Werkzeugen (13) bei Werkzeugmaschinen, mit einer Werkzeughalteraufnahme (1), welche stirnseitig eine axiale konische Aufnahme (2) aufweist, mit einem das Werkzeug (13) haltenden Werkzeughalter (6), welcher rückseitig einen Konus (7) zur Aufnahme des Werkzeughalters (6) in der konischen Aufnahme (2) der Werkzeughalteraufnahme (1) aufweist, sowie mit in seitlichen Spannbohrungen (3) der Werkzeughalteraufnahme (1) eingeführten Spannelementen (4) zum Fixieren des Konus (7) in der konischen Aufnahme (2), wobei die Spannelemente (4) an in der Umfangsmantelfläche des Konus (7) des Werkzeughalters (6) ausgebildeten korrespondierenden Ausnehmungen (8) am Konus (7) angreifen, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, daß wahlweise Werkzeughalter (6) einer ersten Art sowie Werkzeughalter (6) einer zweiten Art verwendet werden, nämlich daß zum einen Werkzeughalter (6) der ersten Art in der Werkzeughalteraufnahme (1) fixierbar sind, welche rückseitig im Konus (7) eine axiale Aufnahme (11) für ein Spannsystem der Werkzeughalteraufnahme (1) besitzen sowie seitlich im Konus (7) Durchgangsbohrungen (12) aufweisen, durch welche hindurch das Spannsystem mittels eines Betätigungswerkzeugs zugänglich ist, und welche per se nicht dafür bestimmt und dafür ausgebildet sind, daß Fixiereinrichtungen seitlich am Konus (7) des Werkzeughalters (6) angreifen, daß aber für die Fixierung ausschließlich seitlich am Konus (7) bereits vorhandene oder dort geschaffene Ausnehmungen (8) als Gegenelemente für die Spannelemente (4) verwendet werden, und daß zum anderen Werkzeughalter (6) der zweiten Art in der Werkzeughalteraufnahme (1) fixierbar sind, welche rückseitig im Konus (7) keine axiale Aufnahme (11) für ein Spannsystem der Werkzeughalteraufnahme (1) besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Werkzeughalter (6) der ersten Art als Ausnehmungen die Durchgangsbohrungen (12) vorgesehen sind, an welchen die Spannelemente (4) angreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Werkzeughalter (6) der ersten Art zusätzlich zu den Durchgangsbohrungen (12) Ausnehmungen (8) vorgesehen sind, an welchen die Spannelemente (4) angreifen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkzeughalteraufnahme (1), wie sie an sich für Werkzeughalter (6) der ersten Art vorgesehen ist, seitlich Durchgänge aufweist, durch welche hindurch sowie durch die Durchgangsbohrungen (12) des Werkzeughalters (6) hindurch das Spannsystem mittels des Betätigungswerkzeugs zugänglich ist, wobei die Durchgänge als Spannbohrungen (3) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Werkzeughalteraufnahme (1), wie sie an sich für Werkzeughalter (6) der ersten Art vorgesehen ist, seitlich Durchgänge aufweist, durch welche hindurch sowie durch die Durchgangsbohrungen (12) des Werkzeughalters (6) hindurch das Spannsystem mittels des Betätigungswerkzeugs zugänglich ist, wobei zusätzlich zu den Durchgängen separate Spannbohrungen (3) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) derart ausgebildet sind, daß die entsprechend der Ausrichtung der Spannbohrungen (3) in der Werkzeughalteraufnahme (1) unter unterschiedlichen Winkeln eingedrehten Spannelemente (4) mit ihrem Vorderende in ein und derselben Ausnehmung (8) festlegbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Spannbohrung (3) senkrecht zur Werkzeugachse steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Spannbohrung (3) in Eindrehrichtung der Spannelemente (4) gesehen mit der Werkzeugachse einen Winkel kleiner als 90° oder einen Winkel größer als 90° einschließt.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenbereich der konischen Aufnahme (2) der Werkzeughalteraufnahme (1) ein Mitnahmeelement (16) für einen formschlüssigen Eingriff mit dem Werkzeughalter (6) entfernbar anordenbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalteraufnahme (1) Zugangsbohrungen (15) für in dem Werkzeughalter (6) sich befindende Spannschrauben für das Werkzeug (13) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsbohrungen (15) und die Spannbohrungen (3) im Wesentlichen auf dem gleichen axialen Umfangskreis liegen.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Stoßbereich zwischen der vorderen Stirnseite der Werkzeughalteraufnahme (1) und dem Werkzeughalter (6) ein Umfangsschlitz (17) vorgesehen ist und daß in diesen Umfangsschlitz (17) zum axialen relativen Verschieben der beiden Teile ein Betätigungswerkzeug (18) mit einem unrunden Querschnitt einsetzbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeughalteraufnahme (1) eine axialverstellbare Anschlagschraube (10) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (6) und/oder der Innenkonus der Werkzeughalteraufnahme (1) mit einem radialen Hohlschliff ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (7) des Werkzeughalters (6) über die axiale Länge gesehen einen runden oder einen nichtrunden Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbohrungen (3) als Gewindebohrungen und die Spannelemente (4) als Spannschrauben ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben vorderseitig einen Spannkonus aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschrauben vorderseitig ein separates Druckstück (20) beaufschlagen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (4) als Druckstücke (20) ausgebildet sind und daß die Druckstücke (20) an einem der Werkzeughalteraufnahme (1) zugeordneten Verstellelement angeordnet und durch dieses derart betätigbar sind, daß die Druckstücke (20) bei einer Verstellbewegung des Verstellelements im wesentlichen radial in der Spannbohrung (3) bewegbar sind.