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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem Grundkörper, der eine zentrale Aufnahme für einen zu spannenden Werkzeugschaft aufweist, und einem Verriegelungselement, das in eine radial zu der Aufnahme und in diese mündende Querbohrung eingeschraubt ist und in den Bereich der Aufnahme verstellt werden kann, um mit einer Einformung eines zu spannenden Werkzeugschafts in Eingriff zu kommen und so das Werkzeug in der Aufnahme zu verriegeln.
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Werkzeughalter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Dabei kann der Werkzeugschaft in der zentralen Aufnahme des Werkzeughalters in einfacher Weise durch einen Schrumpfsitz fixiert werden. Alternativ ist es auch möglich, den Werkzeughalter mit einem zusätzlichen Spannsystem wie beispielsweise einem Dehnspannmechanismus zu versehen. Dann ist in den Grundkörper unter Bildung einer geschlossenen Druckkammer eine Dehnbüchse eingesetzt, wobei die Druckkammer unter elastischer Verformung der Dehnbüchse mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen.
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Ein Werkzeughalter mit einem Dehnspannmechanismus ist beispielsweise in der
DE-U-90 02 248 offenbart.
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Die Werkzeughalter, mit denen sich die vorliegende Erfindung speziell beschäftigt und die auch als sogenannte Weldon-Werkzeughalter bezeichnet werden, sind zusätzlich mit einem Verriegelungselement versehen. Dieses ist in eine radial zu der Aufnahme und in diese mündende Querbohrung eingeschraubt und kann in den Bereich der Aufnahme verstellt werden, um einen in die Aufnahme eingesteckten Werkzeugschaft zusätzlich mit Formschluss festzuklemmen und so gegen ein Verdrehen zu sichern. Dazu sind die Weldon-Werkzeugschäfte an einem Teil ihres Umfangs mit einer Abflachung versehen, an der das Verriegelungselement flächig in Anlage kommt. Um eine solche flächige Anlage sicher zu stellen, ist es erforderlich, dass die Abflachung des Werkzeugschaftes gegenüber dem Verriegelungselement exakt positioniert ist. Da der Werkzeugschaft manuell in die Aufnahme des Werkzeughalters eingeschoben wird, ist für die Positionierung Feingefühl der jeweils den Werkzeughalter rüstenden Person erforderlich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass ein zu spannender Werkzeugschaft einfach in der Aufnahme positioniert werden kann.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verriegelungselement als ein in die Gewindebohrung eingeschraubter Hohlzapfen ausgebildet ist, der innenseitig eine radial zur Aufnahme verlaufende Führung für ein in den Hohlzapfen einsetzbares Ausrichtelement aufweist.
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Der Erfindung liegt damit die Überlegung zugrunde, eine Vorjustierung über das in dem Verriegelungselement bewegbar gehaltene Ausrichtelement vorzunehmen. Beim Einschieben des Werkzeugschaftes in die Aufnahme braucht dann der Grundkörper nur so gehalten zu werden, dass die Querbohrung nach oben weist. Das Ausrichtelement wird sich dann innerhalb des Hohlzapfens nach unten bewegen, so dass es an dem Werkzeugschaft anliegt. Wenn die Einformung des Weldon-Werkzeugschaftes dem Ausrichtelement gegenüberliegt, wird dieses in die Einformung fallen, und der Kontakt mit dem flachen Boden der Einformung wird akustisch durch ein leises „Klick” wahrnehmbar. Die den Werkzeughalter rüstende Person weiß dann, dass der Werkzeugschaft korrekt positioniert ist und kann dann das Verriegelungselement in die Einformung des Werkzeugschaftes einschrauben und auf diese Weise den Werkzeugschaft verriegeln. Sofern der Werkzeughalter mit einem Spannmechanismus versehen ist, wird dieser vor dem Einschrauben des Verriegelungselementes betätigt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Werkzeugschaft in der Aufnahme zentrisch gespannt wird, bevor die Verriegelung stattfindet.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Ausrichtelement in den Hohlzapfen von dessen zur Aufnahme hin offenen Seite her radial bewegbar geführt eingesetzt ist und durch ein elastisches Element, welches in dem Hohlzapfen gehalten ist, in Richtung der Aufnahme gedrückt wird. Dabei kann das elastische Element eine Druckfeder und insbesondere ein Spiraldruckfeder sein. Die Verwendung eines elastischen Elements hat den Vorteil, dass das Ausrichtelement nicht allein durch Schwerkraft in die Aufnahme gedrückt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Ausrichtelement an seinem zur Aufnahme weisenden Ende eine im wesentlichen plane Stirnfläche aufweisen. Vorzugsweise besitzt das Ausrichtelement an dem zur Aufnahme weisenden Endbereich eine zu der Einformung des Weldon-Standardschafts gemäß Norm DIN 1835B oder 6335B korrespondierende Kontur. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Ausrichtelement formschlüssig mit der Einformung des Werkzeugschaftes in Eingriff steht und somit optimal ausgerichtet ist.
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Zur Betätigung kann der Hohlzapfen an seinem von der Aufnahme wegweisenden Endbereich eine Innensechskontur besitzen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlzapfen eine Durchgangsbohrung mit einer Führungsfläche aufweist, in welcher das Ausrichtelement radial bewegbar geführt ist. Bei dieser Ausführungsform kann als Ausrichtelement ein Zapfen oder Stift verwendet werden, der in die Durchgangsbohrung eingeschoben wird, und nach der Verriegelung auch wieder entnommen werden kann. Dabei kann die Führungsfläche innensechskantförmig ausgebildet sein, um einen Innensechskantschlüssel in der Durchgangsbohrung radial bewegbar zu führen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass als Ausrichtelement der Innensechskantschlüssel verwendet werden kann, der zum Verstellen des Verriegelungselements ohnehin erforderlich ist.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines Werkzeughalters gemäß der vorliegenden Erfindung während der Positionierung des Werkzeugschaftes,
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2 den Werkzeughalter aus 1 im Querschnitt entlang der Linie II-II,
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3 im Längsschnitt den Werkzeughalter aus 1 bei verriegeltem Schaft,
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4 den Werkzeughalter aus 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV,
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5 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters während des Ausrichtens des Werkzeugschaftes,
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6 den Werkzeughalter aus 5 im Schnitt entlang der Linie VI-VI,
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7 im Längsschnitt den Werkzeughalter aus 5 mit verriegeltem Werkzeugschaft, und
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8 den Werkzeughalter aus 7 im Schnitt entlang der Linie VIII-VIII.
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In den 1 bis 4 einerseits und 5 bis 8 anderseits sind zwei Ausführungsformen eines als Hohlschaftkegelwerkzeughalter ausgebildeten Dehnspannfutters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Dehnspannfutter 1 umfassen jeweils einen Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an seinem linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestiungskonus 3 zur Einspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem anderen Ende des Grundkörpers 2 ist ein Anschlussschaft mit einer zentralen Axialbohrung 4 vorgesehen, in die eine Dehnbüchse 5 eingesetzt ist. Die Dehnbüchse 5 bildet dabei eine Aufnahme 6, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeuges wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann.
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Zwischen der Dehnbüchse 5 und dem Grundkörper 2 ist eine Druckkammer 7 ausgebildet, welche die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist.
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Zur Aufnahme 6 hin wird die Druckkammer 7 von einer relativ schmalen Innenwand der Dehnbüchse 5 und radial nach außen von der Wandung des Grundkörpers 2, deren Wandstärke um ein mehrfaches größer als die Wandstärke der Innenwand ist, begrenzt. Die Druckkammer 7 ist mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht über einen im Grundkörper 2 ausgebildeten Kanal 8 mit einer Hydraulikquelle in Verbindung, durch die sie zum Spannen eines Werkzeuges mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckmittelquelle wird in an sich bekannter Weise von einem im Grundkörper 2 ausgebildeten Zylinderraum 9 gebildet, der endseitig durch ein kolbenartiges Stellorgan 9a verschlossen ist, das zur Erhöhung des Drucks in den Zylinderraum 9 eingeschraubt bzw. zur Verringerung des Drucks aus dieser heraus geschraubt werden kann. Dieser hydraulische Druck wird über einen Kanal 8 zur Druckkammer 7 übertragen und bewirkt eine elastische Auswölbung der Dehnbüchse 5 nach innen, bis diese den in die Aufnahme 6 eingesetzten Werkzeugschaft fest umschließt.
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Die Dehnbüchse 5 ist mit dem Grundkörper 2 fest verbunden, indem sie an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper 2 in an sich bekannter Weise verlötet oder verschraubt ist.
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Der erfindungsgemäße Werkzeughalter 1 ist ferner mit einem sogenannten Weldon-Verriegelungsmechanismus versehen. Hierzu ist in dem Grundkörper 2 eine mit einem Innengewinde versehende Querbohrung 11 vorgesehen, welche radial zu der Aufnahme 6 bzw. Futterachse X ausgebildet ist und sich durch die Dehnbüchse 5 in die Aufnahme erstreckt. In die Gewindebohrung 11 ist ein Verriegelungselement 10 eingeschraubt, welches so weit in die Aufnahme 6 verstellt werden kann, dass es mit dem Werkzeugschaft W in Eingriff kommt. Dieser ist an einem Umfangsbereich mit einer Einformung E in Form einer Abflachung versehen, an welcher das Verriegelungselement 10 flächig in Anlage kommt, so dass der Werkzeugschaft W axial positioniert und gegen ein Verdrehen gesichert wird. Derartige Weldon-Spannsysteme sind prinzipiell bekannt.
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Erfindungsgemäß ist zusätzlich vorgesehen, dass das Verriegelungselement 10 als ein Hohlzapfen ausgebildet ist, der innenseitig eine radial zur Aufnahme 6 bzw. zur Futterachse X verlaufende Führung 12 für ein in den Hohlzapfen eingesetztes Ausrichtelement 13 aufweist.
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Bei der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform ist als Ausrichtelement 13 ein Bauteil vorgesehen, welches in den Hohlzapfen 10 von dessen zur Aufnahme 6 weisenden Seite her eingesetzt und radial bewegbar geführt ist. Dabei wird das Ausrichtelement 13 durch ein elastisches Element 14 in Form einer Spiraldurckfeder, welche in dem Hohlzapfen 10 gehalten ist, in Richtung der Aufnahme 6 gedrückt. Das Ausrichtelement 13 besitzt an seinem zur Aufnahme 6 weisenden Endbereich einen Kopf 15, der eine zu der Einformung E des Weldon-Werkzeugschaftes W korrespondierende Kontur besitzt, so dass er formschlüssig in die Einformung E eingreifen kann. Wenn nun der Weldon-Werkzeugschaft W in die Aufnahme 6 eingeschoben wird, wird das Ausrichtelement 13 entgegen der Rückstellkraft der Spiraldruckfeder 14 in den Hohlzapfen 10 gedrückt, sobald der Werkzeugschaft W mit dem Ausrichtelement 13 in Kontakt kommt. Erst wenn die Einformung E des Weldon-Werkzeugschaftes W dem Kopf 15 des Ausrichtelements 13 gegenüberliegt, wird dieses durch die Rückstellkraft der Spiraldruckfeder 14 in die Einformung E einschnappen, und der Kontakt des Kopfes 15 mit dem flachen Boden der Einformung E wird akustisch durch ein leises „Klick” wahrnehmbar werden. Durch die Druckkraft der Spiraldruckfeder 14 wird auch sichergestellt, dass der Werkzeugschaft W auch in die richtige Winkellage gedreht wird. Die den Werkzeughalter 1 rüstende Person wird dann den Dehnspannmechanismus betätigen, um den Werkzeugschaft W zentrisch zu spannen. Im Anschluss daran kann das Verriegelungselement 10 betätigt werden, um es nach unten gegen das Ausrichtelement 13 zu drücken und die Verbindung zu dem Werkzeugschaft W dauerhaft zu arretieren. Zur Betätigung des Verriegelungselements 10 weist dieses an seinem von der Aufnahme 6 weg weisenden Endbereich eine Innensechskantkontur auf.
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Bei der in den 5 bis 8 dargestellten Ausführungsform besitzt das Verriegelungselement 10 eine Durchgangsbohrung, die mit einer Innensechskantkontur versehen ist. Hier wird als Ausrichtelement 13 ein Innensechskantschlüssel verwendet, der in dem Verriegelungselement 10 radial bewegbar geführt ist und auch verwendet wird, um das Verriegelungselement 10 zu verdrehen. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform. Konkret wird der Werkzeugschaft W in die Aufnahme 6 eingeschoben, bis der Werkzeugschaft W im Bereich der Gewindebohrung 11 liegt. Dann wird der Sechskantschlüssel in das Verriegelungselement 10 eingeschoben, bis er mit der Außenfläche des Werkzeugschaftes W in Kontakt kommt. Wenn dann beim weiteren Einschieben des Werkzeugschaftes W die Einformung E dem Innensechskantschlüssel gegenüberliegt, wird dieser in die Einformung E fallen, was akustisch durch ein leises „Klick” wahrnehmbar wird. Anschließend kann die Winkelposition des Werkzeugschaftes W justiert werden, bevor der Dehnspannmechanismus zum Fixieren des Werkzeugschaftes W betätigt und das Verriegelungselement 10 in die Gewindebohrung 11 eingeschraubt wird, bis es in formschlüssigen Kontakt mit der Einformung E steht.
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Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtelement 13 wird die Positionierung des Werkzeugschaftes W in der Aufnahme 6 erleichtert und zudem eine zentrische Spannung des Werkzeugschaftes W in der Aufnahme 6 sichergestellt.
