DE102012008673A1

DE102012008673A1 - Axial fixation for rotating tools

Info

Publication number: DE102012008673A1
Application number: DE102012008673A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Dietrich Zander
Original assignee: Rego Fix AG
Current assignee: Rego Fix AG
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2013-10-31
Also published as: WO2013164263A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialfixierung für Werkzeuge integriert in rotierende Werkzeug-Aufnahmen, bezogen auf Werkzeugmaschinen. Es wird vorgeschlagen, dass sich zwischen den einander zugekehrten Umfangsflächen der hohlzylindrischen Aufnahme (2) eines Spannmittels (1) und des zylindrischen Schafts (4) eines Werkzeugs (3) ein oder mehrere angefederte Klemmkörper (10) vorhanden sind, welche sich in einer oder auch mehreren umlaufenden Nuten (14) des Werkzeugschafts (4) abstützten und in Vertiefungen (13) entsprechender Anzahl des Gegenstücks (1) gelagert sind, welche sich tangential in einem spitzen Winkel (a) zu der Tangente einer umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4) in der Aufnahme (2) des Spannmittels (1) erstrecken, so dass der/die Klemmkörper (10) bei der Drehung des Werkzeugs (3) in eine Richtung in die Vertiefung (13) geschoben oder gerollt werden, und somit eine Verdrehung des Werkzeugs (3) in der Aufnahme (2) möglich ist, und bei einer Drehung des Werkzeugs (3) in die andere Richtung eine Klemmung zwischen dem Werkzeug (3) und der Aufnahme (2) bewirken, die Tangente verläuft hierbei durch den Berührungspunkt eines Klemmkörpers (10) mit der zugeordneten umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4), wobei die Klemmkörper-Anordnung (6) in der Aufnahme (2) so ausgerichtet ist, dass sich ein entsprechend seiner Schneiden-Anordnung (26; 27) rotierendes Werkzeug (3) durch Klemmung in der wirksamen Drehrichtung einerseits und gleichzeitig axial beidseitig selbsttätig zentriert und arretiert.The invention relates to an axial fixing for tools integrated in rotating tool shots, based on machine tools. It is proposed that between the mutually facing peripheral surfaces of the hollow cylindrical receptacle (2) of a clamping means (1) and the cylindrical shaft (4) of a tool (3) one or more sprung terminal body (10) are present, which in one or also several circumferential grooves (14) of the tool shank (4) are supported and in recesses (13) corresponding number of the counterpart (1) are mounted, which tangentially at an acute angle (a) to the tangent of a circumferential groove (14) of the tool shank (4) in the receptacle (2) of the clamping means (1) extend, so that the / the clamping body (10) are pushed or rolled in one direction during rotation of the tool (3) in the recess (13), and thus a Rotation of the tool (3) in the receptacle (2) is possible, and cause a rotation of the tool (3) in the other direction, a clamping between the tool (3) and the receptacle (2), the tangent extends through d Contact point of a clamping body (10) with the associated circumferential groove (14) of the tool shank (4), wherein the clamping body arrangement (6) in the receptacle (2) is aligned so that a corresponding to its cutting arrangement (26; 27) rotating tool (3) by clamping in the effective direction of rotation on the one hand and at the same time both sides automatically centered and locked.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Patentanmeldung AZ 10 2010 018927.8 und betrifft eine Axialfixierung für Werkzeuge integriert in rotierende Werkzeug-Aufnahmen, bezogen auf Werkzeugmaschinen.The invention relates to the patent application AZ 10 2010 018927.8 and relates to an axial fixation for tools integrated in rotating tool holders, based on machine tools.

Werkzeuge wie Fräser, Bohrer usw. können in verschiedenenartigen Aufnahmen befestigt werden, dabei werden sie an ihrem Schaft-Bereich auf unterschiedliche Weise gespannt.Tools such as cutters, drills, etc. can be mounted in various shots, while they are stretched on their shaft area in different ways.

Bei zylindrischer Schaft-Form kommen variable Bohrspannfutter, Aufnahmen mit radial angeordneten Spannschrauben, Hydrodehn- oder Schrumpfspannfutter zum Einsatz. In den weitaus meisten Fällen jedoch werden die Werkzeuge mit Hilfe konischer Spannzangen verschiedener Bauart fixiert.With cylindrical shank form, variable drill chucks, holders with radially arranged clamping screws, hydrodynamic or shrink chucks are used. In the vast majority of cases, however, the tools are fixed using conical collets of various designs.

Grundsätzlich gelten für alle Werkzeugverbindungen hohe Anforderungen an die Haltekraft und die Rundlaufgenauigkeit, sowie die Handhabung.In principle, high demands are placed on the holding force and concentricity, as well as handling, for all tool connections.

Die Werkzeuge werden im Betrieb je nach Schneiden- und Bearbeitungsgeometrie sowohl radial, als auch axial mit Kräften beaufschlagt. Für die Übertragung der radial wirkenden Kräfte ist die Spannkraft der bekannten Werkzeugaufnahmen ausreichend. Axial wirkende Kräfte dagegen, können zu Verschiebungen des Werkzeugs innerhalb der Aufnahme führen. Axialkräfte entstehen durch den stirnseitigen Druck des Werkzeugs auf das Werkstück und wirken in Richtung Werkzeugaufnahme. Ein verschieben in dieser Richtung könnte durch einen Aufnahmeinternen Anschlag, oder einen Bund am Werkzeug-Schaft zur Abstützung an der Werkzeugaufnahme verhindert werden. Axialkräfte können aber auch in der entgegengesetzten Richtung, insbesondere bei der Verwendung von Schaft-Fräsern, bedingt durch die meist spiralförmige Anordnung der Werkzeugschneiden während des Fräsens auftreten. Es ist möglich, dass die insbesondere in diese Richtung, aber auch in die andere Richtung wirkenden Kräfte die Haltekraft des jeweiligen Spannmittels überschreiten und dazu führen, dass das Werkzeug aus der Aufnahme gezogen, oder entgegengesetzt in die Aufnahme geschoben wird. Die dadurch entstehende undefinierte Lage des Werkzeugs in der Maschine führt in der Folge zu Schäden am Werkstück, schlimmstenfalls sind auch schwerwiegendere Kollisionen möglich.Depending on the cutting and machining geometry, the tools are subjected to forces both radially and axially during operation. For the transmission of the radially acting forces, the clamping force of the known tool holders is sufficient. Axial forces, however, can lead to shifts of the tool within the recording. Axial forces are caused by the frontal pressure of the tool on the workpiece and act in the direction of tool holder. A shift in this direction could be prevented by a receiving internal stop, or a collar on the tool shaft for support on the tool holder. However, axial forces can also occur in the opposite direction, in particular when using shank milling cutters, due to the mostly helical arrangement of the tool cutting edges during milling. It is possible that the forces acting in particular in this direction, but also in the other direction exceed the holding force of the respective clamping means and cause the tool is pulled out of the receptacle, or pushed into the receptacle opposite. The resulting undefined position of the tool in the machine results in damage to the workpiece, in the worst case, more serious collisions are possible.

Bei manuellem Werkzeugeinbau ist meist die axiale Position des Werkzeugs in der jeweiligen Aufnahme nicht definiert und muss mittels Einmessen innerhalb der Maschine, oder an einer externen Einmessvorrichtung in einem weiteren Arbeitsschritt exakt bestimmt werden.In manual tool installation usually the axial position of the tool is not defined in the respective recording and must be accurately determined by measuring within the machine, or on an external Einmessvorrichtung in a further step.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die axial exakte und reproduzierbare Positionierung eines Werkzeugs in der Aufnahme eines Werkzeug-Spannmittels bei manueller Bestückung zu ermöglichen. Axialverschiebungen des Werkzeugs innerhalb des Spannmittels bedingt durch auftretende Kräfte während der Zerspanung sollen verhindert werden.It is an object of the invention to enable the axially accurate and reproducible positioning of a tool in the recording of a tool-clamping device with manual assembly. Axial displacements of the tool within the clamping means due to forces occurring during machining should be prevented.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen den einander zugekehrten Umfangsflächen der hohlzylindrischen Aufnahme eines Spannmittels und des zylindrischen Schafts eines Werkzeugs mindestens ein angefederter Klemmkörper vorhanden ist, welcher sich in einer umlaufenden Nut des Werkzeugschafts abstützt und in einer Vertiefung des Gegenstücks gelagert ist, welche sich tangential in einem spitzen Winkel zu der Tangente der umlaufenden Nut des Werkzeugschafts in der Aufnahme des Spannmittels erstreckt, so dass der Klemmkörper bei einer Drehung des Werkzeugs in einer Richtung in die Vertiefung geschoben oder gerollt wird, und somit eine Verdrehung des Werkzeugs in der Aufnahme möglich ist, und bei einer Drehung des Werkzeugs in die andere Richtung eine Klemmung zwischen dem Werkzeug und der Aufnahme bewirkt. Die Tangente verläuft hierbei durch den Berührungspunkt des Klemmkörpers mit der zugeordneten umlaufenden Nut des Werkzeugschafts.This object is achieved according to the invention in that between the mutually facing peripheral surfaces of the hollow cylindrical receptacle of a clamping means and the cylindrical shaft of a tool at least one sprung clamp body is present, which is supported in a circumferential groove of the tool shaft and mounted in a recess of the counterpart which tangentially extends at an acute angle to the tangent of the circumferential groove of the tool shaft in the receptacle of the clamping means, so that the clamping body is pushed or rolled in one direction in a rotation of the tool in the recess, and thus a rotation of the tool in the recording is possible, and causes a rotation of the tool in the other direction, a clamping between the tool and the recording. The tangent extends through the point of contact of the clamping body with the associated circumferential groove of the tool shaft.

Die Klemmkörper-Anordnung der Aufnahme ist so ausgerichtet, dass sich ein entsprechend seiner Schneiden-Anordnung rotierendes Werkzeug durch Klemmung in der Aufnahme arretiert wobei sich der/die Klemmkörper in der umlaufenden Nut des Werkzeugschafts auch axial zentrieren. In derartiger Konstellation ist mittels der Klemmkörper-Anordnung ein Drehmoment, ausgehend von der Werkzeug-Aufnahme auf das Werkzeug und umgekehrt übertragbar.The clamping body arrangement of the receptacle is oriented so that a rotating according to its cutting arrangement tool locked by clamping in the recording with the / the clamping body in the circumferential groove of the tool shaft also axially center. In such a constellation, by means of the clamping body arrangement, a torque, starting from the tool holder on the tool and vice versa transferable.

Da sich die Klemmung durch die auftretenden Drehmoment-Kräfte verstärkt, ist eine Axialverschiebung des Werkzeugs in der Aufnahme ausgeschlossen.Since the clamping amplified by the occurring torque forces, an axial displacement of the tool is excluded in the recording.

Das eigentliche Spannen des Werkzeugs bewirkt das jeweilige Werkzeug-Spannmittel mit seiner Aufnahme (Spannzange, Hydrodehn- oder auch Schrumpfspannfutter, beziehungsweise andere geeignete Systeme), jedoch erst nach dem beim Einsetzen des Werkzeugs in die Aufnahme, die entsprechende Arretierung des Werkzeugschafts über die integrierte Klemmkörper-Anordnung erfolgte.The actual clamping of the tool causes the respective tool-clamping means with its recording (collet, hydraulic or shrink chuck, or other suitable systems), but only after the insertion of the tool into the receptacle, the corresponding locking of the tool shaft on the integrated clamping body Arrangement took place.

Die Funktionsweisen der in Kombination mit der Klemmkörper-Anordnung verwendbaren Werkzeug-Spannmittel sind bekannt und sollen somit an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden.The functions of the usable in combination with the clamping body assembly tool clamping means are known and will therefore not be described in detail at this point.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in the drawings. It shows:

01 eine aufgeschnittene dreidimensionale Darstellung einer Spannzange (1) mit integrierter Klemmkörper-Anordnung (6) in Wirkposition mit einem Schaftfräser (3), 01 a cutaway three-dimensional representation of a collet ( 1 ) with integrated clamping body arrangement ( 6 ) in operative position with an end mill ( 3 )

02 eine Aufsicht analog zu 01, 02 a supervision similar to 01 .

03 eine Aufsicht analog zu 02, zur Freigabe des Werkzeugschaft-Querschnitts (4) für den Ein- und Ausbau des Werkzeugs (3) befinden sich die angefederten Klemmkörper (10) zurückgedrängt in den Vertiefungen (13) der Aufnahme (2), 03 a supervision similar to 02 , for releasing the tool shank cross section ( 4 ) for the installation and removal of the tool ( 3 ) are the sprung clamp body ( 10 ) pushed back in the depressions ( 13 ) of the recording ( 2 )

04 eine Seitenansicht analog zu 01–03, 04 a side view analogous to 01 - 03 .

05 einen Schaftfräser (3) ausgestattet mit einer umlaufenden Nut (14) und einer extra tiefen umlaufenden Nut (21), 05 an end mill ( 3 ) equipped with a circumferential groove ( 14 ) and an extra deep circumferential groove ( 21 )

06 eine Detaildarstellung einer umlaufenden Nut (14) am Werkzeugschaft (4) entsprechend der Klemmkörper-Kontur mit einseitiger Formschräge (18), 06 a detailed representation of a circumferential groove ( 14 ) on the tool shank ( 4 ) according to the clamping body contour with one-sided draft ( 18 )

07 eine Detaildarstellung einer umlaufenden Nut (14) am Werkzeugschaft (4) entsprechend der Klemmkörper-Kontur, 07 a detailed representation of a circumferential groove ( 14 ) on the tool shank ( 4 ) according to the sprag contour,

08 eine Detaildarstellung einer umlaufenden Nut (14) am Werkzeugschaft (4) entsprechend der Klemmkörper-Kontur mit zusätzlicher Vertiefung (15), 08 a detailed representation of a circumferential groove ( 14 ) on the tool shank ( 4 ) according to the clamping body contour with additional recess ( 15 )

09 eine Detaildarstellung einer umlaufenden Nut (14) am Werkzeugschaft (4) entsprechend der Klemmkörper-Kontur jedoch in V-förmiger Ausführung (16), 09 a detailed representation of a circumferential groove ( 14 ) on the tool shank ( 4 ) according to the clamping body contour, however, in V-shaped design ( 16 )

10 einen Detail-Schnitt durch ein Spannmittel (1) ohne eingebautes Werkzeug (3), mit einer Kugel als Klemmkörper (10) und einem Dichtkolben (19) zur Abdichtung der Durchbruchöffnung (20) an der Schnittstelle der Führungsbohrung (13) mit der Aufnahme (2), 10 a detail section through a clamping device ( 1 ) without built-in tool ( 3 ), with a ball as a clamping body ( 10 ) and a sealing piston ( 19 ) for sealing the opening ( 20 ) at the interface of the guide bore ( 13 ) with the recording ( 2 )

11 eine Detailansicht analog 10, 11 a detailed view analog 10 .

12 eine Aufsicht einer Spannzange (1) mit Klemmkörper-Anordnung (6) im konischen Schaftbereich (5), 12 a top view of a collet ( 1 ) with clamping body arrangement ( 6 ) in the conical shaft region ( 5 )

13 eine geschnittene Seitenansicht analog 12 zur Darstellung der Durchbruchöffnungen (20) der Vertiefungen (13) am hohlzylindrischen Aufnahme-Querschnitt (2), 13 a sectional side view analog 12 for the representation of the breakthrough openings ( 20 ) of the depressions ( 13 ) at the hollow cylindrical receiving cross section ( 2 )

14 eine dreidimensionale Ansicht analog 12 und 13, ringförmige Vertiefungen (23) bieten Platz für alternative Verschluss-Optionen (12) der Vertiefungen (13) nach außen hin. 14 a three-dimensional view analog 12 and 13 , annular depressions ( 23 ) provide space for alternative closure options ( 12 ) of the depressions ( 13 ) outwardly.

15 einen Schnitt durch ein Spannmittel (1) mit eingebautem Werkzeug in Arbeitsstellung, die Drehmomentübertragung auf das Werkzeug (3) erfolgt in Pfeilrichtung, 15 a section through a clamping means ( 1 ) with built-in tool in working position, the torque transmission to the tool ( 3 ) takes place in the direction of the arrow,

16 eine dreidimensionale Detaildarstellung der Durchbruchöffnung (20) analog zu 15, an der Schnittstelle der Führungsbohrung (13) und der Aufnahme (2) des Spannmittels (1) mit einer Kugel als Klemmkörper (10) in Neutralstellung, beidseitig beaufschlagt mit einer Federkraft, 16 a three-dimensional detail of the opening ( 20 ) analogous to 15 , at the interface of the guide bore ( 13 ) and the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ) with a ball as a clamping body ( 10 ) in neutral position, acted on both sides with a spring force,

17 einen Detail-Schnitt durch ein Spannmittel (1) ohne eingebautes Werkzeug (3) mit einer Kugel als Klemmkörper (10) in Neutralstellung, beidseitig beaufschlagt mit einer Federkraft, wobei sich zwei nicht koaxial verlaufende Führungsbohrungen (8; 13) in der Neutralposition des Klemmkörpers (10) schneiden, 17 a detail section through a clamping device ( 1 ) without built-in tool ( 3 ) with a ball as a clamping body ( 10 ) in neutral position, acted upon on both sides with a spring force, wherein two non-coaxial guide bores ( 8th ; 13 ) in the neutral position of the clamping body ( 10 ) to cut,

18 eine dreidimensionale Detaildarstellung der Durchbruchöffnung (20) analog zu 17, an der Schnittstelle der Führungsbohrung (13) und der Aufnahme (2) des Spannmittels (1) mit einer Kugel als Klemmkörper (10) in Neutralstellung, beidseitig beaufschlagt mit einer Federkraft, 18 a three-dimensional detail of the opening ( 20 ) analogous to 17 , at the interface of the guide bore ( 13 ) and the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ) with a ball as a clamping body ( 10 ) in neutral position, acted on both sides with a spring force,

Zwischen den einander zugekehrten Umfangsflächen der hohlzylindrischen Aufnahme (2) eines Spannmittels (1) und des zylindrischen Schafts (4) eines Werkzeugs (3) ist mindestens ein angefederter Klemmkörper (10) vorhanden, welcher sich in einer umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4) abstützt und in einer Vertiefung (13) des Gegenstücks (1) gelagert ist, welche sich tangential in einem spitzen Winkel (a) zu der Tangente der umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4) in der Aufnahme (2) des Spannmittels (1) erstreckt, so dass der Klemmkörper (10) bei einer Drehung des Werkzeugs (3) in einer Richtung in die Vertiefung (13) geschoben oder gerollt wird, und somit eine Verdrehung des Werkzeugs (3) in der Aufnahme (2) möglich ist, und bei einer Drehung des Werkzeugs (3) in die andere Richtung eine Klemmung zwischen dem Werkzeug (3) und der Aufnahme (2) bewirkt. Die Tangente verläuft hierbei durch den Berührungspunkt des Klemmkörpers (10) mit der zugeordneten umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4).Between the mutually facing peripheral surfaces of the hollow cylindrical receptacle ( 2 ) of a clamping device ( 1 ) and the cylindrical shaft ( 4 ) of a tool ( 3 ) is at least one sprung clamp body ( 10 ) present in a circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) and in a recess ( 13 ) of the counterpart ( 1 ) which is tangential at an acute angle (a) to the tangent of the circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) in the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ), so that the clamping body ( 10 ) during a rotation of the tool ( 3 ) in one direction into the depression ( 13 ) is pushed or rolled, and thus a rotation of the tool ( 3 ) in the recording ( 2 ) is possible, and upon rotation of the tool ( 3 ) in the other direction a clamping between the tool ( 3 ) and the recording ( 2 ) causes. The tangent runs through the point of contact of the clamping body ( 10 ) with the associated circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ).

Durch die Wahl des Winkels (a) ist die Klemmwirkung beeinflussbar. Eine gute Klemmung wird bei einem Winkel (a), von ca. 16° erreicht. Mit abnehmendem Winkel (a) erhöht sich die Klemmung, mit zunehmendem Winkel (a) verringert sie sich.By choosing the angle (a), the clamping effect can be influenced. Good clamping is achieved at an angle (a) of about 16 °. With decreasing angle (a), the clamping increases, with increasing angle (a) it decreases.

So kann bei einem absichtlich größer gewählten Winkel (a) eine Klemmung ausgeschlossen werden, um nur eine Bremswirkung des Klemmkörpers (10) zwischen dem Spannmittel (1) und dem Werkzeug (3) in einer Drehrichtung zu erzeugen. Thus, in the case of an intentionally larger selected angle (a), clamping can be ruled out in order to achieve only a braking action of the clamping body (FIG. 10 ) between the tensioning means ( 1 ) and the tool ( 3 ) in one direction of rotation.

Der Klemmkörper (10) kann als verschiebbarer Keil ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise ein Wälzkörper, welcher um eine Achse parallel zu der Drehachse des Werkzeugs (3) drehbar in der Vertiefung (13) gehalten sein kann. Es ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Vertiefung (13) möglichst genau der äußeren Kontur des Klemmkörpers (10) entspricht. Damit erhält der Klemmkörper (10) eine gute Führung in axialer Richtung und die auf den Klemmkörper wirkenden Kräfte werden flächenmäßig besser verteilt. Besonders eignet sich als Wälzkörper eine Kugel, da sie in jeder Lage eindeutig definiert und zudem als präzises und kostengünstiges Kaufteil einsetzbar ist.The clamping body ( 10 ) may be formed as a displaceable wedge, but is preferably a rolling body which is parallel to the axis of rotation of the tool about an axis ( 3 ) rotatable in the recess ( 13 ). It is envisaged that the cross section of the recess ( 13 ) as exactly as possible the outer contour of the clamping body ( 10 ) corresponds. This gives the clamping body ( 10 ) Good guidance in the axial direction and the forces acting on the clamping body forces are distributed better in terms of area. Particularly suitable as a rolling element ball, since it is clearly defined in each situation and also can be used as a precise and cost-effective purchase part.

Es ist von Vorteil, wenn eine Bohrung, in Verbindung mit einer Kugel als Klemmkörper (10), die Vertiefung (13) bildet, welche tangential in die Umfangsfläche der Aufnahme (2) mündet und welche auf deren der Mündung abgekehrten Seite durch einen Stopfen (12), eine Stiftschraube, eine Hülse, einen Federring, eine elastische Manschette oder vergleichbare Maßnahmen verschlossen ist.It is advantageous if a bore, in conjunction with a ball as a clamping body ( 10 ), the deepening ( 13 ) which tangentially into the peripheral surface of the receptacle ( 2 ) and which on their side facing away from the mouth by a plug ( 12 ), a stud, a sleeve, a spring washer, an elastic sleeve or similar measures is closed.

Der Durchbruch (20), welcher sich dadurch ergibt, dass die Führungsbohrung (13) die Umfangsfläche der Aufnahme (2) tangential schneidet, erlaubt der Kugel (10), bis zu einer bestimmten Tiefe in den Querschnitt der Aufnahme (2) hineinzuragen, ohne dass diese durch den Durchbruch (20) aus der Führungsbohrung (13) rollen kann. Zwischen der Kugel (10) und dem Verschluss (12) der Führungsbohrung (13) kann ein elastisches oder federndes Element (11) unterschiedlichster Form, vorzugsweise eine Druckfeder (11), angeordnet sein, welche eine Kraft auf die Kugel (10) in Richtung der ihr zugewandten umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (3) ausübt.The breakthrough ( 20 ), which results from the fact that the guide bore ( 13 ) the peripheral surface of the receptacle ( 2 ) tangentially, the ball ( 10 ), to a certain depth in the cross-section of the receptacle ( 2 ) without this through the breakthrough ( 20 ) from the guide bore ( 13 ) can roll. Between the ball ( 10 ) and the closure ( 12 ) of the guide bore ( 13 ) can be an elastic or resilient element ( 11 ) of different shape, preferably a compression spring ( 11 ), which is a force on the ball ( 10 ) in the direction of its facing circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 3 ) exercises.

Hierdurch wird erreicht, dass die Drehmomentübertragung, beziehungsweise axiale Arretierung unmittelbar bei Drehung des Werkzeugs (3) in die wirksame Richtung einsetzt. Es ist vorteilhaft, wenn sich die Windungen der Druckfeder zu einer Seite verjüngen, sodass die Druckfeder (11) eine konische Form aufweist. Das schlanke Ende der Druckfeder (11) stützt sich dabei an der Kugel (10) ab und zentriert sich gleichzeitig.This ensures that the torque transmission, or axial locking immediately upon rotation of the tool ( 3 ) in the effective direction. It is advantageous if the turns of the compression spring taper to one side, so that the compression spring ( 11 ) has a conical shape. The slender end of the compression spring ( 11 ) relies on the ball ( 10 ) and center at the same time.

Zum einen hat die Druckfeder (11) dann beim Einsetzen des Werkzeugs (3) keinen Kontakt zu dessen Umfangsfläche (4), zum anderen reduziert sich das Blockmaß der Druckfeder (11), sodass sie weniger Bauraum beansprucht.On the one hand, the compression spring ( 11 ) then when inserting the tool ( 3 ) no contact with its peripheral surface ( 4 ), on the other hand reduces the block dimension of the compression spring ( 11 ), so that it takes up less space.

Der Verschluss (12) und das federnde Element (11) sind z. B. in Kunststoffspritztechnik als ein Teil kombinierbar, wodurch sich die Anzahl der Bauteile reduziert und somit die Montage vereinfacht werden kann.The closure ( 12 ) and the resilient element ( 11 ) are z. B. in plastic injection technology as a part combined, which reduces the number of components and thus the assembly can be simplified.

Die Drehmomentübertragung beruht auf dem Prinzip der Klemmung zwischen dem Werkzeugschaft (3), der Kugel (10) und der Aufnahme (2) des Spannmittels (1).The torque transmission is based on the principle of clamping between the tool shank ( 3 ), the ball ( 10 ) and the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ).

Je nach Möglichkeit können mehrere Kugelanordnungen (6) in einer oder auch mehreren Ebenen der Aufnahme (2) im gleichen Drehsinn verteilt, verbaut werden. Hierdurch wird eine sichere und gleichmäßigere Kraftübertragung erreicht. Außerdem verteilt sich die resultierende Belastung beim Übertragen eines Drehmoments, oder von Axialkräften auf die entsprechende Anzahl der Kugeln (10).Depending on the possibility, several ball arrangements ( 6 ) in one or more levels of recording ( 2 ) distributed in the same direction, be installed. As a result, a secure and more uniform power transmission is achieved. In addition, the resulting load when transmitting a torque, or axial forces distributed to the corresponding number of balls ( 10 ).

Speziell in Kombination mit Spannzangen, werden die Kugelanordnungen (6-8) so positioniert, dass sie sich nach Möglichkeit nicht mit den für Spannzangen (1) typischen Trennschlitzen (9) schneiden.Especially in combination with collets, the ball arrangements ( 6-8 ) are positioned so that, if possible, they are not aligned with those for collets ( 1 ) typical separating slots ( 9 ) to cut.

Beim Einsetzen des Werkzeugs (3) werden die Kugeln (10) in die Führungsbohrungen (13) gedrückt oder gerollt, so dass eine Drehmomentübertragung nicht möglich ist. Bei einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung gelangen die Kugeln (10) auch bedingt durch die Federkräfte in die jeweiligen Zwickel zwischen den Führungsbohrungen (13) und der umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4), sodass eine Klemmung erfolgt, über die die Übertragung des Drehmoments stattfindet.When inserting the tool ( 3 ) the balls ( 10 ) into the guide bores ( 13 ) is pressed or rolled, so that a torque transmission is not possible. When rotated in the opposite direction, the balls ( 10 ) also due to the spring forces in the respective gusset between the guide holes ( 13 ) and the circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ), so that a clamping takes place, via which the transmission of the torque takes place.

Über eine solche Klemmung können sehr hohe Kräfte übertragen werden. Eine nahezu spielfreie Drehmomentübertragung wird ermöglicht, wenn alle Komponenten zweckmäßigerweise sehr präzise gefertigt sind. Die Kräfte, welche bei der Übertragung eines Drehmoments auf die Kugeln (10) wirken, treten entsprechend der Hebelverhältnisse im gleichen Maße auch an den jeweiligen Berührungspunkten mit der umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (3) und den Führungsbohrungen (13) im Werkzeug-Spannmittel (1) auf. Es ist daher erforderlich, dass die Kugeln (10) und zumindest die betroffenen Flächen, die mit ihnen in Berührung kommen, aus hartem und möglichst verschleißfreiem Material bestehen.About such a clamping very high forces can be transmitted. An almost backlash-free torque transmission is made possible if all components are expediently made very precisely. The forces involved in the transmission of torque to the balls ( 10 ) act in accordance with the leverage to the same extent at the respective points of contact with the circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 3 ) and the guide bores ( 13 ) in the tool clamping device ( 1 ) on. It is therefore necessary that the balls ( 10 ) and at least the affected areas that come into contact with them, made of hard and wear-resistant material.

Der Querschnitt der umlaufenden Nut (14) des Werkzeugschafts (4) sollte möglichst genau an die Kontur der Kugel (10) angepasst sein.The cross section of the circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) should be as close as possible to the contour of the ball ( 10 ) be adjusted.

Um aus fertigungstechnischen Gründen sicher zu stellen, dass sich die Kugel (10) optimal in der Nut (14) zentriert, kann ihre Kontur mit einer zusätzlichen Vertiefung (15) ausgeführt werden, auch wäre ein V-förmiger Querschnitt (16) günstig.In order to ensure for manufacturing reasons, that the ball ( 10 ) optimally in the groove ( 14 centered, can its contour with a additional recess ( 15 ), also would be a V-shaped cross section ( 16 ) Cheap.

Das Werkzeug (3) lässt sich bei entsprechend gewählten Durchmessertoleranzen des Schafts (4) und der Aufnahme (2), ohne Kraftaufwand axial in die Aufnahme (2) schieben und verdrängt dabei mittels einer geringfügigen Drehbewegung gegen die Wirkrichtung der zugeordneten Druckfedern (11) die Kugeln (10) in ihre Führungsbohrungen (13), bis sie den Querschnitt der Aufnahme (2) soweit wie erforderlich freigeben. Beim weiteren Einführen des Werkzeugs (3) in die Aufnahme (2), gerät die umlaufende Nut (14) des Werkzeugschafts (4) in den Wirkbereich einer oder auch mehrerer Kugeln (10), welche bedingt durch die Federkraft selbsttätig in die Nut (14) einrasten und das Werkzeug (3) axial und entgegen der Eindrehrichtung radial arretieren. In der Eindrehrichtung bleibt das Werkzeug weiterhin frei drehbar.The tool ( 3 ) can be adjusted at appropriately selected diameter tolerances of the shaft ( 4 ) and the recording ( 2 ), without effort axially into the receptacle ( 2 ) push and displaced by means of a slight rotational movement against the effective direction of the associated compression springs ( 11 ) the balls ( 10 ) in their guide bores ( 13 ) until the cross-section of the image ( 2 ) release as far as necessary. Upon further insertion of the tool ( 3 ) into the recording ( 2 ), the circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) in the effective range of one or more balls ( 10 ), which due to the spring force automatically in the groove ( 14 ) and the tool ( 3 ) axially and counter to the insertion radially lock. In the screwing direction, the tool remains freely rotatable.

Durch eine Drehbewegung in dieser Richtung und gleichzeitiges ausüben einer Axialkraft lassen sich die Kugeln zurück in ihre Führungsbohrungen (13) drängen. Das Werkzeug (3) kann so ohne weitere Hilfsmittel aus der Aufnahme (2) entnommen werden um es beispielsweise gegen ein anderes Werkzeug (3) zu tauschen. Es ist aber auch möglich, es in die andere Richtung, also weiter in die Aufnahme (2) zu schieben bis die Kugeln in eine weitere umlaufende Nut (14) am Werkzeugschaft (4) einrasten. Radienübergänge (17) vom zylindrischen Schaftereich (4) zur umlaufenden Nut (14), bei Bedarf auch kombiniert mit Formschrägen (18) erleichtern die Freigabe des Aufnahme-Querschnitts (2) durch die Kugeln (10), womit sich die Handhabung nochmals verbessern lässt.By a rotational movement in this direction and simultaneously exerting an axial force, the balls can be returned to their guide holes ( 13 ). The tool ( 3 ) can thus without further aids from the recording ( 2 ), for example, against another tool ( 3 ). But it is also possible to do it in the other direction, ie further into the recording ( 2 ) to push the balls into another circumferential groove ( 14 ) on the tool shank ( 4 ). Radial transitions ( 17 ) from the cylindrical shaft region ( 4 ) to the circumferential groove ( 14 ), if necessary also combined with draft angles ( 18 ) facilitate the release of the receiving cross section ( 2 ) through the balls ( 10 ), whereby the handling can be further improved.

Je nach äußerer Form des Spannmittels (1) können durch das Einbringen der Führungsbohrungen (13) scharfkantige Konturen entstehen, welche als Beispiel mittels entsprechender Ausbuchtungen (25) verrundet werden.Depending on the external shape of the clamping device ( 1 ) can be achieved by inserting the guide holes ( 13 ) sharp contours arise, which by way of example by means of corresponding bulges ( 25 ) rounding off.

Für den Fall, dass sich kein Werkzeug (3) in der Aufnahme (2) des Spannmittels (1) befindet, können Kolben oder Hülsen (19), angeordnet zwischen Kugeln (10) und Federelementen (11), welche die Durchbruchöffnungen (20) der Führungsbohrungen (13) zur Aufnahme (2) des Spannmittels (1) weitgehend abdichten, die Mechanik vor dem Eindringen von Schmutzpartikeln schützen. Zusätzlich lässt sich die Aufnahmeöffnung (24) mittels einer dafür passenden Schutzkappe vor dem Eindringen von Schmutz effektiv abdichten.In the event that no tool ( 3 ) in the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ), pistons or sleeves ( 19 ), arranged between balls ( 10 ) and spring elements ( 11 ), which the breakthrough openings ( 20 ) of the guide bores ( 13 ) to record ( 2 ) of the clamping device ( 1 ) largely protect the mechanics against the ingress of dirt particles. In addition, the receiving opening ( 24 ) effectively seal against the ingress of dirt by means of a suitable protective cap.

Eine weitere Ausführung der Erfindung (15–18) besteht darin, die Kugeln (10) mit zwei Federelementen (11), in einer verlängerten, beziehungsweise in zwei Führungsbohrungen (13), welche nicht koaxial zueinander verlaufen, sich aber in einem stumpfen Winkel (b) schneiden und im Bereich des Schnittpunkts gemeinsam eine Durchbruchöffnung (20) zur Aufnahme (2) hin bilden, in einer Neutralstellung zu halten. Die Führungsbohrungen (13) bieten Platz für das zweite Federelement (11) und die zusätzlich erforderliche Bewegungsfreiheit der Kugel (10) in die zweite Richtung.Another embodiment of the invention ( 15 - 18 ) is the balls ( 10 ) with two spring elements ( 11 ), in one extended or two guide bores ( 13 ), which do not run coaxially with one another, but intersect at an obtuse angle (b) and together have an opening in the region of the point of intersection (FIG. 20 ) to record ( 2 ), keep in a neutral position. The guide holes ( 13 ) provide space for the second spring element ( 11 ) and the additional required freedom of movement of the ball ( 10 ) in the second direction.

Mit dem Einsetzen des Werkzeugs (3) kann hier die Drehrichtung für den Freilauf oder die Drehmomentübertragung gewählt werden. Damit die Kugeln (10) den Querschnitt der Aufnahme (2) freigeben können, muss das Werkzeug (3) beim Einsetzen geringfügig in die gewünschte Richtung gedreht werden. Dabei rollen sich die Kugeln (10) zur entsprechenden Seite und geben den Querschnitt der Aufnahme (2) frei. Zum Ändern der Drehrichtung wird das Werkzeug (3) aus der Aufnahme (2) genommen und mit entsprechend geänderter Eindrehrichtung erneut in die Aufnahme (2) des Spannmittels (1) eingesetzt.With the insertion of the tool ( 3 ) Here, the direction of rotation for the freewheel or the torque transmission can be selected. So that the balls ( 10 ) the cross section of the receptacle ( 2 ), the tool ( 3 ) are slightly rotated in the desired direction when inserting. The balls roll ( 10 ) to the corresponding page and give the cross section of the picture ( 2 ) free. To change the direction of rotation, the tool ( 3 ) from the recording ( 2 ) and with a correspondingly changed insertion direction again into the receptacle ( 2 ) of the clamping device ( 1 ) used.

Um einen Drehrichtungswechsel des Werkzeugs (3) innerhalb der Aufnahme zu ermöglichen, kann der Werkzeugschaft (4) für diese Variante mit einer oder mehreren extra tiefen umlaufenden Nuten (21) ausgestattet werden. Rastet die Kugelanordnung (7; 8) in eine derartige Nut (21), gelangen die Kugeln (10) in ihre neutrale Position, wo sie sich außer Wirkung befinden. Ausgehend von dieser Stellung lässt sich ein Drehrichtungswechsel vornehmen, ohne dass das Werkzeug (3) gänzlich aus der Aufnahme (2) genommen werden muss.To change the direction of rotation of the tool ( 3 ) within the recording, the tool shank ( 4 ) for this variant with one or more extra deep circumferential grooves ( 21 ). Locks the ball assembly ( 7 ; 8th ) in such a groove ( 21 ), the balls arrive ( 10 ) to their neutral position where they are out of action. Starting from this position, it is possible to change the direction of rotation without the tool ( 3 ) completely out of the picture ( 2 ) must be taken.

16 und 18 verdeutlichen, dass die Länge (X) der Durchbruchöffnung (20) an der Schnittstelle der Führungsbohrung (13) zur Aufnahme (2) je nach Klemmkörper-Anordnung (7; 8) unterschiedlich ist. Bei einer durchgehenden Führungsbohrung (7; 13) (15; 16) ist die Länge X der Durchbruchöffnung relativ groß und es besteht eher die Möglichkeit des Eindringens von Schmutzpartikeln. Eine derartige Bohrung ist jedoch fertigungstechnisch leichter herstellbar, außerdem ist die gleichmäßige Führung der Kugel ausgehend von ihrer Neutralstellung in beide Richtungen weniger Aufwändig zu gewährleisten. 16 and 18 clarify that the length (X) of the opening ( 20 ) at the interface of the guide bore ( 13 ) to record ( 2 ) depending on the clamp body arrangement ( 7 ; 8th ) is different. With a continuous guide bore ( 7 ; 13 ) ( 15 ; 16 ), the length X of the opening is relatively large and there is more the possibility of penetration of dirt particles. However, such a hole is manufacturing technology easier to produce, also the uniform guidance of the ball starting from its neutral position in both directions to ensure less effort.

Bei verlängerter Führungsbohrung (13) als Sackloch (15) ist zusätzlich eine kleinere, vorzugsweise schräg angeordnete Bohrung (22) vorgesehen, welche zur manuellen Beeinflussung der Kugel (10) von der zweiten Seite her dienen könnte. Die Führungsbohrung (13) könnte aber auch durchgehend gestaltet werden, wobei von der zweiten Seite her ein zusätzlicher Verschluss (12) als Widerlager für das zweite Federelement (11) erforderlich ist.With extended guide bore ( 13 ) as a blind hole ( 15 ) is additionally a smaller, preferably obliquely arranged bore ( 22 ) provided for manually influencing the ball ( 10 ) could serve from the second side. The guide bore ( 13 ) could also be designed throughout, with an additional closure ( 12 ) as an abutment for the second spring element ( 11 ) is required.

Die Ausführungsbeispiele beschreiben jeweils günstigste Formen oder Anordnungen der Erfindung, ohne deren Inhalt, da weitere Varianten möglich sind, dadurch unnötig eingrenzen zu wollen. The exemplary embodiments each describe the most favorable forms or arrangements of the invention, without wishing to limit their content unnecessarily, since further variants are possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

AZ 102010018927 [0001]

Claims

Axialfixierung for tools in rotating tool shots, based on machine tools, with a clamping means in the hollow cylindrical receptacle, a cylindrical tool shaft is held rotatably and axially displaceable before clamping, characterized in that between the mutually facing peripheral surfaces of the hollow cylindrical receptacle ( 2 ) of a clamping device ( 1 ) and the cylindrical shaft ( 4 ) of a tool ( 3 ) one or more spring-loaded clamping bodies ( 10 ) are present, which in one or more circumferential grooves ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) and in wells ( 13 ) corresponding number of the counterpart ( 1 ) which are tangential at an acute angle (a) to the tangent of a circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ) in the recording ( 2 ) of the clamping device ( 1 ) so that the clamp body (s) ( 10 ) during the rotation of the tool ( 3 ) in one direction into the depression ( 13 ) are pushed or rolled, and thus a rotation of the tool ( 3 ) in the recording ( 2 ) is possible, and upon rotation of the tool ( 3 ) in the other direction a clamping between the tool ( 3 ) and the recording ( 2 ), the tangent runs through the point of contact of a clamping body ( 10 ) with the associated circumferential groove ( 14 ) of the tool shank ( 4 ), wherein the clamping body arrangement ( 6 ) in the recording ( 2 ) is aligned so that one according to its cutting arrangement ( 26 ; 27 ) rotating tool ( 3 ) by clamping in the effective direction of rotation on the one hand and at the same time both sides automatically centered and locked.

Axial fixing according to claim 1, characterized in that the clamping body arrangement ( 6 ) in a rotating tool holder / clamping means ( 1 ) is integrated,

Axial fixation according to claim 1 u. 2, characterized in that the clamping body ( 10 ) is preferably a ball,

Axial fixation according to claim 1-3, characterized in that the depression ( 13 ) in conjunction with a ball clamp body ( 10 ), is designed as a guide bore.

Axial fixation according to claim 1-4, characterized in that the guide bore ( 13 ) the hollow cylindrical receiving cross section ( 2 ) of a clamping device ( 1 ) tangentially intersects, but penetrates it only so far that the size of the resulting breakthrough opening ( 20 ) rolling out the ball ( 10 ) does not allow her leadership.

Axial fixation according to claims 1-5, characterized in that a resilient element ( 11 ) within the guide bore ( 13 ) the ball ( 10 ) acted upon in the direction of action with a force.

Axial fixation according to claims 1-6, characterized in that the resilient element ( 11 ) on a closure ( 12 ) of the guide bore ( 13 ) is supported to the outside,

Axial fixation according to claims 1-7, characterized in that the tool ( 3 ) in its shaft region ( 4 ) one or more circumferential grooves ( 14 ) for axially and radially backlash-free centering in the receptacle ( 2 ) by means of the associated sprag arrangements ( 6 ) having.