DE102019220092A1

DE102019220092A1 - Werkzeugteil zur Verbindung mit einem Werkzeuggegenstück, Werkzeuggegenstück zur Verbindung mit einem Werkzeugteil, und Werkzeug

Info

Publication number: DE102019220092A1
Application number: DE102019220092.3A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24
Also published as: MX2022007533A; BR112022010747A2; CN114829048A; JP2023508864A; CA3160058A1; EP4076811A1; WO2021122821A1; US20230011164A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugteil (1), eingerichtet zum Verbinden mit einem Werkzeuggegenstück (3), wobei das Werkzeugteil (1) einen Zentrierabschnitt (5) und einen Axialanschlag (7) aufweist, und wobei das Werkzeugteil (1) einen Steck-Dreh-Abschnitt (9) aufweist, der eingerichtet ist, um mit einem Steck-Dreh-Gegenabschnitt (11) des Werkzeuggegenstücks (3) zusammenzuwirken, um das Werkzeugteil (1) mit dem Werkzeuggegenstück (3) zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugteil, das eingerichtet ist, um mit einem Werkzeuggegenstück verbunden zu werden, ein solches Werkzeuggegenstück, das eingerichtet ist, um mit dem Werkzeugteil verbunden zu werden, und ein Werkzeug mit einem solchen Werkzeugteil und einem solchen Werkzeuggegenstück.
Komplexe Werkzeuge sind aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt, insbesondere um je nach Bedarf insbesondere Bearbeitungsköpfe, die auch als Wechselköpfe bezeichnet werden, austauschen oder im Fall eines Verschleißes oder einer Beschädigung auswechseln zu können. Zwischen den verschiedenen Teilen eines solchen Werkzeugs sind Verbindungsstellen oder Schnittstellen eingerichtet, über welche die verschiedenen Teile miteinander mechanisch verbunden und relativ zueinander ausgerichtet werden. Solche Schnittstellen können auch dazu dienen, ein Werkzeug je nach Bedarf länger oder kürzer auszugestalten. Ein Verbinden und Trennen von Teilen des Werkzeugs im Bereich der Schnittstelle soll einfach und schnell möglich sein, außerdem soll die Ausrichtung der Teile relativ zueinander möglichst präzise - insbesondere mit Blick auf eine axiale Position und eine radiale Position - erfolgen.
Aus der DE 100 48 910 A1 geht eine Verbindungsstelle hervor, bei der eine hohlkegelförmige Ausnehmung mit einem kegelförmigen Vorsprung zusammenwirkt, um eine radiale Zentrierung bereitzustellen, wobei in verbundenem Zustand aneinander anliegende Planflächen vorgesehen sind, um die axiale Position zu definieren. Die beiden Teile des Werkzeugs werden in zusammengebautem Zustand der Verbindungsstelle in axialer Richtung mittels einer Spannvorrichtung miteinander verspannt. Diese Verbindungsstelle oder Schnittstelle ist auch als HFS-Schnittstelle bekannt.
Bei einer solchen Verbindungstelle erfolgt das Spannen der einzelnen Teile gegeneinander typischerweise mittels einer Doppelgewindespindel, wie sie beispielsweise auch aus DE 101 12 966 Al hervorgeht. Es bedarf somit eines zusätzlichen Teils, nämlich der Doppelgewindespindel, sowie wenigstens eines weiteren Teils zu deren Betätigung. Außerdem ist die Herstellung eines Innengewindes für den Eingriff der Doppelgewindespindel insbesondere in Hartmetallkörpern aufwendig und teuer. Gerade Wechselköpfe weisen aber typischer Weise einen Grundkörper aus Hartmetall auf. Der Spannvorgang dauert bei einem solchen System vergleichsweise lang und ist darüber hinaus fehlerbehaftet.
Aus DE 103 26 928 A1 ist eine Schnittstelle mit Radialspannsystem bekannt, wobei das Radialspannsystem einen Exzenterbolzen aufweist. Bei einem solchen System ist zwar der Spannvorgang schnell und unkompliziert, jedoch weist das System noch mehr Teile auf und ist in der Herstellung noch aufwendiger. Hinzu kommt, dass durch den Exzenterbolzen Radialkräfte eingebracht werden, die letztlich zu einem Verkippen eines Teils des Werkzeugs relativ zu einem anderen Teil führt, sodass die Spanngenauigkeit verringert ist.
De Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeugteil, ein Werkzeuggegenstück und ein Werkzeug zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, in dem ein Werkzeugteil geschaffen wird, welches eingerichtet ist, um mit einem Werkzeuggegenstück verbunden zu werden, wobei das Werkzeugteil einen Zentrierabschnitt und einen Axialanschlag aufweist. Das Werkzeugteil weist außerdem einen Steck-Dreh-Abschnitt auf, der eingerichtet ist, um mit einem Steck-Dreh-Gegenabschnitt des Werkzeuggegenstücks zusammenzuwirken, um das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück zu verbinden. Mit dem Steck-Dreh-Abschnitt wird eine zugleich einfache, klein und insbesondere kurz bauende, funktionssichere und bezüglich einer Positionierung des Werkzeugteils relativ zu dem Werkzeuggegenstück sehr genaue Möglichkeit geschaffen, das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück fest und stabil zu verbinden. Insbesondere bedarf es keiner zusätzlichen Teile, und auch die Herstellung des Steck-Dreh-Abschnitts ist günstig und mit geringem Aufwand verbunden.
Das Werkzeugteil ist insbesondere ein erstes Teil einer Verbindungsstelle oder Schnittstelle eines Werkzeugs, wobei ein zweites Teil dieser Schnittstelle oder Verbindungsstelle das entsprechende Werkzeuggegenstück ist, mit dem das Werkzeugteil bestimmungsgemäß verbunden wird. Ein Werkzeug kann insbesondere das Werkzeugteil und das Werkzeuggegenstück aufweisen, gemäß einer Ausgestaltung auch daraus bestehen; es ist aber auch möglich, dass das Werkzeug eine größere Anzahl von Teilen aufweist, wobei das Werkzeug dann insbesondere eine Mehrzahl solcher Schnitt- oder Verbindungsstellen aufweist.
Das Werkzeugteil kann insbesondere ein Werkzeugkopf oder Bearbeitungskopf sein. Das Werkzeuggegenstück kann insbesondere ein Halter sein, der unmittelbar Teil einer Werkzeugmaschine ist, oder der seinerseits in eine Werkzeugmaschine eingebracht und dort befestigt werden kann. Das Werkzeuggegenstück kann aber auch ein Verlängerungsstück, ein Zwischenteil, oder dergleichen sein. Auch das Werkzeugteil kann ein Verlängerungsstück oder Zwischenteil oder dergleichen sein. Insbesondere ist es möglich, dass das Werkzeugteil und das Werkzeuggegenstück als Verlängerungsstücke oder Zwischenteile ausgebildet sind, die ihrerseits dann insbesondere wieder mit weiteren Verlängerungsstücken oder Zwischenteilen, oder einem Werkzeugkopf oder Bearbeitungskopf, oder einem Halter verbunden werden können.
Der Steck-Dreh-Abschnitt ist insbesondere eingerichtet, um derart mit dem Steck-Dreh-Gegenabschnitt des Werkzeuggegenstücks zusammenzuwirken, dass das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück fest, insbesondere in Richtung einer Längsachse des Werkzeugteils und/oder des Werkzeugs, verbunden wird.
Insbesondere bilden der Steck-Dreh-Abschnitt des Werkzeugteils und der Steck-Dreh-Gegenabschnitt des Werkzeuggegenstücks bevorzugt gemeinsam einen Steck-Dreh-Mechanismus.
Ein solcher Steck-Dreh-Mechanismus ist insbesondere dadurch bestimmt, dass die darüber verbundenen Teile zunächst über eine axiale Steckbewegung miteinander in Verbindung gebracht und anschließend durch eine Drehbewegung aneinander fixiert werden. Dabei ist ein während der Steckbewegung zurückgelegter Steckweg vorzugsweise länger, insbesondere viel länger, als ein axialer Weg, auch als Drehweg bezeichnet, der während der Drehbewegung des Steck-Dreh-Mechanismus von einem ersten Eingriff der gegeneinander zu verdrehenden Elemente bis zu einem axialen Anschlag der Teile aneinander zurückgelegt wird.
Zur Befestigung des Werkzeugteils an dem Werkzeuggegenstück mittels des Steck-Dreh-Mechanismus wird also insbesondere das Werkzeugteil zunächst in axialer Richtung relativ zu dem Werkzeuggegenstück in einer Steckbewegung - insbesondere ohne Drehbewegung - verlagert, wobei es anschließend relativ zu dem Werkzeuggegenstück gedreht wird, um eine feste und stabile Verbindung zu bewirken.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Steck-Dreh-Mechanismus als Bajonett-Mechanismus ausgebildet.
Eine Längsachse des Werkzeugteils, des Werkzeuggegenstücks und/oder des Werkzeugs ist insbesondere eine Achse, die sich entlang einer längsten Ausdehnung des entsprechenden Teils erstreckt, und/oder die eine Symmetrieachse des entsprechenden Teils definiert, und/oder die mit einer bestimmungsgemäßen Drehachse des entsprechenden Teils bei einer Bearbeitung eines Werkstücks zusammenfällt. Eine Axialrichtung erstreckt sich entlang der Längsachse; eine Radialrichtung steht senkrecht auf der Längsachse, und eine Umfangsrichtung erstreckt sich insbesondere konzentrisch um die Längsachse.
Die Steckbewegung des Steck-Dreh-Mechanismus erfolgt insbesondere in Richtung der Längsachse, also in Axialrichtung, die Drehbewegung des Steck-Dreh-Mechanismus erfolgt insbesondere in Umfangsrichtung, das heißt um die Längsachse.
Der Zentrierabschnitt ist insbesondere eingerichtet, um eine Zentrierung des Werkzeugteils relativ zu dem Werkzeuggegenstück in radialer Richtung, also senkrecht zu der Längsachse, zu bewirken.
Der Axialanschlag ist insbesondere eingerichtet, um die axiale Position des Werkzeugteils, das heißt die Position des Werkzeugteils in Richtung der Längsachse, relativ zu dem Werkzeuggegenstück zu bestimmen, wenn das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steck-Dreh-Abschnitt mindestens eine entlang einer Schraubenabschnittslinie verlaufende Spannrampe aufweist. Dies stellt eine besonders einfache, kurzbauende und einfach herzustellende Ausgestaltung des Steck-Dreh-Abschnitts dar. Unter einer Schraubenabschnittslinie ist dabei insbesondere eine Linie zu verstehen, die sich entlang eines Abschnitts einer Schraubenlinie um die Längsachse erstreckt, insbesondere um höchstens 180°, vorzugsweise um weniger als 180°. Anders als bei einem Gewinde bedarf es also keines Schneidens von Gewindegängen, welche die Längsachse vollumfänglich, insbesondere mehrfach vollumfänglich, umschlingen. Die Spannrampe ist insbesondere so eingerichtet, dass ein Spannvorsprung des Werkzeuggegenstücks auf der Spannrampe gleiten oder ablaufen kann, wenn das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück verbunden wird, insbesondere während der Drehbewegung des Steck-Dreh-Mechanismus. Dadurch, dass die Spannrampe sich entlang der Schraubenabschnittslinie erstreckt, wird bei der Drehbewegung zugleich eine axiale Relativbewegung zwischen dem Werkzeugteil und dem Werkzeuggegenstück bewirkt, insbesondere derart, dass diese miteinander verspannt werden.
Die wenigstens eine Spannrampe verwirklicht insbesondere einen Spannkeil, wobei sie zusammen mit dem Spannvorsprung des Werkzeuggegenstücks ein Keilgetriebe realisiert, sodass beim Verspannen, insbesondere bei der Drehbewegung des Spann-Dreh-Mechanismus, das Werkzeugteil mit hoher Kraft gegen das Werkzeuggegenstück gezogen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steck-Dreh-Abschnitt zwei Spannrampen aufweist. Auf diese Weise kann eine besonders effektive Verspannung mit dem Werkzeuggegenstück bewirkt werden. Bevorzugt erstrecken sich beide Spannrampen jeweils entlang einer zugeordneten Schraubenabschnittslinie. Die beiden Spannrampen sind bevorzugt in Umfangsrichtung versetzt zueinander an dem Steck-Dreh-Abschnitt angeordnet, vorzugsweise um 180° oder zumindest ungefähr 180° relativ zueinander versetzt.
Vorzugsweise sind die beiden Spannrampen - insbesondere bezüglich äquivalenter Punkte auf den Spannrampen - auf einer gleichen axialen Höhe oder in gleicher axialer Lage zueinander an dem Steck-Dreh-Abschnitt angeordnet. Insbesondere sind bevorzugt jeweils ein Anfang und ein Ende der Spannrampen zueinander auf gleicher axialer Höhe angeordnet. Auf diese Weise wird vorteilhaft vermieden, dass das Werkzeugteil beim Verspannen mit dem Werkzeuggegenstück verkippt; insbesondere wird ein Einleiten von Querkräften quer zur Längsachse beim Verdrehen des Werkzeugteils relativ zu dem Werkzeuggegenstück vermieden.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Spannrampen identische Steigungen aufweisen.
Besonders bevorzugt sind die beiden Spannrampen zueinander identisch ausgebildet.
Die Steigung der wenigstens einen Spannrampe, vorzugsweise die Steigung beider Spannrampen, ist vorzugsweise so gewählt, dass sich eine Selbsthemmung im Bereich der wenigstens einen Spannrampe in dem Steck-Dreh-Mechanismus ergibt. Insbesondere ergibt sich bevorzugt eine Selbsthemmung zwischen dem wenigstens einen Spannvorsprung des Werkzeuggegenstücks und der wenigstens einen Spannrampe des Werkzeugteils. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine besonders effektive Fixierung des Werkzeugteils an dem Werkzeuggegenstück erzielt.
Die Steigung der wenigstens einen Spannrampe, vorzugsweise beider Spannrampen, beträgt bevorzugt ungefähr 15°, vorzugsweise 15°, insbesondere bei einer Paarung von Stahl auf Stahl.
Vorzugsweise ist jede der beiden Spannrampen eingerichtet, um jeweils mit einem Spannvorsprung des Werkzeuggegenstücks zusammenzuwirken, wobei dieses bevorzugt entsprechend zwei Spannvorsprünge aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Spannrampe, vorzugsweise jede der Spannrampen, sich vorzugsweise um mindestens 90° bis höchstens 180°, vorzugsweise mindestens 95° bis höchstens 120°, um die Längsachse an dem Steck-Dreh-Abschnitt erstreckt/erstrecken. Es bedarf somit zum Verspannen des Werkzeugteils an dem Werkzeuggegenstück nur einer vergleichsweise geringfügigen Drehbewegung um einen vergleichsweise kleinen Winkelbereich. Zugleich wird dabei ein Spannen mit hoher Kraft erreicht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steck-Dreh-Abschnitt wenigstens eine Einführfläche aufweist, die eingerichtet ist, um mit einer Einführgegenfläche des Werkzeuggegenstücks zusammenzuwirken, um ein Einstecken des Werkzeugteils in das Werkzeuggegenstück nur in wenigstens einer bestimmen Winkellage um die Längsachse zu ermöglichen. Die Einführflächen definieren dabei im Zusammenwirken mit den Einführgegenflächen eine Fügeposition zum Verbinden des Werkzeugteils mit dem Werkzeuggegenstück. Besonders bevorzugt ermöglichen sie das Einstecken des Werkzeugteils in das Werkzeuggegenstück in höchstens einer bestimmten Winkellage, oder in höchstens zwei insbesondere äquivalenten, um 180° zueinander versetzten Winkellagen.
Vorzugsweise weist der Steck-Dreh-Abschnitt zwei Einführflächen auf, die entsprechend eingerichtet sind, um mit zwei Einführgegenflächen des Werkzeuggegenstücks zusammenzuwirken. Dabei sind die beiden Einführflächen bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zueinander, vorzugsweise parallel zueinander orientiert, und/oder einander quer zur Längsrichtung gegenüberliegend an dem Steck-Dreh-Abschnitt angeordnet oder ausgebildet.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Einführfläche als Planfläche ausgebildet. Insbesondere schließt die wenigstens eine Einführfläche bevorzugt mit der Längsachse einen Winkel ein, der nur höchstens geringfügig von 0° abweicht, wobei der Winkel insbesondere höchstens 5°, vorzugsweise höchstens 4°, vorzugsweise höchstens 2°, vorzugsweise höchstens 1°, vorzugsweise höchstens 0,5°, beträgt. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 0°, das heißt die Längsrichtung liegt in der Einführfläche, beziehungsweise die Einführfläche erstreckt sich entlang der Längsrichtung.
Die wenigstens eine Einführgegenfläche des Werkzeuggegenstücks ist bevorzugt entsprechend komplementär zu der wenigstens einen Einführfläche ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steck-Dreh-Abschnitt sich in Axialrichtung an den Zentrierabschnitt anschließt. Bei dieser Ausgestaltung ist demnach insbesondere eine Funktionstrennung zwischen dem Zentrierabschnitt einerseits und dem Steck-Dreh-Abschnitt andererseits vorgesehen. Somit kann einerseits die Zentrierfunktion des Zentrierabschnitts und andererseits die Befestigungsfunktion des Steck-Dreh-Abschnitts optimiert sein. Bevorzugt ist der Steck-Dreh-Abschnitt als Spannfortsatz des Werkzeugteils ausgebildet, der sich insbesondere ausgehend von dem Zentrierabschnitt in Axialrichtung - in montiertem Zustand in Richtung des Werkzeuggegenstücks - erstreckt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentrierabschnitt einen Außenkonus aufweist oder als Außenkonus ausgebildet ist, insbesondere als kegelförmiger Vorsprung, insbesondere als Kurzkegel. Dies erlaubt eine besonders gute Zentrierung des Werkzeugteils an dem Werkzeuggegenstück, insbesondere wenn der als Außenkonus ausgebildete Zentrierabschnitt mit einem als Innenkonus ausgebildeten Zentriergegenabschnitt des Werkzeuggegenstücks zusammenwirkt.
Alternativ oder zusätzlich ist der Axialanschlag bevorzugt als axiale Ringfläche ausgebildet, insbesondere als Ringfläche, deren Normalenvektor zumindest im Wesentlichen in Längsrichtung, vorzugsweise genau in Längsrichtung weist, oder höchstens einen kleinen Winkel, höchstens von wenigen Grad, insbesondere höchstens 5°, vorzugsweise höchstens 4°, vorzugsweise höchstens 3°, vorzugsweise höchstens 2°, vorzugsweise höchstens 1°, vorzugsweise höchstens 0,5°, mit der Längsrichtung einschließt. Die axiale Ringfläche umgreift bevorzugt den Zentrierabschnitt insbesondere ringförmig, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie.
Insbesondere sind der Zentrierabschnitt und der Axialanschlag bevorzugt gemeinsam als Kurzkegel-Schnittstelle mit Plananlage, insbesondere wie bei der in DE 100 48 910 Al dargestellten Ausgestaltung, ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeugteil einen Bearbeitungsabschnitt mit wenigstens einer Schneide aufweist. Das Werkzeugteil ist bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft als Werkzeugkopf, insbesondere als Wechselkopf, ausgebildet. Die wenigstens eine Schneide ist bevorzugt eine geometrisch definierte Schneide. Die wenigstens eine Schneide kann dabei in bevorzugter Ausgestaltung einstückig, insbesondere materialeinheitlich, oder mehrteilig, insbesondere als eingesetzte, eingeklebte oder eingelötete Schneide, oder aber als Wechselschneide, an dem Werkzeugteil vorgesehen sein.
Insbesondere kann das Werkzeugteil als Fräskopf, vorzugsweise aus Vollhartmetall, oder als Fräskopf mit eingelöteter Schneide, oder als Bohrer, Aufbohrer, oder Reibwerkzeug ausgebildet sein.
Der Bearbeitungsabschnitt ist vorzugsweise axial an den Zentrierabschnitt anschließend dem Steck-Dreh-Abschnitt gegenüber angeordnet. Insbesondere ist der Bearbeitungsabschnitt an einem distalen, bestimmungsgemäß einem Werkstück zugewandten Ende des Werkzeugteils angeordnet, wobei der Steck-Dreh-Abschnitt an einem proximalen, bestimmungsgemäß einem Werkstück abgewandten Ende des Werkzeugteils angeordnet ist. Der Zentrierabschnitt und der Axialanschlag sind dabei zwischen dem distalen Ende und dem proximalen Ende angeordnet.
Vorzugsweise sind an dem Werkzeugteil Mitnahmeelemente, insbesondere Schlüsselflächen, ausgebildet, die zum Eingriff eines Spannmittels dienen, mittels dem das Werkzeugteil und das Werkzeuggegenstück miteinander verspannt werden können. Die Schlüsselflächen können insbesondere so eingerichtet sein, dass ein Maulschlüssel an ihnen angreifen kann.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Werkzeuggegenstück geschaffen wird, das eingerichtet ist zum Verbinden mit einem Werkzeugteil, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugteil oder einem Werkzeugteil gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Das Werkzeuggegenstück weist einen Zentriergegenabschnitt und einen Axialgegenanschlag auf, sowie einen Steck-Dreh-Gegenabschnitt, der eingerichtet ist, um mit dem Steck-Dreh-Abschnitt des Werkzeugteils zusammenzuwirken, um das Werkzeuggegenstück mit dem Werkzeugteil zu verbinden. In Zusammenhang mit dem Werkzeuggegenstück verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die zuvor bereits in Zusammenhang mit dem Werkzeugteil erläutert wurden. Das Werkzeuggegenstück ist insbesondere bevorzugt bezüglich zumindest eines Merkmals so ausgebildet, wie dies zuvor in Zusammenhang mit dem Werkzeugteil bereits explizit oder implizit erläutert wurde.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steck-Dreh-Gegenabschnitt wenigstens einen Spannvorsprung, vorzugsweise einen Spannnocken, aufweist. Der wenigstens eine Spannvorsprung ist eingerichtet, um mit der wenigstens einen Spannrampe des Werkzeugteils zusammenzuwirken, insbesondere derart, dass das Werkzeugteil in Richtung des Werkzeuggegenstücks verlagert, insbesondere in Axialrichtung gegen das Werkzeuggegenstück gedrängt, insbesondere mit dem Werkzeuggegenstück verspannt wird, wenn eine Relativdrehung - um die Längsachse - zwischen dem Werkzeugteil und dem Werkzeuggegenstück, insbesondere zwischen der wenigstens einen Spannrampe und dem wenigstens einen Spannvorsprung, bewirkt wird, insbesondere derart, dass der wenigstens eine Spannvorsprung auf der wenigstens einen Spannrampe abläuft.
Insbesondere weist der Steck-Dreh-Gegenabschnitt bevorzugt zwei Spannvorsprünge auf, wobei jeder Spannvorsprung bevorzugt eingerichtet ist, um mit jeweils einer der beiden Spannrampen zusammenzuwirken, die der Steck-Dreh-Abschnitt des Werkzeugteils bevorzugt aufweist. Die beiden Spannvorsprünge sind bevorzugt einander diametral gegenüberliegend an dem Werkzeuggegenstück angeordnet. Insbesondere sind die beiden Spannvorsprünge bevorzugt auf einer selben axialen Höhe an dem Werkzeuggegenstück angeordnet. Dies hat - wie bereits erläutert - den Vorteil, dass kein Kippmoment in das Werkzeugteil relativ zu dem Werkzeuggegenstück eingeleitet wird, wenn das Werkzeugteil mit dem Werkzeuggegenstück verspannt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentriergegenabschnitt einen Innenkonus aufweist, der insbesondere eingerichtet und abgestimmt ist, um mit dem Außenkonus des Zentrierabschnitts des Werkzeugteils zusammenzuwirken, um das Werkzeugteil relativ zu dem Werkzeuggegenstück zu zentrieren. Der Zentriergegenabschnitt ist demnach insbesondere als kegelförmige oder kegelabschnittförmige Aussparung ausgebildet, in die der als Kegelvorsprung oder Kegelfortsatz ausgebildete Zentrierabschnitt des Werkzeugteils eingesteckt werden kann.
Vorzugsweise ist der als Innenkonus ausgebildete Zentriergegenabschnitt elastischer, das heißt elastisch verformbarer ausgebildet als der als Außenkonus ausgebildete Zentrierabschnitt, sodass der Innenkonus des Zentriergegenabschnitts beim Verspannen des Werkzeugteils mit dem Werkzeuggegenstück durch den Außenkonus des Zentrierabschnitts verformt, insbesondere aufgeweitet wird. Im Zusammenspiel mit dem Axialanschlag und dem Axialgegenanschlag wird so insbesondere eine Überbestimmung erreicht, sodass das Werkzeugteil sehr fest, stabil und positionssicher relativ zu dem Werkzeuggegenstück festgelegt wird.
Der Axialgegenanschlag ist bevorzugt als axiale Ringgegenfläche ausgebildet, das heißt als ringförmige Fläche, deren Normalenvektor vorzugsweise parallel zur Längsrichtung orientiert ist, oder höchstens einen kleinen Winkel, höchstens von wenigen Grad, insbesondere höchstens 5°, vorzugsweise höchstens 4°, vorzugsweise höchstens 3°, vorzugsweise höchstens 2°, vorzugsweise höchstens 1°, vorzugsweise höchstens 0,5°, mit der Längsrichtung einschließt. Bevorzugt umgreift die axiale Ringgegenfläche den Innenkonus des Zentriergegenabschnitts insbesondere ringförmig, insbesondere entlang einer geschlossenen Umfangslinie.
Im verspannten Zustand schlägt bevorzugt die axiale Ringfläche des Axialanschlags an der axialen Ringgegenfläche des Axialgegenanschlags an, insbesondere liegen diese Flächen bevorzugt vollflächig aneinander. Insbesondere auf diese Weise wird die bereits beschriebene Überbestimmung in Zusammenhang mit der Aufweitung des Innenkonus des Zentriergegenabschnitts erzielt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Werkzeuggegenstück einen Schaftabschnitt oder einen Einspannabschnitt aufweist, wobei der Schaft- oder Einspannabschnitt bevorzugt eingerichtet ist zum Verbinden des Werkzeuggegenstücks mit einer Werkzeugmaschine, insbesondere mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine.
Der Schaftabschnitt des Werkzeuggegenstücks weist bevorzugt eine Hohlschaftkegel-Schnittstelle auf, insbesondere zur Verbindung mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine.
In bevorzugter Ausgestaltung weist das Werkzeugteil einen Bearbeitungsabschnitt mit wenigstens einer Schneide auf, wobei zugleich das Werkzeuggegenstück den Schaft- oder Einspannabschnitt aufweist.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Werkzeug geschaffen wird, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Werkzeugteil oder wenigstens ein Werkzeugteil nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, sowie wenigstens ein erfindungsgemäßes Werkzeuggegenstück oder wenigstens ein Werkzeuggegenstück nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, aufweist, die bevorzugt miteinander verbindbar, insbesondere miteinander verbunden sind. In Zusammenhang mit Werkzeug verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Werkzeugteil einerseits und dem Werkzeuggegenstück andererseits erläutert wurden. Das Werkzeug weist insbesondere eine Schnittstelle oder Verbindungsstelle auf, die durch das Werkzeugteil und das Werkzeuggegenstück gebildet wird und insbesondere im Verbindungsbereich zwischen dem Werkzeugteil und dem Werkzeuggegenstück ausgebildet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils;
2 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Werkzeuggegenstücks;
3 eine Detaildarstellung des Werkzeuggegenstücks gemäß 2, und
4 das Werkzeugteil gemäß 1 in mit dem Werkzeugeggenstück gemäß 2 verbundenem Zustand.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Werkzeugteils 1, das eingerichtet ist zum Verbinden mit einem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Werkzeuggegenstücks 3. Das Werkzeugteil 1 weist - mit Bezug auf 1 - einen Zentrierabschnitt 5 und einen Axialanschlag 7 auf. Außerdem weist das Werkzeugteil 1 einen Steck-Dreh-Abschnitt 9 auf, der eingerichtet ist, um mit einem wiederum in 2 dargestellten Steck-Dreh-Gegenabschnitt 11 des Werkzeuggegenstücks 3 zusammenzuwirken, um das Werkzeugteil 1 mit dem Werkzeuggegenstück 3 zu verbinden. Der Steck-Dreh-Abschnitt 9 und der Steck-Dreh-Gegenabschnitt 11 bilden gemeinsam insbesondere einen Steck-Dreh-Mechanismus, vorzugsweise einen Bajonettverschluss. Das Werkzeugteil 1 wird mit dem Werkzeuggegenstück 3 verbunden, indem zunächst eine Steckbewegung in Richtung einer Längsachse L, das heißt in Axialrichtung, durchgeführt wird, und sodann eine Drehbewegung folgt, bei welcher das Werkzeugteil 1 relativ zu dem Werkzeuggegenstück 3 verdreht wird, wodurch eine Fixierung des Werkzeugteils 1 an dem Werkzeuggegenstück 3 erreicht wird. Der Steckweg ist dabei länger, vorzugsweis viel länger, als ein axialer Verlagerungsweg entlang der Längsrichtung L, auch als axialer Drehweg bezeichnet, der vom ersten Beginn einer Drehbewegung des Steck-Dreh-Mechanismus während der Drehbewegung bis zum axialen Anschlag des Werkzeugteils 1 an dem Werkzeuggegenstück 3 und damit bis zum Ende der Fixierung des Werkzeugteils 1 an dem Werkzeuggegenstück 3 zurückgelegt wird.
Es wird auf diese Weise eine sehr kompakte, einfach zu bedienende, bauteilsparende und funktionssichere sowie zugleich auch in Axialrichtung kurzbauende Lösung zum Verbinden des Werkzeugteils 1 mit dem Werkzeuggegenstück 3 bereitgestellt.
Der Steck-Dreh-Abschnitt 9 weist vorzugsweise mindestens eine entlang einer Schraubenabschnittslinie - um die Längsachse L - verlaufende Spannrampe 13, hier zwei Spannrampen 13, auf. Die beiden Spannrampen 13 sind bevorzugt in einer identischen axialen Lage angeordnet, wobei insbesondere ihre Anfangs- und Endpunkte jeweils auf gleicher axialer Höhe - in Richtung der Längsachse L gesehen - angeordnet sind. Die beiden Spannrampen 13 sind vorzugsweise einander diametral gegenüberliegend angeordnet, insbesondere in Umfangsrichtung um ungefähr 180°, vorzugsweise um 180°, zueinander versetzt.
Die Spannrampen 13 erstrecken sich bevorzugt jeweils um mindestens 90° bis höchstens 180°, vorzugsweise um mindestens 95° bis höchstens 120°, in Umfangsrichtung um die Längsachse L.
Vorzugsweise schließt sich der Steck-Dreh-Abschnitt 9 in Axialrichtung, das heißt in Richtung der Längsachse L, an den Zentrierabschnitt 5 an. Insbesondere ist der Steck-Dreh-Abschnitt 9 bevorzugt als Spannfortsatz ausgebildet.
Der Steck-Dreh-Abschnitt 9 weist vorzugsweise wenigstens eine Einführfläche 15 auf, die eingerichtet ist, um mit einer Einführgegenfläche 17 des Werkzeuggegenstücks 3 - vergleiche 2 - zusammenzuwirken, um ein Einstecken des Werkzeugteils 1 in das Werkzeuggegenstück 3 nur in wenigstens einer bestimmten Winkellage, vorzugsweise in höchstens einer oder in höchstens zwei bestimmten Winkellagen um die Längsachse L zu ermöglichen.
Bevorzugt sind zwei solche Einführflächen 15 vorgesehen, wobei in 1 nur eine der Einführflächen 15 dem Betrachter zugewandt und daher dargestellt ist. Die andere Einführfläche 15 ist vorzugsweise diametral gegenüberliegend an dem Steck-Dreh-Abschnitt 9 ausgebildet oder angeordnet, sodass sie dem Betrachter verborgen ist.
Entsprechend weist auch das Werkzeuggegenstück 3 bevorzugt zwei Einführgegenflächen 17 auf.
Der Zentrierabschnitt 5 ist bevorzugt als Außenkonus 19 ausgebildet. Der Axialanschlag 7 ist bevorzugt als axiale Ringfläche 21 ausgebildet, die den Zentrierabschnitt 5 entlang einer geschlossenen Umfangslinie umgreift.
Der Zentrierabschnitt 5 ist hier insbesondere als Kurzkegel ausgebildet. Der Axialanschlag 7 ist insbesondere als Planfläche ausgebildet.
Das Werkzeugteil 1 weist bevorzugt einen Bearbeitungsabschnitt 23 auf, der seinerseits vorzugsweise wenigstens eine Schneide 25, insbesondere wenigstens eine geometrisch definierte Schneide 25, vorzugsweise eine Mehrzahl geometrisch definierter Schneiden 25, aufweist. Der Bearbeitungsabschnitt 23 ist dabei - an den Zentrierabschnitt 5 anschließend - gegenüber dem Steck-Dreh-Abschnitt 9 angeordnet, sodass der Zentrierabschnitt 5 - entlang der Längsachse L gesehen - zwischen dem Bearbeitungsabschnitt 23 und dem Steck-Dreh-Abschnitt 9 angeordnet ist.
Das Werkzeugteil 1 ist hier insbesondere als Bearbeitungskopf ausgebildet, besonders bevorzugt als Fräskopf. Die Schneide 25 kann als eingelötete Schneide, eingesetzte Schneide, oder aber auch einstückig und insbesondere materialeinheitlich mit dem Bearbeitungsabschnitt 23 ausgebildet sein. Das Werkzeugteil 1 kann auch als Bohrer, Aufbohrer oder Reibwerkzeug, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
2 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Werkzeuggegenstücks 3. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern jeweils auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Das Werkzeuggegenstück 3 gemäß 2 ist im Bereich seiner Verbindungsstelle zu dem Werkzeugteil 1 teilweise geschnitten dargestellt.
Das Werkzeuggegenstück 3 weist insbesondere einen Zentriergegenabschnitt 27 auf, der eingerichtet ist, um mit dem Zentrierabschnitt 5 zusammenzuwirken, sowie einen Axialgegenanschlag 29, der eingerichtet ist, um mit dem Axialanschlag 7 zusammenzuwirken. Außerdem weist das Werkzeuggegenstück 3 den Steck-Dreh-Gegenabschnitt 11 auf.
Dieser wiederum weist wenigstens einen Spannvorsprung 31 auf, der eingerichtet ist, um mit der wenigstens einen Spannrampe 13 zusammenzuwirken, derart, dass das Werkzeugteil 1 gegen das Werkzeuggegenstück 3 gedrängt, insbesondere in das Werkzeuggegenstück 3 hineingezogen und letztlich mit dem Werkzeuggegenstück 3 verspannt wird, wenn das Werkzeugteil 1 relativ zu dem Werkzeuggegenstück 3 verdreht wird, insbesondere wenn der wenigstens eine Spannvorsprung 31 auf der wenigstens einen Spannrampe 13 abläuft. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Spannvorsprünge 31 vorgesehen, die einander insbesondere diametral gegenüberliegen.
Der Zentriergegenabschnitt 27 ist hier bevorzugt als Innenkonus 33 ausgebildet, der vorzugsweise elastischer ist als der Außenkonus 19, sodass der Innenkonus 33, insbesondere eine Wandung des Innenkonus 33, zumindest bereichsweise aufgeweitet wird, wenn der Außenkonus 19 durch den Steck-Dreh-Mechanismus in den Innenkonus 33 hineingezogen wird.
Der Axialgegenanschlag 29 ist hier insbesondere als axiale Ringgegenfläche 35 ausgebildet, die insbesondere den Innenkonus 33 entlang einer geschlossenen Umfangslinie umgreift. Im miteinander verspannten Zustand des Werkzeugteils 1 mit dem Werkzeuggegenstück 3 liegt die axiale Ringfläche 21 bevorzugt vollflächig und fest an der axialen Ringgegenfläche 35 an.
Insgesamt bewirken der Außenkonus 19 und der Innenkonus 33 gemeinsam eine radiale Positionierung des Werkzeugteils 1 relativ zu dem Werkzeuggegenstück 3, wobei die axiale Ringfläche 21 im Zusammenspiel mit der axialen Ringgegenfläche 35 eine axiale Relativposition zwischen dem Werkzeugteil 1 und dem Werkzeuggegenstück 3 definiert, wenn diese miteinander verspannt sind.
Das Werkzeuggegenstück 3 weist außerdem einen Schaftabschnitt 37 auf, der eingerichtet ist zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine, insbesondere mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine. Der Schaftabschnitt 37 weist bevorzugt einen Hohlschaftkegel 39 auf.
3 zeigt eine Detaildarstellung des Werkzeuggegenstücks 3 gemäß 2. Dabei ist hier insbesondere gut einer der Spannvorsprünge 31 zu erkennen, sowie außerdem eine der Einführgegenflächen 17, sowie weiterhin der Innenkonus 33 und die Ringgegenfläche 35.
4 zeigt eine Detaildarstellung eines Werkzeugs 41, welches das Werkzeugteil 1 und das Werkzeuggegenstück 3 in miteinander verbundenem Zustand aufweist, wobei das Werkzeug 41 bevorzugt aus dem Werkzeugteil 1 und dem Werkzeuggegenstück 3 besteht.
Dabei ist hier nur ein Detail des Werkzeuggegenstücks 3 in Längsschnittdarstellung dargestellt, während das Werkzeugteil 1 ungeschnitten in dem Werkzeuggegenstück 3 angeordnet beziehungsweise mit dem Werkzeuggegenstück 3 verbunden dargestellt ist. Zum Verspannen des Werkzeugteil 1 mit dem Werkzeuggegenstück 3 wird bevorzugt der Steck-Dreh-Abschnitt 9 zunächst axial in den Steck-Dreh-Gegenabschnitt 11 eingeführt. Dabei definieren die Einführflächen 15 im Zusammenspiel mit den Einführgegenflächen 17 eine Winkelposition um die Längsachse L zum axialen Einführen oder Einstecken. Sind die Spannrampen 13 auf Höhe der Spannvorsprünge 31 angeordnet, wird das Werkzeugteil 1 relativ zu dem Werkzeuggegenstück 3 bevorzugt um ungefähr 90°, vorzugsweise etwas mehr als 90°, in Spannrichtung verdreht, wobei die Spannvorsprünge 31 auf den Spannrampen 13 ablaufen - oder umgekehrt -, und wobei das Werkzeugteil 1, insbesondere der Außenkonus 19, tiefer in das Werkzeuggegenstück 3, insbesondere in den Innenkonus 33, hineingezogen wird, insbesondere bis die Ringfläche 21 an der Ringgegenfläche 35 anschlägt. Dabei wird bevorzugt der Innenkonus 33 zumindest bereichsweise, insbesondere geringfügig, aufgeweitet, sodass im Ergebnis eine Überbestimmung und damit eine hochgenaue und stabile Festlegung des Werkzeugteils 1 an dem Werkzeuggegenstück 3 erreicht wird.
Insgesamt wird so eine kostengünstige, kurzbauende, präzise, stabile, einfach zu bedienende und bauteilarme Möglichkeit bereitgestellt, das Werkzeugteil 1 mit dem Werkzeuggegenstück 3 zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10048910 A1 [0003]
DE 10112966 [0004]
DE 10326928 A1 [0005]
DE 10048910 [0037]

Claims

Werkzeugteil (1), eingerichtet zum Verbinden mit einem Werkzeuggegenstück (3), wobei das Werkzeugteil (1) einen Zentrierabschnitt (5) und einen Axialanschlag (7) aufweist, und wobei das Werkzeugteil (1) einen Steck-Dreh-Abschnitt (9) aufweist, der eingerichtet ist, um mit einem Steck-Dreh-Gegenabschnitt (11) des Werkzeuggegenstücks (3) zusammenzuwirken, um das Werkzeugteil (1) mit dem Werkzeuggegenstück (3) zu verbinden.
Werkzeugteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steck-Dreh-Abschnitt (9) mindestens eine entlang einer Schraubenabschnittslinie verlaufende Spannrampe (13) aufweist.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steck-Dreh-Abschnitt (9) zwei Spannrampen (13) aufweist, wobei die beiden Spannrampen (13) vorzugsweise in identischer axialer Lage zueinander angeordnet sind.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spannrampe (13) sich um mindestens 90° bis höchstens 180°, vorzugsweise um mindestens 95° bis höchstens 120°, um eine Längsachse (L) des Werkzeugteils (1) an dem Steck-Dreh-Abschnitt (9) erstreckt.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steck-Dreh-Abschnitt (9) wenigstens eine Einführfläche (15) aufweist, die eingerichtet ist, um mit einer Einführgegenfläche (17) des Werkzeuggegenstücks (3) zusammenzuwirken, um ein Einstecken des Werkzeugteils (1) in das Werkzeuggegenstück (3) nur in wenigstens einer bestimmen Winkellage um die Längsachse (L) zu ermöglichen.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steck-Dreh-Abschnitt (9) sich in Axialrichtung an den Zentrierabschnitt (5) anschließt.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierabschnitt (5) einen Außenkonus aufweist, und/oder dass der Axialanschlag (7) als axiale Ringfläche (21) ausgebildet ist, die den Zentrierabschnitt (5) umgreift.
Werkzeugteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugteil (1) einen Bearbeitungsabschnitt (23) mit wenigstens einer Schneide (25) aufweist.
Werkzeuggegenstück (3), eingerichtet zum Verbinden mit einem Werkzeugteil (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Zentriergegenabschnitt (27) und einem Axialgegenanschlag (29), wobei das Werkzeuggegenstück (3) einen Steck-Dreh-Gegenabschnitt (11) aufweist, der eingerichtet ist, um mit einem Steck-Dreh-Abschnitt (9) des Werkzeugteils (1) zusammenzuwirken, um das Werkzeuggegenstück (3) mit dem Werkzeugteil (1) zu verbinden.
Werkzeuggegenstück (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steck-Dreh-Gegenabschnitt wenigstens einen Spannvorsprung (31) aufweist, der eingerichtet ist, um mit wenigstens einer Spannrampe (13) des Steck-Drehabschnitts (9) des Werkzeugteils (1) zusammenzuwirken, insbesondere derart, dass das Werkzeugteil (1) in Richtung des Werkzeuggegenstücks (3) verlagert wird, wenn eine Relativdrehung zwischen dem Werkzeugteil (1) und dem Werkzeuggegenstück (3), insbesondere zwischen dem wenigstens einen Spannvorsprung (31) und der wenigstens einen Spannrampe (13), bewirkt wird.
Werkzeuggegenstück (3) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriergegenabschnitt (27) einen Innenkonus aufweist, und/oder dass der Axialgegenanschlag (29) als axiale Ringeggenfläche (35) ausgebildet ist, die den Zentriergegenabschnitt (27) umgreift.
Werkzeuggegenstück (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeuggegenstück (3) einen Schaftabschnitt (37) aufweist, der vorzugsweise eingerichtet ist zum Verbinden des Werkzeuggegenstücks (3) mit einer Werkzeugmaschine.
Werkzeug (41), umfassend ein Werkzeugteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und ein Werkzeuggegenstück (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 12.