DE102021105405A1 - Tool holder and method for its manufacture - Google Patents
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Abstract
Werkzeughalter (1) soll umfassen: Eine Werkzeugaufnahme (2) zur Aufnahme eines Werkzeugs (15), einen Aussenkegel (3) zum Einbringen des Werkzeughalters (1) in einen Innenkegel (8) eines Spannzangenhalters (6) sowie ein Innengewinde (4) zur Festlegung des Werkzeughalters (1) an einem Aussengewinde (7) eines Spanzangenhalters (6).Tool holder (1) should include: A tool holder (2) for receiving a tool (15), an outer cone (3) for inserting the tool holder (1) into an inner cone (8) of a collet holder (6) and an internal thread (4) for Fixing of the tool holder (1) on an external thread (7) of a collet holder (6).
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter und ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a tool holder and a method for its production.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik werden Werkzeuge wie beispielsweise Bohrer oder Schaftfräser für CNC-Drehautomaten in sogenannten Spannzangenhaltern innerhalb des CNC-Drehautomaten befestigt, indem eine Spannzange in einen Innenkegel des Spannzangenhalters eingesetzt wird, das Werkzeug in die Spannzange eingesetzt wird, und beides anschliessend durch Festdrehen einer Spannmutter fixiert wird.In the prior art, tools such as drills or end mills for CNC automatic lathes are fastened in so-called collet holders inside the CNC automatic lathe by inserting a collet into an inner cone of the collet holder, inserting the tool into the collet, and both then by tightening a clamping nut is fixed.
Bei derartigen System ist der Werkzeugwechsel oft schwierig und langwierig, was zu langen Stillstandzeiten führt.With such a system, changing tools is often difficult and tedious, resulting in long downtimes.
Ferner kommt es beim Festziehen der Spannmutter in der Regel zu einer ungewollten axialen Verschiebung des Werkzeugs relativ zum Spannzangenhalter durch die Kompression der Spannzange. Das Festdrehen der Spannmutter führt also nicht nur zu einer radial nach innen wirkenden Kraft, mit welcher das Werkzeug innerhalb der Spannzange kraftschlüssig fixiert wird, sondern auch zu einer gewissen Bewegung des Werkzeugs in Längsrichtung (axial). Die Motoren des CNC-Drehautomaten steuern nur die Spannzangenhalter an. Wird eine gewählte axiale Position, in welcher das Werkzeug relativ zum Spannzangenhalter festgelegt ist, durch Anziehen der Spannmutter verändert, so führt dies zwangsweise zu schlechteren Arbeitsergebnissen. Schliesslich „weiss“ der CNC-Drehautomat nicht, dass sich die axiale Position des Werkzeugs beim Festdrehen verändert hat. Eine Kompensation dieser axialen Positionsänderung ist nur möglich, wenn der Betrag der Änderung bekannt ist und händisch an die Steuerung übergeben wird, was sehr umständlich ist.Furthermore, when the clamping nut is tightened, there is generally an unwanted axial displacement of the tool relative to the collet holder due to the compression of the collet. Tightening the clamping nut not only leads to a force acting radially inward, with which the tool is positively fixed within the collet, but also to a certain movement of the tool in the longitudinal direction (axial). The motors of the CNC automatic lathe only control the collet holders. If a selected axial position, in which the tool is fixed relative to the collet holder, is changed by tightening the clamping nut, this inevitably leads to poorer working results. After all, the CNC automatic lathe does not "know" that the axial position of the tool has changed during tightening. Compensation for this change in axial position is only possible if the amount of the change is known and is transferred manually to the controller, which is very cumbersome.
Ferner sammeln sich innerhalb der stets vorhandenen Dehnschlitze bekannter Spannzangen oftmals Späne und anderer Verunreinigungen. Insbesondere bei unzureichender Reinigung der Spannzange kann dies zu einer fehlerhaften Spannung des Werkzeugs führen, was wiederum einen Rundlauffehler bewirkt.Furthermore, chips and other contaminants often accumulate within the expansion slots of known collets, which are always present. In particular, insufficient cleaning of the collet can lead to incorrect clamping of the tool, which in turn causes a concentricity error.
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden.The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
Lösung der Aufgabesolution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führen die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. The objects of the independent claims lead to the solution of the problem. Advantageous configurations are described in the dependent claims.
Ein Werkzeughalter gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, einen Aussenkegel zum Einbringen und Zentrieren des Werkzeughalters in einen Innenkegel eines bekannten Spannzangenhalters sowie ein Innengewinde zur Festlegung des Werkzeughalters an einem Aussengewinde des Spannzangenhalters.A tool holder according to the present invention comprises a tool holder for receiving a tool, an outer cone for inserting and centering the tool holder in an inner cone of a known collet holder and an internal thread for fixing the tool holder to an external thread of the collet holder.
Gegenüber bekannten Systemen, umfassend einen Spannzangenhalter, eine Spannzange und eine Spannmutter ergibt sich der Vorteil, dass das Werkzeug auch ausserhalb eines CNC-Drehautomaten im Werkzeughalter festgelegt werden kann. Dieser wird anschliessend nur noch auf das Aussengewinde des Spannzangenhalters geschraubt.Compared to known systems comprising a collet holder, a collet and a clamping nut, there is the advantage that the tool can also be fixed in the tool holder outside of a CNC automatic lathe. This is then only screwed onto the external thread of the collet holder.
Da sich der Spannzangenhalter im Normalbetrieb stets im Inneren des CNC-Drehautomaten befindet und nur zu Wartungszwecken und zum Werkzeugwechsel ausgebaut wird, ist eine Festlegung des Werkzeugs ausserhalb des CNC-Drehautomaten bei der Verwendung bekannter Spannzangen nicht möglich. Bei Verwendung bekannter Spannzangen erfolgt die Fixierung des Werkzeugs in der Spannzange nämlich erst, wenn die Spannmutter einen Druck auf die Spannzange ausübt, so dass diese in den Innenkegel des Spannzangenhalters gepresst wird, und sich die Dehnschlitze verkleinern. Dies geschieht bei bekannten Systemen jedoch nur, wenn die Spannmutter auf das Aussengewinde des Spannzangenhalters gedreht wird.Since the collet holder is always inside the CNC automatic lathe during normal operation and is only removed for maintenance purposes and tool changes, it is not possible to fix the tool outside of the CNC automatic lathe when using known collets. When using known collets, the tool is fixed in the collet only when the clamping nut exerts pressure on the collet so that it is pressed into the inner cone of the collet holder and the expansion slots become smaller. In known systems, however, this only happens when the clamping nut is screwed onto the external thread of the collet holder.
Im Gegensatz dazu kann das Werkzeug im erfindungsgemässen Werkzeughalter bereits ausserhalb des CNC-Drehautomaten axial positioniert und fixiert werden.In contrast to this, the tool in the tool holder according to the invention can already be axially positioned and fixed outside of the CNC automatic lathe.
Durch das Fixieren des Werkzeugs im Werkzeughalter ausserhalb des CNC-Drehautomaten verringert sich auch die Verletzungsgefahr für die Bedienperson. Diese Verletzungsgefahr ist immer dann erhöht, wenn Arbeiten innerhalb der Maschine durchgeführt werden müssen.Fixing the tool in the tool holder outside of the CNC lathe also reduces the risk of injury to the operator. This risk of injury is always increased when work has to be carried out inside the machine.
Da bei Verwendung des erfindungsgemässen Werkzeughalters auf Spannzangen verzichtet werden kann, besteht auch keine Gefahr, dass die Spannzange durch Späne, Schmutz etc. derart verschmutzt wird und beispielsweise Späne in die Dehnschlitze gelangen, so dass die Spannung bei einem Werkzeugwechsel unvollständig und/oder asymmetrisch ist. Insbesondere umfasst der erfindungsgemässe Werkzeughalter keine kleinen Fugen oder Schlitze ähnlich den Dehnschlitzen von Spannzangen, welche auf Grund ihrer Grösse prädestinierte Schmutz-Fänger sind.Since collets can be dispensed with when using the tool holder according to the invention, there is also no risk of the collet being soiled by chips, dirt, etc. and, for example, chips getting into the expansion slots so that the clamping is incomplete and/or asymmetrical when the tool is changed . In particular, the erfindungsge includes If tool holders do not have small gaps or slits similar to the expansion slits of collets, which are predestined dirt traps due to their size.
Der erfindungsgemässe Werkzeughalter ermöglicht einen schnellen Werkzeugwechsel und geringere Stillstandzeiten.The tool holder according to the invention enables quick tool changes and reduced downtimes.
Der Werkzeughalter kommt vorzugsweise in CNC-Drehautomaten zum Einsatz, kann aber auch in anderen Maschinen eingesetzt werden.The tool holder is primarily used in CNC automatic lathes, but can also be used in other machines.
Bei dem Werkzeug kann es sich um Bohrer, Zentrierbohrer, Reibahlen, Schaftfräser oder dergleichen handeln, welche in CNC-Drehautomaten zum Einsatz kommen.The tool can be a drill, center drill, reamer, end mill or the like, which are used in CNC automatic lathes.
Spannzangenhalter sind Standard-Teile beispielsweise von CNC-Drehautomaten. Sie werden teilweise auch als Zylinderschaft, Kegelschaft, Fräswerkzeughalter, Zylinderschaft-Spannzangenfutter u.a. bezeichnet. Kennzeichnend für derartige Spannzangenhalter ist der Aufbau aus einem im Wesentlichen zylindrischen Teil, welches einends über ein Aussengewinde und einen Innenkegel verfügt, wobei dieser Innenkegel in der Regel eine glatte Oberfläche aufweist.Collet holders are standard parts of CNC automatic lathes, for example. They are sometimes also referred to as straight shanks, taper shanks, milling tool holders, straight shank collet chucks, etc. Characteristic of such collet holders is the construction of an essentially cylindrical part which has an external thread and an internal cone at one end, this internal cone usually having a smooth surface.
Der Aussenkegel des erfindungsgemässen Werkzeughalters ist vorzugsweise komplementär zum Innenkegel des Spannzangenhalters ausgebildet.The outer cone of the tool holder according to the invention is preferably designed to complement the inner cone of the collet holder.
Der vorbeschriebene Spannzangenhalter ist kein notwendiger Bestandteil des erfindungsgemässen Werkzeughalters. Vielmehr ist der erfindungsgemässe Werkzeughalter zum Gebrauch mit bekannten Spannzangenhaltern bestimmt.The collet holder described above is not a necessary part of the tool holder according to the invention. Rather, the tool holder according to the invention is intended for use with known collet holders.
Vorteilhafterweise kann der Aussenkegel des Werkzeughalters den Abmessungen bekannter Spannzangen nachempfunden sein, welche in zahlreichen Industrie-Normen und Standards festgeschrieben sind und beispielsweise mit einer sogenannten ER-Nomenklatur beschrieben werden. Bekannte Spannzangen besitzen eine Aussenkontur, welche einen Kegel bildet, so dass sie in den Innenkegel der Spannzangenhalter eingesetzt werden können. Der Aussenkegel des erfindungsgemässen Werkzeughalters ist dem Aussenkegel bekannter Spannzangen nachempfunden. So kann der erfindungsgemässe Werkzeughalter ohne Austausch des Spannzangenhalters die bislang verwendeten Spannzangen ersetzen.Advantageously, the outer cone of the tool holder can be based on the dimensions of known collets, which are specified in numerous industrial norms and standards and are described, for example, with a so-called ER nomenclature. Known collets have an outer contour which forms a cone so that they can be inserted into the inner cone of the collet holder. The outer cone of the tool holder according to the invention is modeled on the outer cone of known collets. The tool holder according to the invention can thus replace the collets used hitherto without replacing the collet holder.
Die Werkzeugaufnahme kann eine axial verlaufende zylindrische Bohrung in der Mitte des Werkzeughalters sein. Hierbei bezeichnet „axial“ die Längsrichtung des Werkzeughalters, welche in Bezug auf den eingebauten Zustand der Längsrichtung des Spannzangenhalters entspricht.The tool holder can be an axially extending cylindrical bore in the center of the tool holder. "Axial" here refers to the longitudinal direction of the tool holder, which corresponds to the longitudinal direction of the collet holder in relation to the installed state.
Der Werkzeughalter kann ein radial verlaufendes Innengewinde umfassen, welches eine Stiftschraube oder dergleichen zur Fixierung des Werkzeugs aufnehmen kann. Radial bedeutet hierbei orthogonal zur vorbeschriebenen Längsrichtung. Neben Stiftschrauben kann ein solches Innengewinde zur Fixierung auch andere Festlegemittel aufnehmen, welche das Werkzeug im Werkzeughalter fixieren können. Fixieren meint hierbei die Sicherung des Werkzeugs gegenüber einer ungewollten Rotation und gegenüber einer translatorischen Bewegung in Längsrichtung des Werkzeughalters.The tool holder can include a radially running internal thread, which can accommodate a stud screw or the like for fixing the tool. In this context, radial means orthogonal to the longitudinal direction described above. In addition to stud screws, such an internal thread can also accommodate other fixing means for fixing, which can fix the tool in the tool holder. In this context, fixing means securing the tool against unwanted rotation and against a translatory movement in the longitudinal direction of the tool holder.
Es kann daran gedacht sein, dass der Werkzeughalter genau eine, genau zwei, genau drei, genau vier oder mehr solcher Innengewinde zur Fixierung des Werkzeugs umfasst. Ist mehr als ein solches Innengewinde vorhanden, so sind die Innengewinde vorzugsweise äquidistant über den Umfang des Werkzeughalters verteilt.It can be considered that the tool holder includes exactly one, exactly two, exactly three, exactly four or more such internal threads for fixing the tool. If there is more than one such internal thread, the internal threads are preferably distributed equidistantly over the circumference of the tool holder.
Vorteilhaft an dem zumindest einen Innengewinde zur Fixierung ist, dass während dem Fixieren keine unerwünschte axiale Bewegung des Werkzeugs relativ zum Werkzeughalter erfolgt. Wie bereits beschrieben erfolgt bei der Verwendung von Spannzangen eine solche unerwünschte axiale Bewegung während dem Fixieren des Werkzeugs. Hierbei sei erwähnt, dass dieser Vorteil nicht nur von den Innengewinden zur Fixierung bewirkt wird, sondern bereits dadurch, dass gemäss der vorliegenden Erfindung auf Spannzangen verzichtet wird. Die vorbeschriebenen Innengewinde zur Fixierung stellen jedoch eine sehr einfache Methode für die Fixierung des Werkzeugs ohne unerwünschte Axialverschiebung bereit.The advantage of the at least one internal thread for fixing is that no undesired axial movement of the tool relative to the tool holder takes place during the fixing. As already described, when using collets, such an undesirable axial movement takes place during the fixing of the tool. It should be mentioned here that this advantage is brought about not only by the internal threads for fixing, but also by the fact that, according to the present invention, collets are not used. However, the internal threads for fixation described above provide a very simple method for fixing the tool without undesired axial displacement.
Der Werkzeughalter kann so gestaltet sein, dass der Aussenkegel im Querschnitt ausschliesslich innerhalb des Innengewindes zur Festlegung verläuft, und dass im Längsschnitt zumindest ein Abschnitt des Aussenkegels innerhalb des Innengewindes zur Festlegung verläuft.The tool holder can be designed in such a way that the outer cone in cross section runs exclusively within the internal thread for fixing, and that in longitudinal section at least a section of the outer cone runs within the internal thread for fixing.
Der Werkzeughalter kann aus zumindest zwei Teilen gefertigt sein, wobei ein erstes Teil in Längsrichtung einends den Aussenkegel und andernends die Öffnung zum Einbringen des Werkzeugs und dazwischen ein Aussengewinde zur Verbindung mit einem zweiten Teil umfassen kann, wobei das zweite Teil das Innengewinde zur Festlegung des Werkzeughalters an dem Aussengewinde des Spanzangenhalters umfassen kann, wobei dieses Innengewinde zur Festlegung zugleich der Verbindung mit dem ersten Teil dienen kann.The tool holder can be made of at least two parts, wherein a first part in the longitudinal direction can include the outer cone on the one hand and the opening for inserting the tool on the other end and an outer thread in between for connection to a second part, the second part having the inner thread for fixing the tool holder can include on the external thread of the collet holder, wherein this internal thread can also serve to fix the connection to the first part.
Die Oberfläche des Aussenkegels ist vorzugsweise glatt.The surface of the outer cone is preferably smooth.
Durch die zumindest zweiteilige Ausgestaltung ist der Werkzeughalter sehr leicht herstellbar, es können Standard-Fertigungsverfahren zur Anwendung kommen. Bei einer einstückigen Herstellung wäre die Ausbildung des im Querschnitt innen liegenden Aussenkegels und des ihn umgebenden Innengewindes zur Festlegung komplizierter und somit auch zeit- und kostenintensiver.Due to the at least two-part configuration, the tool holder can be manufactured very easily; standard manufacturing processes can be used. In the case of a one-piece production, the design of the outer cone, which is on the inside in cross-section, and the inner thread surrounding it, would be more complicated and therefore also more time-consuming and costly.
Es sind jedoch auch Ausführungsbeispiele denkbar, gemäss denen der Werkzeughalter einstückig gefertigt ist.However, exemplary embodiments are also conceivable according to which the tool holder is manufactured in one piece.
Das erste Teil und das zweite Teil können über zueinander komplementäre Zentrierkegel verfügen, welche im zusammengebauten Zustand miteinander in Kontakt stehen und eine Zentrierung beider Teile gewährleisten.The first part and the second part can have centering cones which are complementary to one another and which are in contact with one another in the assembled state and ensure that both parts are centered.
Die vorliegende Erfindung umfasst ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Werkzeughalters mit den folgenden Schritten:
- - Bereitstellen des ersten und zweiten Teils sowie
- - Verbinden beider Teile durch Einschrauben des Aussengewindes zur Verbindung in das Innengewinde des zweiten Teils.
- - Provision of the first and second part as well as
- - Connect both parts by screwing in the external thread for connection into the internal thread of the second part.
Die beiden Teile werden somit vorzugsweise formischtüssig, besonders bevorzugt form- und kraftschlüssig miteinander verbunden.The two parts are thus preferably connected to one another in a positive and non-positive manner, particularly preferably in a positive and non-positive manner.
Es kann aber auch an Ausführungsbeispiele gedacht sein, welche zusätzlich eine stoffschlüssige Verbindung umfassen, beispielsweise durch Verbinden beider Teile mittels Punktschweissen, Verkleben oder dergleichen.However, exemplary embodiments can also be considered which additionally include a material connection, for example by connecting the two parts by means of spot welding, gluing or the like.
Wie bereits beschrieben liegt der Vorteil dieses Herstellungsverfahrens umfassend das Verbinden der zwei Teile darin, dass beide Teile einfach und kostengünstig gefertigt und einfach miteinander verbunden werden können.As already described, the advantage of this manufacturing method, which includes connecting the two parts, is that both parts can be manufactured simply and inexpensively and can be easily connected to one another.
Figurenlistecharacter list
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Den 1 und2 eine Spannzange 12 gemäss dem Stand der Technik und inden 3 bis 6 einen Werkzeughalter 1 gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- The
1 and2 acollet 12 according to the prior art and in the3 until6 atool holder 1 according to an embodiment of the present invention.
Ausführungsbeispielexample
In
In den
Die
In den
Bezugnehmend auf die
Der Bohrer 15 oder im Allgemeinen das Werkzeug wird indie Öffnung 9 desWerkzeughalters 1 eingeschoben und mittels einer Stiftschraube o.ä. (nicht gezeigt)im Werkzeughalter 1 fixiert, indem die Stiftschraube o.ä. durch das radial verlaufende Innengewinde 5 zur Fixierung eingedreht wird.
- The
drill 15 or in general the tool is pushed into theopening 9 of thetool holder 1 and fixed in thetool holder 1 by means of a stud or the like (not shown) by screwing the stud or the like through the radialinternal thread 5 for fixing becomes.
Der Werkzeughalter 1 kann vor oder nach der Aufnahme des Bohrers 15 in dem Spannzangenhalter 6 festgelegt werden. Der Aussenkegel 3 des Werkzeughalters 1 ist komplementär zum Innenkegel 8 des Spannzangenhalters 6 geformt. Das Innengewinde 4 zur Festlegung des Werkzeughalters 1 ermöglicht eine Verbindung mit dem Aussengewinde 7 des Spannzangenhalters 6.The
Im Gegensatz hierzu kann bei gekannten Systemen gemäss den
Die
Die Herstellung des in den
Die beiden Teile 10, 11 werden separat hergestellt, weil eine einstückige Herstellung des Werkzeughalters 1 durch spanende Verfahren nicht und durch andere Verfahren nur mit grossem Aufwand möglich ist.The two
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Werkzeughaltertool holder
- 22
- Werkzeugaufnahme / zylindrische BohrungTool holder / cylindrical bore
- 33
- Aussenkegelouter cone
- 44
- Innengewinde zur FestlegungInternal thread for fixing
- 55
- Radial verlaufendes Innengewinde zur FixierungRadial internal thread for fixation
- 66
- Spannzangenhaltercollet holder
- 77
- Aussengewindeexternal thread
- 88th
- Innenkegelinner cone
- 99
- Öffnung zum Einbringenopening for insertion
- 1010
- Erstes Teilfirst part
- 1111
- Zweites Teilsecond part
- 1212
- Spannzangecollet
- 1313
- Spannmutterclamping nut
- 1414
- Aussengewindeexternal thread
- 1515
- Bohrer (Werkzeug)drill (tool)
- 1616
- Innengewindeinner thread
- 1717
- Zentrierkegelcentering cone
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021105405.2A DE102021105405A1 (en) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | Tool holder and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102021105405.2A DE102021105405A1 (en) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | Tool holder and method for its manufacture |
Publications (1)
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DE102021105405A1 true DE102021105405A1 (en) | 2022-09-08 |
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DE102021105405.2A Pending DE102021105405A1 (en) | 2021-03-05 | 2021-03-05 | Tool holder and method for its manufacture |
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---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017119524A1 (en) | 2017-08-25 | 2019-02-28 | Wto Vermögensverwaltung Gmbh | Interface between a collet holder and a tool adapter |
-
2021
- 2021-03-05 DE DE102021105405.2A patent/DE102021105405A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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