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Die
Erfindung betrifft eine Schnittstelle zwischen zwei Teilelementen
eines Werkzeugsystems, insbesondere eines Zerspanungswerkzeugs,
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Schnittstellen
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Mit diesem Begriff werden
Verbindungsstellen zwischen Teilelementen eines Werkzeugsystems
beschrieben, beispielsweise zwischen einem mit einer Werkzeugmaschine
verbindbaren Verbindungsteil und einem Wechselkopf, oder zwischen
einem Werkzeugteil und einem Zwischenstück, oder zwischen einem Zwischenstück und einem
Adapter, oder zwischen einem mit einer Werkzeugmaschine koppelbaren
Halter und einem Wechselkopf eines Zerspanungswerkzeugs. Die Schnittstelle
zeichnet sich durch ein erstes als Halter ausgebildetes Teilelement
aus, das mit einer Ausnehmung versehen ist, in die ein Fortsatz
eines zweiten Teilelements eines Werkzeugssystems einsteckbar ist,
beispielsweise ein mit einem Fortsatz versehener Wechselkopf. Bei
einem Zerspanungswerkzeug mit einem Halter und einem hier angesprochenen
Wechselkopf ist es möglich,
verschiedene Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks zu verwenden. Bekannte
Wechselköpfe
der hier angesprochenen Art weisen einen als Kurzkegel ausgebildeten
Fortsatz auf, der in den Halter einsteckbar ist. Der Wechselkopf
und der Halter weisen im Bereich der Schnittstelle Planflächen auf,
die vorzugsweise als Ringflächen
ausgebildet sind und senkrecht zu der Mittelachse der Schnittstelle,
hier des Zerspanungswerkzeugs stehen. Diese Ausgestaltung der Schnittstelle zeichnet
sich dadurch aus, dass der Wechselkopf gegenüber dem Halter sehr genau ausgerichtet
ist und sich eine sehr hohe Steifigkeit im Bereich der Schnittstelle
ergibt. Die Schnittstelle weist auch eine Spannvorrichtung auf,
die in der Regel eine Differenzialschraube mit zwei gegenläufigen Gewinden (Links-Rechts-Gewinde) umfasst.
Die Differenzialschraube greift mit einem Gewindebereich in den Wechselkopf
und mit dem anderen Gewindebereich in den Halter ein. Bei einer
Drehung der Differenzialschraube wird der Wechselkopf in Richtung
seiner mit der Mittelachse des Zerspanungswerkzeugs zusammenfallenden
Längsachse
verlagert, wobei der Fortsatz in die Ausnehmung des Halters hineingezogen
wird. Durch die Ausbildung des Fortsatzes als Kurzkegel wird die
Wandung des Halters im Bereich seiner als Innenkegel ausgebildeten
Ausnehmung minimal elastisch aufgeweitet, bis die Planflächen von
Halter und Wechselkopf aneinanderliegen. Bei einer Drehbewegung
der Differenzialschraube in entgegengesetzter Richtung wird der
Fortsatz des Wechselkopfs aus der Ausnehmung des Halters herausgeschoben,
so dass der Wechselkopf also ausgeworfen wird. Die Differenzialschraube
weist an ihren Stirnseiten Betätigungsflächen, beispielsweise
eine sechseckig ausgebildete Innenfläche auf, in die mit einem geeigneten
Werkzeug eingegriffen werden kann. Es hat sich jedoch als Nachteilig
erwiesen, dass bei Wechselköpfen
in vielen Fällen
ein stirnseitiger Zugang zur Betätigung
der Differenzialsschraube nicht realisierbar ist, beispielsweise
bei kleinem Durchmesser des Wechselkopfes, bei als Vollbohrer ausgebildeten
Wechselköpfen,
bei Fräsern,
deren Schneide über
die Drehachse reichen, und dergleichen. In diesen Fällen muss
die als Differenzialschraube ausgebildete Spannschraube von der
Halterseite aus betätigt
werden. Dazu muss der Halter von der Werkzeugmaschine abgenommen
werden, was lange Stillstandzeiten nach sich zieht. Dieser Nachteil
ist umso gravierender, wenn der der Verbin dung mit der Werkzeugmaschine
dienende Halter als Flansch ausgebildet ist, der nach einer Montage
jeweils ausgerichtet werden muss. Bei langen Werkzeugen oder Werkzeugkombinationen
müssen
sehr lange Schlüssel
zur Betätigung
der Differenzialschraube eingesetzt werden, mit denen aufgrund der Länge das
in der Regel benötigte
Drehmoment nicht aufgebracht werden kann. Bei sehr feinen Gewinden der
Differenzialschraube bedarf es mehrerer Umdrehungen, bis die der
Schnittstelle zugeordneten Teilelemente des Werkzeugssystems, also
der Wechselkopf und der Halter, fest miteinander verbunden sind, das
kostet Zeit.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Schnittstelle zu schaffen, die
leicht zugänglich
ist und einen schnellen Spannvorgang ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Schnittstelle vorgeschlagen, die die in
Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Die Schnittstelle, die beispielsweise
einen Halter und einen Wechselkopf umfasst, weist eine Spannvorrichtung
auf, die einen Zugbolzen und ein mit diesem zusammenwirkendes Exzenterelement
aufweist. Vorzugsweise wird der Zugbolzen dem Wechselkopf zugeordnet
und das Exzenterelement dem Halter, wobei der Zugbolzen eine Verlängerung
eines Fortsatzes des Wechselkopfes darstellt. Bei einer Betätigung des
Exzenterelements wird der Zugbolzen in axialer Richtung, also in
Richtung der Mittelachse der Schnittstelle verlagert, so dass der
Halter und der Wechselkopf miteinander verspannbar sind. Das Exzenterelement
ist über
eine Umfangsfläche
der im Bereich der Schnittstelle miteinander verbundenen Teilelemente
des Werkzeugsystems zugänglich.
Es ist also nicht mehr erforderlich, über die Stirnseite eines Teilelements oder über die
der Stirnseite abgewand te Seite eines Teilelements auf die Spannvorrichtung
einzuwirken. Es ist daher möglich,
Werkzeuge zu realisieren, deren Stirnseite geschlossen ist. Außerdem ist
es nicht mehr erforderlich, ein mit einer derartigen Schnittstelle
versehenes Werkzeug aus einer zugehörigen Halterung einer Werkzeugmaschine
herauszunehmen oder von dieser abzubauen, um die Spannvorrichtung
zu betätigen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Schnittstelle ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Schnittstelle eines einen Halter und einen Wechselkopf aufweisenden
Werkzeugsystems in zusammengebautem Zustand;
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2 die Vorderseite des in 1 wiedergegebenen Werkzeugsystems
in Explosionsdarstellung;
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3 einen Zugbolzen der Spanvorrichtung der
Schnittstelle nach den 1 und 2 in Seitenansicht;
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4 ein Exzenterelement der
Spanvorrichtung in per spektivischer Ansicht;
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5 einen Querschnitt durch
das in 4 dargestellte
Exzenterelement;
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6 eine Draufsicht auf das
Exzenterelement in montiertem Zustand;
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7 einen Teillängsschnitt
durch eine Schnittstelle in zusammengesteckten, nicht verspanntem
Zustand;
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8 die in 7 dargestellte Schnittstelle in verspanntem
Zustand.
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1 zeigt eine Schnittstelle
eines Werkzeugssystems, das hier beispielhaft als Zerspanungswerkzeug 1 ausgebildet
ist. Es umfasst als erstes Teilelement einen Halter 3 und
als zweites Teilelement einen Wechselkopf 5. Durch eine
in Umfangsrichtung verlaufende Linie 7 ist erkennbar, dass
der Halter 3 und der Wechselkopf 5 trennbar sind.
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Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Halter 3 mit einem ausrichtbaren Flansch 9 versehen, über den
das Werkzeugsystem, hier also das Zerspanungswerkzeug 1 mit
einer Werkzeugmaschine verbindbar ist. Der Flansch 9 kann
auch durch einen Kegel ersetzt werden, mit dem der Halter 3 mit einer
Kegelaufnahme einer Werkzeugmaschine verbindbar ist.
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Der
Flansch 9 weist eine Reihe von Löchern 25 auf, deren
Mittelachsen parallel zur Mittelachse 27 des Zerspanungswerkzeugs 1 verlau
fen und durch die Schrauben hindurchführbar sind, die in ein Befestigungsteil
einer Werkzeugmaschine eingreifen.
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Der
Wechselkopf 5 weist mindestens eine, hier sechs gleichmäßig in Umfangsrichtung
beabstandete Messerplatten 11 auf, die die Umfangsfläche 15 des
Wechselkopfs 5 überragende
Schneiden mit Schneidkanten 15 aufweisen. Die Messerplatten 11 können in
den Grundkörper
des Wechselkopfes eingelötet
oder auf sonstige Weise, beispielsweise mit Spannpratzen, befestigt
sein. Es ist aber auch möglich,
den Messerkopf aus einem Stück
herzustellen und die Schneiden in dessen Grundkörper einzuschleifen, wie dies
beispielsweise bei einem Fräser der
Fall ist.
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Bei
dem hier dargestellten Wechselkopf 5 handelt es sich beispielhaft
um eine Reibahle. Er kann jedoch auch als Fräser oder Bohrer oder dergleichen
ausgebildet sein. Bei der hier dargestellten Schnittstelle ist also
eines der Teilelemente des Werkzeugsystem als spanabtragendes Werkzeug ausgestaltet,
mit dem sich Späne
von der Oberfläche eines
Werkstücks
abtragen lassen, auch von einer Bohrungsoberfläche von in ein Werkstück eingebrachten
Bohrungen.
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Die
Umfangsfläche 13 des
Wechselkopfs 5 setzt sich bei diesem Ausführungsbeispiel
in der Umfangsfläche 17 des
Halters 13 fort, so dass sich im Bereich der Linie hier
kein Absatz bildet. Der Wechselkopf 5 bildet hier die axiale
Verlängerung
des Halters 5.
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In
die Umfangsfläche 13 des
Halters 3 ist eine Spannvorrichtung 19 eingesetzt,
die ein Exzenterelement 21 umfasst, welches durch ein von
einer Schraube 22 gehaltenes Sicherungselement 23 so gesichert
ist, dass es aus dem Halter 3 nicht herausfallen kann.
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Der
vordere Teil des als Zerspanungswerkzeug 1 ausgebildeten
Werkzeugsystems ist in 2 in
Explosionsdarstellung wiedergegeben. Gleiche Teile sind mit gleichen
Bezugsziffern versehen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen
auf die Beschreibung zu 1 verwiesen
wird.
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Der
Halter 3 weist eine in seine Stirnseite 29 eingebrachte
Ausnehmung 31 auf, in die ein vorzugsweise als Kurzkegel
ausgebildeter Fortsatz 33 des Wechselkopfes 5 eingreift.
Bei einer derartigen Ausgestaltung des Fortsatzes 33 ist
die Innenfläche
der Ausnehmung 31 ebenfalls konusförmig, nämlich als Innenkonus, ausgebildet.
Die Außenkegelfläche des Fortsatzes 33 und
die Innenkegelfläche
der Ausnehmung 31 sind so aufeinander abgestimmt, dass
bei einer Verspannung zwischen Halter 3 und Wechselkopf 5 eine
Selbsthemmung gegeben ist.
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Auf
der Stirnseite 29 des Halters 3 ist eine die Ausnehmung 31 umgebende
als Ringfläche 35 ausgebildete
Planfläche
zu sehen, die in einer gedachten Ebene liegt, auf der die Mittelachse 25 des Zerspanungswerkzeugs 1 senkrecht
steht. Der Wechselkopf 5 ist auf seiner der Stirnseite 29 zugewandten
Rückseite
ebenfalls mit einer als Ringfläche 37 ausgebildeten
Planfläche
versehen, die auch in einer gedachten Ebene angeordnet ist, auf
der die Mittelachse 25 des Zerspanungswerkzeugs 1 senkrecht steht.
Im zusammengebauten und verspannten Zustand der Schnittstelle liegen
die Ringflächen 35 und 37 fest
in Plananlage aufeinander, so dass sich eine exakte Ausrichtungsgenauigkeit
zwischen Halter 3 und Wechselkopf 5 ergibt, die
im Übrigen
auch durch den Fortsatz 33 sichergestellt wird. Dabei bewirken der
Fortsatz 33 die radiale und die Ringflächen 35, 37 die
axiale Ausrichtung.
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Der
Fortsatz 33 ist mit mindestens einer in dessen Umfangsfläche eingebrachten
Planfläche 39 versehen,
die mit einer entsprechenden im Inneren der Ausnehmung 31 vorgesehenen
Planfläche
so zusammenwirkt, dass sich eine vorgebbare Drehposition des Wechselkopfes 5 gegenüber dem
Halter 3 ergibt. Das heißt, der Fortsatz 33 ist
nur in einer vorgebbaren Drehposition in die Ausnehmung 31 ein steckbar,
so dass eine definierte Drehposition zwischen Halter 3 und
Wechselkopf 5 gegeben ist.
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In
den Wechselkopf 5 ist ein Zugbolzen 41 einbringbar.
Er ist fest mit dem Wechselkopf oder dessen Fortsatz 33 verbunden,
beispielsweise eingeschraubt. Denkbar ist auch eine Schrumpf-, Klebe- oder
Lötverbindung,
um statt des Formschlusses einen Kraftschluss zu erreichen. Im Übrigen ist
es möglich,
den Fortsatz 33 und den Zugbolzen 41 einstückig auszubilden.
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An
den dem Halter 3 zugewandten Ende des Zugbolzens ist ein
auch als Pilzansatz bezeichneter Ansatz 43 vorgesehen,
der eine erste Spannfläche 45 aufweist.
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In
zusammengebautem Zustand der Schnittstelle befindet sich der Ansatz 43 in
einem solchen Abstand zur Ringfläche 37,
dass die Spannvorrichtung 19 mit dem Ansatz 45 zusammenwirken
kann, worauf unten näher
eingegangen wird. Entsprechend ist die Spannvorrichtung 19 in
einem derartigen Abstand zur Ringfläche 35 angeordnet,
dass sie mit dem Ansatz 35 des Zugbolzens 41 zusammenwirken kann.
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Die
Spannvorrichtung 19 weist ein Exzenterelement 21 auf,
das eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche 47 umfasst. Durch
diese ist ein Hohlraum 49 im Inneren des Exzenterelements 21 zugänglich.
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In
die obenliegende Stirnfläche 52 des
Exzenterelements ist eine Ausnehmung 51 mit Betätigungsflächen 53 eingebracht, über die
das Exzenterelement 21 gedreht werden kann, beispielsweise
mittels eines Inbus-Schlüssels.
Je nach Ausgestaltung der Betätigungsflächen 53 können auch
Schraubendreher oder Torx-Steckschlüssel verwendet werden. Entscheidend
ist, dass auf das Exzenterelement 21 Drehmoment mittels
eines Werkzeugs übertragen werden
kann.
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Das
Exzenterelement 21 ist in eine dem Grundkörper des
Halters 3 quer zur Mittelachse 25 durchdringende
Bohrung 55 eingesetzt, so dass es von beiden Seiten zugänglich ist.
Dazu ist das Exzenterelement 21 auf der der hier dargestellten
Stirnseite 52 gegenüberliegenden
Stirnseite ebenfalls mit einer Ausnehmung mit Betätigungsflächen versehen.
Die Länge
des Exzenterelements 21 ist zur Vermeidung von Verletzungen
vorzugsweise so auf den Durchmesser des Halters 3 abgestimmt,
dass er nicht über dessen
Umfangsfläche
hinausragt.
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Im
zusammengebauten Zustand des Zerspanungswerkzeugs 1 greift
der Ansatz 43 in den Hohlraum 49 des Exzenterelements 21,
so dass dieses nicht aus der Bohrung 55 herausfallen kann.
In demontiertem Zustand wird das Exzenterelement 21 mittels
des Sicherungselements 23 im Grundkörper der Halterung 3 gehalten.
Dieses wird in eine längliche
Ausnehmung 57 in der Umfangsfläche 17 des Halters 3 eingesetzt
und übergreift
einen zurückspringenden
Bereich 57 der Stirnfläche 52 des
Exzenterelements 21.
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Aus
der Darstellung gemäß 2 ist zu sehen, dass die
Ringfläche 35 mit
mehreren in einem gleichmäßigen Abstand
verteilten Öffnungen 59 versehen
ist, die mit hier nicht dargestellten Öffnungen in der Ringfläche 37 fluchten,
so dass über
die Öffnungen 59 ein
Kühlmittel
zu den Messerplatten 11 geführt werden kann. Jeder Messerplatte
ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel des Wechselkopfes 5 eine
Austrittsöffnung 61 zugeordnet.
Die oben erwähnte
Planfläche 39 des
Fortsatzes 33 des Wechselkopfes 5 dient dazu,
eine exakte Drehausrichtung zwischen Halter 3 und Wechselkopf 5 zu
gewährleisten,
damit die Kühlmittelzufuhr
sichergestellt ist.
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Aus
den 1 und 2 ist ersichtlich, dass bei dem
hier dargestellten als Zerspanungswerkzeug 1 ausgebildeten
Werkzeugsystem der Wechselkopf 5 eine axiale Verlängerung
des Halters 3 darstellt. Im Bereich der hier erläuterten
Schnittstelle werden also zwei Teilelemente eines Werkzeugsystems
in axialer Richtung miteinander verspannt, wobei jedem Teilelement
zugeordnete Ringflächen 35 und 37 plan
aufeinander liegen und eine exakte Ausrichtung der Teilelemente
und eine hohe Steifigkeit der Schnittstelle gewährleistet sind. Bei der Ausgestaltung
des Fortsatzes 33 als Kurzkegel wird der Mantel des Halters 3 im
Bereich der Ausnehmung 31 minimal elastisch aufgeweitet.
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Es
ist ersichtlich, dass bei einem entsprechend lang ausgebildeten
Wechselkopf das Exzenterelement 21 auch in diesem vorgesehen
werden kann, wobei dann der Halter 3 mit einem Fortsatz
und einem Zugbolzen ausgebildet werden muss, wie dies anhand des
Wechselkopfes 5 dargestellt wurde. Das heißt also,
für die
Funktion der Schnittstelle der hier dargestellten Art ist es unerheblich,
in welchen der beiden Teilelemente die Ausnehmung für den Fortsatz
vorgesehen ist und an welchem der Elemente der Fortsatz ausgebildet
ist.
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Im
Bereich der Schnittstelle wird eine besonders exakte Ausrichtung
der Teilelemente eines Werkzeugsystems erreicht, wenn der Fortsatz 33 als Kurzkegel
ausgebildet ist. Überdies
ergibt sich dann auch ein sehr kompakter Aufbau.
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Im Übrigen ergibt
sich noch aus 2, dass die
Anzahl der Kühlmittelkanäle, von
denen hier im Bereich der Ringfläche 35 die Öff nungen 59 ersichtlich
sind, an die Anzahl der Messerplatten 11 im Werkzeugskopf 5 vorzugsweise
angepasst wird, damit jede Schneide optimal gekühlt werden kann. Gleichzeitig
ist ein besonders guter Spanabtransport gewährleistet. Bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind also sechs Messerplatten 11 und sechs Öffnungen 59 dargestellt,
durch die Kühlmittel zu
sechs Austrittsöffnungen 61 geführt werden
kann. Entsprechend werden mehr oder weniger Kühlmittelkanäle vorgesehen, wenn mehr oder
weniger Messerplatten vorgesehen sind.
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Anhand
der 4 bis 5 werden die wesentlichen
Teile der Spannvorrichtung 19 erläutert. Gleiche Teile sind mit
gleichen Bezugsziffern versehen, so dass insofern auf die Beschreibung
zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
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3 zeigt den Zugbolzen 41 in
Seitenansicht. Die Mittelachse des Zugbolzens 41 fällt zusammen
mit der Mittelachse 25 des hier als Zerspanungswerkzeug 1 angesprochenen
Werkzeugsystems. Auf der linken Seite des Zugbolzens 41 ist
der Ansatz 43 zu sehen, der zwei entgegengesetzt zueinander
geneigte Flächen
aufweist, nämlich
eine nach rechts weisende erste Spannfläche 45 und eine nach links
weisende Abdrückfläche 63.
Die beiden Flächen
schließen
einen spitzen Winkel mit der Mittelachse 25 ein, der größer ist
als 45°.
Die Winkel der beiden Flächen
müssen
nicht gleich groß sein.
Auf die Funktion der Abdrückfläche 63 wird
unten näher eingegangen.
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Nach
rechts anschließend
an die erste Spannfläche 45 findet
sich ein zylindrischer Bereich, dessen Außendurchmesser kleiner ist
als der Außendurchmesser
des Ansatzes 43. Die erste Spannfläche 45 verläuft zwischen
dem äußersten
außen
liegenden Punkt des Ansatzes 43 bis zu dem zylindrischen
Bereich 65.
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In
einem Abstand zum Ansatz 43 findet sich, vom Ansatz 43 aus
gesehen, jenseits des zylindrischen Bereichs 65 eine Anschlagfläche 67,
die durch eine nach außen
vorspringende Ringschulter gebildet wird, die auch unterbrochen
sein kann.
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Nach
rechts anschließend,
also in einem größeren Abstand
zum Ansatz 43, findet sich hier ein Gewindebereich 69 mit
einem Außengewinde,
das mit einem Innengewinde im Fortsatz 33 des Wechselkopfs 5 zusammenwirkt
und der Verankerung des Zugbolzens 41 im Fortsatz 33 dient.
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4 zeigt vergrößert das
Exzenterelement 21 in perspektivischer Ansicht. Es sind
hier der Hohlraum 49 und die Außenfläche 47 erkennbar, über die der
Hohlraum 49 zugänglich
ist. Von der Außenfläche 47 führt ein
kreisrundes Loch 69 in den Hohlraum 49, dessen
Innendurchmesser etwas größer ist
als der Außendurchmesser
des Ansatzes 43, so dass dieser durch die Außenfläche 47 und
durch das Loch 69 in den Hohlraum 49 einführbar ist.
An das Loch 69 schließt
sich ein in Umfangsrichtung des Exzenterelements 21 verlaufender,
die Außenfläche 47 durchbrechender
Schlitz 71 an, dessen in Richtung der Drehachse 73 des
Exzenterelements 21 gemessene Breite etwas größer ist
als der Durchmesser des zylindrischen Bereichs 65 des Zugbolzens 41.
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In
die Stirnseite 52 des Exzenterelements 21 ist
eine Ausnehmung 51 eingebracht, die Betätigungsflächen 53 aufweist.
Ein zurückspringender Bereich 57 ermöglicht den
Eingriff des Sicherungselements 23, was anhand von 2 bereits erläutert wurde.
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Durch
den zurückspringenden
Bereich 57 werden Anschlagflächen 75 und 77 gebildet,
die die Drehbewegung des Exzenterelements 21 um die Drehachse 73 begrenzen,
weil die Anschlagflächen 75 nach
einer gewissen Drehbewegung am Sicherungselement 23 anschlagen.
Für das
Exzenterelement 21 ergibt sich also eine beschränkte Drehbarkeit
um cirka 120° von
Anschlagfläche
zu Anschlagfläche.
Dadurch ergibt sich eine rasche Verspannung im Bereich der Schnittstelle.
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Durch
den Schlitz 71 kann man in den Hohlraum 49 hineinblicken
und sieht hier eine zweite Spannfläche 78. In 4 ist erkennbar, dass die
Dicke der Wand 79 zwischen Außenfläche 47 und Hohlraum 49 im
Exzenterelement 21 von oben nach unten zunimmt, so dass
der Abstand der zweiten Spannfläche 78 zur
Drehachse 73 von oben nach unten abnimmt.
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Die
Darstellung gemäß 4 zeigt auch einen weiteren
Bereich der Innenfläche
des Hohlraums 49, nämlich
eine Abdrückfläche 81.
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5 zeigt einen Querschnitt
durch das Exzenterelement 21, wobei die Schnittebene senkrecht zur
Drehachse 73 verläuft
und im Bereich des Schlitzes 71 liegt.
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Die
Schnittdarstellung zeigt den Hohlraum 49 im Inneren des
Exzenterelements 21, der über das Loch 81 zugänglich ist.
In der Schnittdarstellung ist die zweite Spannfläche 78 erkennbar.
Es ist auch ersichtlich, dass die Wand 79 zwischen Außenfläche 47 und
Hohlraum 49 im Bereich A dünner ist als im Bereich B,
so dass der Abstand der zweiten Spannfläche 48 oben im Bereich
A (im vierten Quadranten) größer ist
als der Abstand der zweiten Spannfläche 48 im Bereich
B (im dritten Quadranten).
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In 5 ist noch der zylindrische
Bereich 65 des Zugbolzens 41 eingezeichnet, außerdem ein
Teil des Ansatzes 43 mit der ersten Spannfläche 45 und der
Abdrückfläche 63.
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Die
erste Spannfläche 45 des
Ansatzes 43 wirkt zusammen mit der zweiten Spannfläche 78 des Exzenterelements 21 und
zwar dergestalt, dass bei einer Drehbewegung des Exzenterelements 21 im Uhrzeigersinn,
was durch einen Pfeil 83 angedeutet wird, die erste Spannfläche 45 durch
die zweite Spannfläche 78 immer
näher an
die Drehachse 43 herangeführt wird. Dadurch wird der
Ansatz 43 in Richtung auf die Drehachse 73 axial
verlagert. Über den
Ansatz 43 wirken dadurch Zugkräfte auf den Zugbolzen 41,
so dass bei dem Ausführungsbeispiel nach
den 1 und 2 der Wechselkopf des Zerspanungswerkzeugs 1 in
Richtung auf den Halter 3 gezogen wird.
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Bei
einer gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Drehbewegung des Exzenterelements 21 wird die
zweite Spannfläche 78 gegenüber der
Drehachse 73 nach außen
verlagert, so dass die Zugkräfte
auf den Zugbolzen 41 reduziert werden. Schließlich drückt die
Abdrückfläche 81 des
Exzenterelements 21 auf die Abdrückfläche 63 des Zugbolzens 41 und drückt diesen
von der Drehachse 73 radial nach außen weg, so dass in dieser
Funktionsstellung des Exzenterelements 21 der Zugbolzen 41 und
damit der Fortsatz 33 des Wechselkopfs 5 aus der
Ausnehmung 31 im Halter 3 herausgedrückt wird.
Damit wird die Selbsthemmung im Verbindungsbereich zwischen Fortsatz 33 und
der Wandung der Ausnehmung 31 aufgehoben, so dass der Wechselkopf 5 ohne
weiteres aus dem Halter 3 entnommen werden kann.
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6 zeigt in senkrechter Draufsicht
einen Ausschnitt des Halters 3 und die eingebaute Spannvorrichtung 19.
Deutlich erkennbar ist das in eine Bohrung 55 eingesetzte
Exzenterelement 21 zu sehen. Erkennbar ist auch die in
die Stirnfläche 52 eingebrachte
Ausnehmung 51 mit den Betätigungsflächen 53. Erkennbar
ist auch der zurückspringende Bereich 57,
auf dem das Sicherungselement 23 aufliegt. Die Drehbewegung
des Exzenterelements 21 wird durch die beiden Begrenzungsflächen 75 und 77 begrenzt.
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Erkennbar
ist auch, dass das Sicherungselement 23 mittels der Schraube 22 im
Grundkörper
des Halters 3 verankert ist.
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Die
Draufsicht nach 6 zeigt
deutlich, dass die Spannvorrichtung 19 durch die Umfangsfläche 17 des
Halters 3 zugänglich
ist.
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7 zeigt die Schnittstelle
zweier Teilelemente eines Werkzeugsystems im Teillängsschnitt. Es
ist hier der vordere Teil eines als Zerspanungswerkzeug 1 ausgebildeten
Werkzeugsystems erkennbar mit einem ersten Teilelement, dem Halter 3, und
einem zweiten Teilelement, dem Wechselkopf 5. Teile, die
anhand von vorangegangenen Figuren erläutert wurden, tragen die oben
erwähnten
Bezugsziffern. Auf deren nähere
Erläuterung
wird daher hier verzichtet.
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In 7 ist das Exzenterelement 21 wiederum
im Querschnitt dargestellt, so dass insofern auf die Erläuterungen
zu 5 verwiesen wird.
Bei der Darstellung gemäß 7 ist der Wechselkopf 5 lediglich
in den Halter 3 eingesteckt, wobei der Ansatz 43 des
Zugbolzens 41 durch das Loch 69 in den Hohlraum 49 des
Exzenters 21 hineinragt und die Abdrückfläche 63 des Ansatzes 43 an
der Abdrückfläche 81 des
Hochraums 49 anliegt.
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7 zeigt, dass in den Grundkörper des Halters 3 eine
mit dessen Mittelachse 27 fluchtende Bohrung 87 eingebracht
ist, die Teil einer Kühl-
und Schmiermittelleitung ist. Radial zu dieser Bohrung 87 verlaufen
Bohrungsabschnitte 89a und 89b, die die Bohrung 87 schneiden.
Von diesen Bohrungsabschnitten 89a, 89b führen Kanäle 91 zur
Ringfläche 37 zu
den dort vorgesehenen und erläuterten Öffnungen 59,
die mit Öffnungen 93 in
der Ringfläche 37 des Wechselkopfes 5 fluchten.
In diese Öffnungen 93 eingespeistes
Kühl-/Schmiermittel tritt
aus den Austrittsöffnungen 61 aus,
wobei jeder Messerplatte 11 des Wechselkopfs 5 jeweils
eine Austrittsöffnung 61 zugeordnet
ist.
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Die
Anzahl der Kanäle 91 wird
an die Anzahl der Messerplatten 11 angepasst, um jeweils
einer Messerplatte einen Kühl-/Schmiermittelstrom
zuführen
zu können.
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8 zeigt die beiden Teilelemente
des Werkzeugsystems, den Halter 3 und den Wechselkopf 5 des
Zerspanungswerkzeugs 1 in verspanntem Zustand. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf die
Beschreibung oben verwiesen wird.
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Der
einzige Unterschied gegenüber
der Darstellung gemäß 7 besteht darin, dass das
Exzenterelement 21 im Uhrzeigersinn verdreht wurde, wobei
die erste Spannfläche 45 des
Ansatzes 43 mit der zweiten Spannfläche 78 des Exzenterelements 21 so zusammenwirkt,
dass der Zugbolzen 41 und damit der Wechselkopf 5 in
axialer Richtung verlagert und zum Halter 3 gezogen wird.
Damit liegen die Ringflächen 35 und 37 des
Halters 3 und des Wechselkopfs 5 mit großer Kraft
aneinander, so dass im Übergangsbereich
der Schnittstelle eine dichte Verbindung geschaffen wird und Kühl- /Schmiermittel durch die
Bohrung 87, die Bohrabschnitte 89a, 89b und
die Kanäle 91 zu
den Austrittsöffnungen 61 geführt werden
kann, was in 8 durch
Pfeile angedeutet ist.
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Um
sicherzustellen, dass die Öffnungen 59 in
der Ringfläche 35 des
Halters 3 mit den Öffnungen 93 in
der Ringfläche 37 des
Wechselkopfs 5 fluchten, ist am Fortsatz 33 mindestens
eine Planfläche 39 vorgesehen,
die mit einer entsprechenden Planfläche in der Ausnehmung 31 im
Halter 3 zusammenwirkt und eine definierte Drehausrichtung
des Halters 3 gegenüber
dem Wechselkopf 5 gewährleistet.
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Aus
den Darstellungen gemäß den 7 und 8 wird nochmals deutlich, dass die Eindringtiefe des
Ansatzes 43 in den Halter 3 genau abgestimmt sein
muss auf die Position des Exzenterelements 21 und die zugehörigen Spannflächen. Die
exakte Positionierung des Zugbolzens 41 im Fortsatz 33 des Wechselkopfs 5 wird
durch den Anschlag 67 am Zugbolzen 41 gewährleistet.
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Aus
den 7 und 8 wird auch deutlich, dass
beim Verspannen der Schnittstelle die die Ausnehmung 31 umgebende
Wandung des Halters 3 beim Eindringen des kegelstumpfförmigen Fortsatzes 33 des
Wechselkopfs 5 leicht aufgeweitet wird. Die Winkel der
Wandung der Ausnehmung 31 und des Fortsatzes 33 gegenüber der
Mittelachse des Zerspanungswerkzeugs 1 sind so gewählt, dass
sich hier, wie gesagt, eine Selbsthemmung ergibt. Entsprechend sind
auch die Winkel zwischen den beiden Spannflächen 45 und 78 gewählt, um
auch hier eine Selbsthemmung zu gewährleisten und zu verhindern, dass
das Exzenterelement 21 sich ungewollt dreht und die Spannkräfte vermindert
oder gar aufgehoben werden.
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Die
Darstellungen in den 7 und 8 zeigen auch, dass die Schnittstelle
sehr kompakt aufgebaut und auch für Werkzeugsysteme mit einem
kleinen Außendurchmesser
verwendbar ist, wobei auch Fortsätze 33 Verwendung
finden können,
die nicht als Kegelstumpf sonder zylindrisch oder dergleichen ausgeführt sind.
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Es
zeigt sich auch, dass die Spannvorrichtung 19 sehr einfach
aufgebaut und damit störungsunanfällig ist.