DE112010000796B4

DE112010000796B4 - Kupplung für ein Rotationswerkzeug

Info

Publication number: DE112010000796B4
Application number: DE112010000796.9T
Authority: DE
Inventors: Frank Johne; Wilhelm Wansing
Original assignee: Johne & Co Praez Swerkzeuge GmbH; Johne & Co Prazisionswerkzeuge GmbH
Current assignee: Johne & Co Praez Swerkzeuge GmbH; Johne & Co Prazisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: WO2010089405A1; DE112010000796A5; DE102009003455A1

Abstract

Maschinenschaft (1) für die Aufnahme in der Spindel einer Werkzeugmaschine, mit einer Kupplung zum Koppeln des Maschinenschaftes (1) mit einem Werkzeugschaft (2 bzw. 3), wobei der Maschinenschaft (1) zur Aufnahme des komplementären Endes (21, 22, 23) des Werkzeugschaftes (2) eine mit einer zentralen Bohrung (13, 14, 16) versehene Hülse (12) aufweist, die einen inneren, zylindrisch ausgebildeten ersten Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen auswärts gelegenen zweiten Abschnitt (16) mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) und einen planen Außenbord (18) aufweist, wobei der erste Abschnitt (14) zwei quer zur Werkzeuglängsachse geringfügig zur Diametralen versetzt angeordnete Gewindebohrungen (15) für Spannschrauben (19) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein Werkzeug mit einer Hülse am Maschinenschaft und einem komplementär ausgebildeten Werkzeugschaft.
Moderne Werkzeugkupplungen weisen eine radiale und axiale Verknüpfung auf. Aus der Praxis ist eine Kupplung bekannt, bei der der Werkzeugschaft einen zylindrischen und einen ovalen Schaftteil hat. Der zylindrische Teil dient zur Zentrierung in einer als Hülse gestalteten Aufnahme am maschinenseitigen Schaft. Der ovale Teil sichert den eingeführten Werkzeugschaft formschlüssig gegen Verdrehung und wirkt so als Mitnehmer zur Übertragung des Drehmomentes. Zur axialen Verspannung dienen zwei diametral quer zur Längsachse des Werkzeugs, dessen zylindrischen Werkzeugschaft fixierende, die Hülse von außen durchgreifende Spannschrauben. Gelegentlich können mit dieser Kupplung Probleme auftreten, wenn beispielsweise bei einem Fräswerkzeug im Einsatz hohe Drehmomente zu einem Axialversatz des Werkzeugs führen, da die Gewindestiftverbindung allein nicht genügend Kräfte aufnehmen oder übertragen kann. Außerdem können nur speziell gestaltete Werkzeugschäfte verwendet werden, nicht jedoch häufig anzutreffende Werkzeugschäfte mit Schraubanschluss, die bei den Unternehmen vorrätig sind.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine verbesserte Kupplung vorzuschlagen, mit der eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung erreicht werden und auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar sind.
Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die Lösung umfasst ein Werkzeug mit Kupplung für einen Maschinenschaft und einen Werkzeugschaft, wobei der maschinenseitige Schaft eine Hülse mit zentraler Bohrung zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes hat und die Hülse einen inneren ersten Abschnitt zur Zentrierung des Werkzeugschaftes und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen oder 60° bis 120°, vorzugsweise 90°-Spitzverzahnungen, sowie einen planen Außenbord aufweist. Der Werkzeugschaft kann also nach Art eines Bajonetts in dem Maschinenschaft arretiert werden, allerdings wird der Werkzeugschaft dabei mit seinem planen Flansch gegen den planen Bord der Hülse gezogen und bildet so eine stramme starre Einheit, die hohen Drehmomentkräften standhält, die aus der Zerspanungsarbeit resultieren.
In einer ersten Variante hat der Werkzeugschaft endseitig einen Zentrierungsabschnitt und daran anschließend einen ovalen Abschnitt mit zwei diametral angeordneten Segmenten mit trapezförmigen Zähnen. Dieser erfindungsgemäße Schaft kooperiert perfekt mit der komplementär ausgestalteten Hülse.
Zur Unterstützung des festen Sitzes des Werkzeugschafts in der Kupplung hat der erste innere Abschnitt der Hülse am Maschinenschaft zwei quer zur Werkzeuglängsachse, geringfügig versetzt diametral angeordnete Gewindebohrungen für Spannschrauben, die manuell angezogen werden können.
Damit auch ältere Werkzeuge in Kooperation mit dem erfindungsgemäßen Maschinenschaft verwendbar sind, weist sein erster innerer Abschnitt der Hülse auch ein Gewinde zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes der Bauart mit Gewindeende auf.
Die erfindungsgemäße Kupplung für Rotationswerkzeuge ermöglicht eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung, und es sind auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar.
Es ist aus der DE 299 14 047 U1 auch ein Maschinenschaft für die Aufnahme in der Spindel einer Werkzeugmaschine bekannt, bei dem ein innerer Abschnitt sowie ein weiterer Abschnitt mit schrägen Rampen in Form von Fixierflügeln mit Positionierungsflächen zur Zentrierung des Maschinenschaftes in der Spindel vorgesehen sind.
Die Erfindung mit ihren Ausprägungen, Vorteilen und Details wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles des Maschinenschaftes eines erfinderischen Werkzeuges näher erläutert. Es zeigen:
1 den Maschinenschaft in perspektivischer Ansicht mit der Hülse einer Kupplung im Teilschnitt;
2 das Ende eines zum Maschinenschaft gemäß 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes des Werkzeugs in perspektivischer Ansicht;
3 einen Schnitt durch eine Kupplung mit in den Maschinenschaft eingebrachtem Werkzeugschaft und
4 eine Übersichtsdarstellung von Maschinenschaft, Werkzeugschaft und einem Schraubverbindungselement.
Die 1 zeigt einen Maschinenschaft eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht mit einer Hülse einer Kupplung im Teilschnitt zur Aufnahme von Systemkomponenten. Der Maschinenschaft 1 weist einen kegelförmigen Zapfen 10 für die Aufnahme in eine Maschinenspindel einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine auf. Mittels einer nicht gezeigten Kupplungszange, die in die Nut 11 eingreift, wird das Werkzeug in die Maschine gesteckt. Eine im Schnitt gezeigte Hülse 12 ist als Kupplung für die Aufnahme des Endes (2) eines Werkzeugschaftes 2 oder eines anderen Systemteils ausgebildet. Die zentrale Bohrung 26 in der Hülse 12 hat mehrere Abschnitte und wird zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zum Werkzeug von der Werkzeugmaschine her in den Werkzeugschaft 2 fortgeführt. Der hohle Abschnitt 13 weist ein Innengewinde auf und dient im Zusammenwirken mit dem planen Bord 18 und dem zylindrische Abschnitt 14 der sicheren Aufnahme eines entsprechend gestalteten Kupplungsschaftes von Schraubverbindungselementen 3. Der zylindrische Abschnitt 14 zentriert den Werkzeugschaft 2. Durch Gewindebohrung 15 kann eine nicht gezeigte Spannschraube von außen in ein Sackloch 25 am Werkzeugschaft 2 greifen und diesen axial und teils radial fixieren. Abschnitt 16 nimmt einen ovalen Teil des Werkzeugschaftes (2) auf. In den Abschnitt 16 sind an zueinander diametralen Sektoren schräge Rampen 17 nach Art eines Teils eines Gewindeganges eingearbeitet. Der stirnseitige Rand der Hülse 12 weist einen planen Bord 18 auf.
In 2 erkennt man das Ende eines zum Maschinenschaft 1 gemäß 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes 2 eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht. Der Werkzeugkopf mit dem einstückig mit dem Ende verbundenen Fräsers ist nicht dargestellt. Das Ende des Schaftes 2 weist mehrere Abschnitte auf. Ein Zentrierungsabschnitt 21 ist passgenau für das Einsetzen in den zylindrischen Abschnitt 14 der Hülse 12 gestattet. Der ovale Abschnitt 22 kann in den Abschnitt 16 eingesetzt und dort durch Drehen des Endes verriegelt werden, wobei die trapezförmigen Zähne 23 in die schrägen Rampen 17 bzw. das Gewindeteil einer Spitzverzahnung eingreifen. Zugleich wird dadurch der Flansch 24 des Werkzeugschafts 2 gegen den planen Bord 18 der Hülse 12 gezogen. Somit erzeugt die Kupplung eine sehr steife Kopplung zwischen Werkzeugschaft 2 und Maschinenschaft 1., die auch hohe Drehmomenten, resultiert aus der Zerspannungsarbeit, z. B. eines Fräsers. Bei Überschreitung der durch die Spannschrauben 19 erzeugten Vorspannkraft tritt eine weitere Zunahme der axialen Verspannung durch die o. g. Drehmomente durch das Werkzeug auf. Die Kupplung kann sich weder axial noch radial lockern.
3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung mit in den Maschinenschaft 1 eingebrachtem Werkzeugschaft 2 quer zur Längsachse des Werkzeugs im Abschnitt 22 des Werkzeugschafts bzw. Abschnitt 16 der Hülse 12, nach Einsetzen des Werkzeugschafts 2 gemäß 2 in die Hülse 12 des Maschinenschafts 1 gemäß 1. Deutlich zu sehen ist in der schematischen Skizze, wie die Zähne 23 in den Teil-Gewindegang 17 eingreifen. Die Anordnung der Spannschrauben 19 ist nicht genau diametral; sie haben zueinander einen Versatz A und unterstützen so das verdrehen des ovalen Abschnitts 22 bzw. das Eindrehen der Zähne 23 in den Bereich der Rampen 17.
Die Übersichtsdarstellung nach 4 stellt die Kupplungsmöglichkeiten von Maschinenschaft 1, Werkzeugschaft 2 und einem Schraubverbindungselement 3 dar.

Claims

Maschinenschaft (1) für die Aufnahme in der Spindel einer Werkzeugmaschine, mit einer Kupplung zum Koppeln des Maschinenschaftes (1) mit einem Werkzeugschaft (2 bzw. 3), wobei der Maschinenschaft (1) zur Aufnahme des komplementären Endes (21, 22, 23) des Werkzeugschaftes (2) eine mit einer zentralen Bohrung (13, 14, 16) versehene Hülse (12) aufweist, die einen inneren, zylindrisch ausgebildeten ersten Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen auswärts gelegenen zweiten Abschnitt (16) mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) und einen planen Außenbord (18) aufweist, wobei der erste Abschnitt (14) zwei quer zur Werkzeuglängsachse geringfügig zur Diametralen versetzt angeordnete Gewindebohrungen (15) für Spannschrauben (19) aufweist.
Maschinenschaft (1) nach Anspruch 1, wobei der Werkzeugschaft (2) zum passgenauen Einsetzen in den zylindrischen ersten Abschnitt (14) der Hülse (12) endseitig einen Zentrierungsabschnitt (21) aufweist, an den ein ovaler Abschnitt (22) zum Einsetzen in den zweiten Abschnitt (16) der Hülse (12) mittels zweier diametral angeordneter Segmente mit trapezförmigen, zum Eingreifen in die schrägen Rampen (17) dienenden Zähnen (23) anschließt.
Maschinenschaft (1) nach Anspruch 1, wobei die Hülse (12) einen weiteren, mit einem Innengewinde versehenen hohlen dritten Abschnitt (13) zur Aufnahme des mit einem Gewindeelement versehenen Werkzeugschaftes (3) aufweist.
Maschinenschaft (1) nach Anspruch 3, wobei der Werkzeugschaft (3) ein mit dem Gewindeelement versehenes Schraubverbindungselement aufweist, das passend zum Innengewinde des dritten hohlen Abschnittes (13) gestaltet ist und in diesem sicher aufgenommen werden kann.