DE1402931A1

DE1402931A1 - Werkzeughalterung

Info

Publication number: DE1402931A1
Application number: DE19601402931
Authority: DE
Inventors: Elledge Martin Daniel
Original assignee: ELLEDGE MARTIN D; MANN WILLIAM I
Current assignee: ELLEDGE MARTIN D; MANN WILLIAM I
Priority date: 1959-04-06
Filing date: 1960-03-31
Publication date: 1968-11-21
Also published as: US2960343A; DE1402931B2; CH381947A; FR1255620A; GB894545A

Description

MARiDIIi D. ELLEDGE und WILLIAM I. MMIM, (V.St.3.)

Werkzeughalterung

Die Erfindung "betrifft Werkzeughalterungen für Werkzeugmaschinen und insbesondere eine verbesserte Ausführungsform einer solchen Werkzeughalterung, die sich durch besonders einfache Konstruktion, durch die Starrheit, mit der die Werkzeuge darin gehalten werden und die Schnelligkeit und Leichtigkeit, mit der die werkzeuge auswechselbar sind, auszeichnet.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeughalterung mit einem Spannfutter und einem oder mehreren auswechselbaren und abnehmbaren, das Werkzeug tragenden Einspannköpfen zu schaffen, bei denen das Spannfutter und die Einspannköpfe eine erste Verriegelungsvorrichtung aufweisen,

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die eine Relativdrehung zwischen den "beiden Teilen verhindert, sowie eine zweite Verriegelungsvorrichtung, die in axialer Richtung des Werkzeuges und der Werkzeughalterung wirkende Zugspannungen und auch Druckspannungen aufnehmen kann, wobei jede der "beiden Verriegelungsvorrichtungen jeweils durch diejenige Beanspruchung unbeeinflußt bleibt, für die die andere Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist.

Insbesondere soll durch die Erfindung eine Werkzeughalterung für Werkzeugmascninen geschaffen werden mit einem Spannfutter und einem oder mehreren Einspannköpfen, bei welchem die Einspannköpfe leicht auswechselbar sind und bei welchem ferner die Vorrichtung zum Verriegeln der Einspannköpfe innerhalb des Spannfutters keinen Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt sina.

Außerdem ist es Ziel der Erfindung, eine Werkzeughalterung für Werkzeugmaschinen zu schaffen, die aus einem Spannfutter und aus mehreren Einspannköpfen besteht, bei welcher das Spannfutter und der darin gehaltene Einspannkopf mit Verriegelungsvorrichtungen versenen sind, die eine Relativdrehung zwischen diesen Teilen verhindern. Diese eine Drehung verhindernden Teile sind dabei keinerlei Zug- oder Druckbeanspruchunge** ausgesetzt, die im Betrieb der Werkzeugmaschine auftreten kann.

Diese neue Werkzeughalterung, die alle die zuvorgenannten Merkmale aufweist, ist somit einfach und kräftig aufge-

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baut, wirtschaftlieh-in der Herstellung und zuverlässig im Gebrauch. . -,.-...

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:

I¹Xg. . 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der die neue Einspannvorrichtung oder Werkzeughalterung auf einer Spindel oder dergl. aufgesetzt ist, die von dem Reitstock einer Drehbank oder von der Drehspindel einer Fassondrehbank getragen wirdf

Pig. 2 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, von der rechten Seite in fig. 1 aus gesehen}

!ig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Hg. 1}

Pig. 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie 4 - 4 in fig. 1 zur Darstellung der relativen Lage der Teile, wenn ein Binspanhkopf in das Spannfutter eingespannt und darin verriegelt ist}

lig. 5 eine Teilansicht wie Figi 4 zur Darstel-. lung der Lage der einzelnen Teile nach

'dem Lösen des Einspannkopfes aus dem . -.Spannfutter}

fig. 6 eine.Seitenansicht eines Einspannkopfes, bei welchem in gestrichelten Linien die

. gesonderten 'Verriegelungsvorrichtungen dargestellt sind, die einer Torsionsbzw. Axialbelastung ausgesetzt sind, wobei diese Vorrichtungen außderdem dazu dienen, den Einspannicopf innerhalb des Spannfutters festzuhalten} '

3?ig. 7 eine Seitenansicht der neuen \i/erkzeug-

haltarung für einen kegelförmigen Schaft in Verbindung mit der Spindel einer Fräs maschine j

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Fig. 8 eine Draufsicht der Erfindung bei Verwendung auf der Spindel einer "Bridgeport"-Fräsmaschine}

Fig. 9 eine Teilschnittansicht dieser Werkzeughalterung im vergrößerten Maßstab längs der gebrochenen linie 9 - 9 in Fig. 8;

Fig.io eine Querschnittsansicht im vergrößerten Maßstab längs der Linie 1o - Io in Fig. und

Fig.11 eine perspektivische Ansicht eines Dehnungs- und Zentrierringes, der bei der in Fig. 8, 9 und 1o gezeigten Konstruktion verwendet wird.

In Fig. 1 bis 6 besteht die erfindungegemäß aufgebaute Vorrichtung zunächst aus einem Spannfutter 1 und einem Einspannkopf 2. Dabei besteht das Spannfutter aus dem Spannfuttersockel 3 von im allgemeinen zylindrischer Form und einer geschlitzten Aufspannmuffe 4 mit einer Bohrung 5 und einer Feststellschraube 6, um die geschlitzte Aufspannmuffe fest auf dem Ende der Spindel, wie z.B. dem Spindelstumpf A aufzuspannen. An seinem anderen Ende weist der Spannfüttersockel 3 eine konische Bohrung 7 auf, die mit der Bohrung 5 axial ausgerichtet ist. Das starre Spannfutter mit konischer Bohrung 7 ist zur Aufnahme eines entsprechend sich verjüngenden kegelstumpfförmigen Schaftes 8 eines Binspannkopfes 2 bestimmt.

Der konische Schaft 8 des Einspannkopfes 2 ist mit einer Verriegelungs- oder Haltevorrichtung versehen, die mit einer entsprechenden Haltevorrichtung des Spannfutters 1 in Eingriff kommen kann. Die dargestellte Verriegelungsvorrichtung

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besteht aus einer etwa L-förmigen Mut mit einem Schenkel 11, der sich, vom hinteren Ende des konischen Schaftes 8 parallel zur Achse des Einspannkopfes erstreckt und in einen Anschnitt 12 übergeht, der sich etwa für 9o° über den Umfang des Einspannkopfes erstreckt und unter einem kleinen Steigungswinkel als !eil einer wendel in Richtung auf das werkzeugseitige Ende des Einspannkopfes verläuft.

Am inneren Ende des Einspannkopfes ist ein starr befestigter Zapfen 13 vorgesehen, dfer in radialer Richtung in die konische Bohrung 7 in der Nähe des äußeren Endes des Spannfuttersockels 3 hineinragt, wobei die Breite des Zapfens so gewählt ist, daß er genau in den Abschnitt oder Schenkel 11 der im Binspannkopf vorgesehenen Nut paßt und in der Nachbarschaft des inneren Endes der Spannfutterbohrung innerhalb des Spannfuttersockels 3 liegt.

Das äußere Ende des Spannfuttersockels 3 ist mit einer Umfangsnut 14 versehen, die eine zweite Auslöse- und Verriegelungsvorrichtung für den Einspannkopf trägt. Diese Auslöse- und Verriegelungsvorrichtung für den Einspannkopf besteht aus einem radial angeordneten Zapfen 15, der in einem Kopfstück 16 befestigt ist, das in der Nut 14 beweglich angebracht ist. Das Kopfstück 16 weist dabei an jedem seiner Enden in seitlicher Richtung auf Abstand stehende Arme 17-17 auf, die von jeder Seite des Kopfstückes ausgehend halbkreisförmig innerhalb der Nut oder des Kanals 14 liegen. Anschließend an die Enden der Arm-

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teile 17-17 ist ein innen mit einer Ausnehmung versehenes halbkreisiörmiges Bauteil 18 vorgesehen, das den Kreis innerhalb der Mut 14 schließt. Ein gerändelter Handring 19 ist an dem Kopfstück 16 durch Schrauben 2o - 2o befestigt, so daß mit dessen Hilfe die Teile 16, 17 und 18 innerhalb der Nut 14 gedreht werden können. Innerhalb der Mut 14 und von deren Boden aus in radialer Richtung nach außen ragend ist ein Bolzen 21 vorgesehen, an dem ein Ende einer Zugfeder 22 befestigt ist. Das andere Ende der Feder ist an einem Bolzen 23 befestigt, der sich zwischen den auf Abstand stehenden Teilen 17 - 17 an einem Ende des Kopfstückes 6 erstreckt. Diese Feder ist dabei ursprünglich gespannt, um den Handring und die daran befestigten Teile entsprechend der Darstellung in Fig. 4 und 5 im Uhrzeigersinn unter Zugspannung zu halten. Der Spannfuttersockel 3 ist mit einem sektorförmigen Schlitz 24 versehen, der sich von der Unterseite der Hut 14 in die konusförmige Bohrung 7 hinein erstreckt, wobei die Breite dieser Hut ausreichend ist, um mit der laut 12 im Einspannkopf 2 in Eingriff zu kommen. Die Enden der Mut 24 dienen dabei zur Begrenzung der Strecke, um die der Handring entweder durch die Feder 22 oder von Hand entgegen der Vorspannung der Feder gedreht v/erden kann.

itfenn der Handring iy im G-egenuhrzeigersinn so weit gedreht wird, wie die Mut 24 eine Bewegung des Verriegelungszapfens 15 in der Mut 24 zuläßt, dann ist der Zapfen mit dem Zapfen 13 in einer Linie parallel zur Achse der Teile aus-

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gerichtet. In dieser Stellung kann ein Einspannkopf mit einem daran befestigten Werkzeug in die konische Bohrung 7 des Spannfutters eingefügt und eingesetzt v/erden. Hach Loslassen des Handringes "bewegt die leder 22 diesen iiaiidring im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 4 gesehen, und bewegt dadurch den Verriegelungsbolzen 15 längs der unter geringer Steigung verlaufenden Hut 12 und übt über den geringen Steigungswinkel der Hut 12 eine Kraft längs einer Linie parallel zur Achse des Spannfutters aus, wodurch der Einspannkopf satt in das konusartige starre Spannfutter hineingezogen wird. In dieser Stellung wird, wie man am "besten aus Fig. 6 erkennt, der Einspanhkopf mit dem daran befestigten Werkzeug durch seinen Eingriff mit dem Zapfen 13» der in der Hut 11 angebracht ist, gegen eine Relativdrehbewegung in dem Spannfutter gehalten. Da diese Hut jedoch im allgemeinen parallel zur Achse des Einspannkopfes angeordnet ist, ist diese Verriegelung weder einer Ζτφβ-anspruchung noch einer Druckbcanspruchung durch das Werkzeug und die werkzeughalterung ausgesetzt. Wenn der Einspannkopf und das dadurch getragene Werkzeug herausgenommen werden sollen, dann wird der Handring im Gegenuhrzeigersinn so weit als möglich gedreht, wodurch der Einspannkopf oder Werkzeugkonus geringfügig nach vorne aus dem Spannfutter herausbewegt wird bis der Zapfen 15 erneut mit dem Zapfen 13 ausgerichtet ist, zu welchem Zeitpunkt der Einspannkopf und· sein Werkzeug herausgenommen und ein anderes Werkzeug mit seinem Einspannkopf in das Spannfutter eingesetzt werden kann, worauf der Handring losgelassen wird, so daß die

"Feder 22 den Einspannkopf erneut fest in das Spannfutter hineinzieht. Dabei verhindert der Zapfen 13 wiederum eine Relativdrehung zwischen den Teilen.

Diese Ausfiihrungsform der Erfindung ist beispielsweise für zeitweise Arbeiten auf Drehbänken geeignet, bei denen, das Spannfutter anstelle der Zentrierspitze auf der Reitstockspindel angebracht ist. Ein Zentrierbohrer oder andere Bohrer oder Werkzeuge, die in gesonderten Einspannköpfen befestigt sind, können dann bei einer größeren Anzahl von nacheinander an einem einzigen Werkstück auszuführenden Arbeitsgängen rasch ausgewechselt werden. Dabei wird das Werkzeug in der Einspannvorrichtung der Drehbank gehalten und gedreht. Der Spindelstumpf A kann außerdem im Revolverkopf einer Revolverdrehbank oder einer handbedienten Fassondrehbank befestigt sein, und zusätzliche Werkzeuge auf Einspannköpfen können somit rasch ausgewechselt werden, so daß der Revolverkopf in Wirklichkeit weitere zusätzliche Spindeln oder Werkzeughaltevorrichtungen zusätzlich zu den vier oder sechs normalerweise vorhandenen aufweist. Betrachtet man nunmehr Fig. 7» so sieht man, daß die dort dargestellte Vorrichtung im !Prinzip ähnlich aufgebaut ist, wobei der Einspannkopf oder der Einsp&nnkonus in einem starren Einspannfutter 1a befestigt iat, wobei das Einspannfutter einen konischen Schaft 25 anetel-Ie der geschlitzten Muffe 4 aufweist, wie sie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt und beschrieben ist. Der konische Schaft 25 weist eine Innenbohrung

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26 und ein Innengewinde 27 auf, das in der üblichen Weise mit einer Zugstange R in Eingriff ist. Diese besondere Ausgestaltung der erfinüungsgemäß aufgebauten Vorrichtung ist dabei für die Spindel einer Fräsmaschine gedacht.

- 8, 9» 1o und 11 ist eine für eine Bridgeport-Präsmaschine gedachte Ausführungsform der Erfindung dargestellt» wobei die Art und Weise der Befestigung der Werkzeughalterung an dieser Maschine sich etwas von der üblichen Befestigung in einer konusartigen Bohrung der Spindel gewöhnlicher Fräsmaschinen unterscheidet. Bei der Bridgeport-Fräsmasehine trägt die Spindel S in ihrem Inneren gleitend eine Hülse S*, die mit Hilfe einer am hinteren Ende der Hülse S^f in ein Gewinde eingeschraubten Zugstange R nach hinten gezogen wird. Bine Feder K in der Spindel S ist mit einer entsprechenden Nut K¹ auf der äußeren Oberfläche der Hülse 3' in Eingriff und verhindert eine Relativdrehung zwischen Hülse und Spindel. Die Hülse 8* erstreckt sich nach außen über das Ende der Spindel S hinaus und endet in einem mit einem ringförmigen Flansch versehenen Kopfteil H, das an einer Schulter 28 im Hauptteil 29 der Werkzeughalterung gemäß der vorliegenden Erfindung anliegt. Das hintere Ende der Werkzeughalterung ist mit einer Bohrung B versehen, in der ein Dehnungsring B eingesetzt ist, der ein kegelförmig sich verjüngendes Ende E* aufweist, das mit dem entsprechenden Konus am Ende der Spindel in Eingriff ist. Wenn somit der Hauptteil 29 des Spannfutters gemäß der vorliegenden Er-

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findung durch die Hülse S* gegen das Ende der Spindel gezogen wird, kommt der Ring E in Eingriff mit dem Ende der Spindel, wird dadurch auseinandergedrückt und sitzt mit Preßsitz innerhalb der Bohrung B in dem Hauptteil, wobei dieser Eingriff ausreicht, um eine Relativdrehung zwischen der Spindel und dem Hauptteil des mit einem Werkzeug versehenen Einspannkopfes zu verhindern. Alle für den Einspannkopf vorgesehenen, zur Verriegelung und Auslösung dienenden Teile sind mit den bei äen anderen Ausführungsbelspielen beschriebenen Seilen identisch und brauchen deshalb hier nicht beschrieben zu werden.

Aus dem vorhergehenden erkennt man, daß die vorliegende Erfindung entweder zur Halterung eines feststehenden Werkzeuges zur Bearbeitung eines rotierenden Werkstückes oder zur Halterung eines rotierenden Werkzeuges zur Bearbeitung eines feststehenden Werkstückes verwendet werden kann. Die Erfindung ist in ihrer im Zusammenhang mit Pig. 7 bis 11 dargestellten weiteren Ausführungsform vor allem für solche Arbeiten von großem Nutzen, bei denen rasch hintereinander eine größere Anzahl von Schneidwerkzeugen eingesetzt werden müssen, wie dies beispielsweise bei der Werkzeugherstellung und beim G-esenkfrasen der Fall ist. Daraus läßt sich jedoch keine Beschränkung der Brauchbarkeit der neuen Vorrichtung ableiten.

Während rersehiedene" Ausführungsformen der Erfindung in der vorangegangenen Beschreibung erläutert worden sind,

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leuchtet es dock ein, daß im Hinblick auf diese Offenbarung dem Fachmann rein konstruktive Änderungen und Abwandlungen ohne weiteres geläufig sein werden, so daß dementsprechend die Erfindung auch nicht auf die hier beispielsweise dargestellten und erläuterten Ausführungsformen "beschränkt sein soll. Vielmehr sollen solche Änderungen und Abwandlungen der einzelnen Bauteile, deren Konstruktion und deren Anordnung mit umfaßt werden·

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Claims

Patentansprüche

1. Werkzeughalterung mit einem Spannfutter mit konischer Bohrung und einem Einspannkopf mit einem der konischen
Bohrung entsprechenden konischen Schaft und Mitteln zur
Befestigung eines Werkzeuges sowie mit Verriegelungsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung einer relativen Drehbewegung zwischen dem Spannfutter (l) und dem Einspannkopf (2) eine erste Verriegelungsvorrichtung (11,12,13) mit einem Paar miteinander in Eingriff stehender starr auf dem Einspannkopf "bzw. auf dem Spannfuttersockel (3) befestigten Teilen vorhanden ist, daß eine zweite
Verriegelungsvorrichtung (14, 17, 18, 19, 21, 22, 23) vorhanden ist, die aus einem zweiten Paar miteinander in Eingriff kommender, auf dem Einspannkopf (2) bzw. dem Spannfuttersockel angebrachten Bauteilen (16, 17, 18) besteht, die normalerweise, wenn sie miteinander in Eingriff sind, eine in einer parallel zur Achse des Spannfutters verlaufenden Richtung wirkende Kraft ausüben und den Einspannkopf

(2) straff in der Bohrung (7) des Spannfutters eingespannt halten, und daß eines der Bauteile (16, 17, 18) der zweiten Verriegelungsvorrichtung zum Lösen des Einspannkopfes in
dem Spannfutter von Hand betätigbar ist.

2. Werkzeughalterung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet,daß die Verriegelungsvonichtung federnde Mittel (21, 22, 23) enthält, die normalerweise bewirken, daß die

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zweite Verriegelungsvorrichtung (15, 16, 17» 18) den JDinspannkopf in die I3inspanns teilung zieht.

3. Werkzeughalterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zv/eite Verriegelungsvorrichtung auf dem Spannfutters ο ekel (3) von Hand betätigbare Bauteile (19» 16, 17» 18) enthält, die zum zwangsläufigen Lösen des dinspannkopfes aus dem Spannfutter "bewegbar sind und daß die federnden Mittel (22 usw.) normalerweise bewirken, daß die zweite Verriegelungsvorrichtung zwangsläufig den üiinspannkopf in seine Jäinspanns te llung in dem Spannfutter ziehte

Ί-. Werkzeughalterung η ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bauteile (17, 18) des zweiten Paares von einem Hing (19) getragen wird, der auf dem Spannfuttersockel (3) für eine begrenzte Drehbewegung um eine Achse befestigt ist, die praktisch mit d:r Achse des SpannfuttersockeIs (3) zusammenfällt, daß das an dem Ring befestigte Bauteil lösbar mit dem Sinspannkopf in Eingriff gebracht werden kann, daß eine Drehbewegung des Ringes in einer Richtung bewirkt, daß der Binspannkopf in die Bohrung (7) des Spannfutters hineingezogen wird, während bei einer Drehung des Ringes in entgegengesetztem üinne der üJinspannkopf aus der Bohrung des Spannfutters herausgelöst wird.

5. Werkzeughalterung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Oberfläche des Sch ,ftes des Einspannkopfes durch eine im wesentlichen rechtwinklig vorlaufende Nut unterbrochen ist, deren einer 'feil (ll) sich von dem rückwärtigen Ende des JSinspannkopfes im

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allgemeinen parallel zu einer durch die Achse des Einspannkopfes verlaufenden Ebene erstreckt und sich von dort mit ein on zweiten Abschnitt (12) am Ende des Einspr-.nnkopfes auf dessen Umfang als Teil einer Schraubenlinie mitSDinem Steigungswinkel erstreckt, und für weniger als eine volle Umdrehung in Richtung auf das vordere Ende des Einspannkopfes verläuft, und daß der von dem Ring getragene Bauteil einen Verriegelungszapfen (15) aufweist, der in Eingriff mit dem zweiten Abschnitt (12) der Hut bewirkt, daß der Einspannkopf (2) bei einer Bewqging längs des zweiten Abschnittes (12) der Wut in einer Richtung in Einspannstellung bewegt und bei einer Bewegung des Verriegelungszapfens (15) in der Hut (12) in entgegengesetzter Richtung aus seinem Sitz gej-öst wird.

6. Jerk^zeughalterung nach Anspruch 4_} dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (l) einen Spannfuttersockel (3) aufweist, der an oinem .rinde Aufspanneinrichtungen (4»5, 6) und am anderen Ende das Spannfutter trägt und außerdem in der Wähe des anderen Endes eine außerhalb des Spannfutters liegende nach außen gerichtete Nut (14) aufweist, in der der drehbare Ring (19) gehalten ist.

7. Werkzeughalterung η .ch Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannfutters ο ekel (3) eine zwischen dem Boden der Umfangsnut (14) und dem Spannfutter liegende Wand mit einem parallel zu der Umfangsnut verlaufenden Schlitz aufweist, durch den sich der Zapfen (15) für einen Eingriff

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mit dem zweiten ioil (12) der auf dem Joins pannkopf angebrachten L-fÖrmigen Hut erstreckt.

8. ϊ/erkzeughalterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel (22 usw.) normalerweise den Ring in der Richtung drehen, in der dieser den Einspannkopf in das Spannfutter hineinznht.

9. Werkzeughalterung nach Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Wand angebrachte Schlitz (24) die Grenzen der kreisförmigen Bewegung des von Hand ' betätigbaren Hinges (19) bestimmt.

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