DE1752357A1 - Werkzeughalter - Google Patents

Description

Bei der zerspanenden Präzisionsbearbeitung und insbesondere beim Präzisionsdrehen mittels einer numerisch gesteuerten Drehbank kann die Bearbeitung leistungsfähiger durchgeführt werden, wenn Probeschnitte zur Bestimmung des Werkstückdurchmessers vermieden werden und für einen raschen Werkzeugaustausch kombiniert mit einer Zwangseinstellung in zwei Achsen gesorgt wird. Auf Grund von Dimensionsschwankungen, die bei Schneideinsätzen entweder auf Grund der Fertigung oder durch Abnutzung auftreten, ist es praktisch unmöglich, die Spitze des Schneideinsatzes genau einzustellen, ohne zunächst Probeschnitte durchzuführen und den Werkstückdurchmesser zu messen, um festzustellen, welche Justierung erforderlich ist. Bei bekannten Werkzeughaltern dieser Art erfolgt die Justierung mittels eines Keils oder mit Schrauben und werden die Werkzeughalter in dem Werkzeugblock mit Hilfe von Schraubenbolzen festgehalten, was zur Folge hat, daß die Justierung und der Austausch zeitraubend sind.

Mit der Erfindung soll ein neuartiger und verbesserter Werkzeughalter geschaffen werden, der sich für eine Mikrometer-Präzisionsvoreinstellung eignet. Der neue Werkzeughalter soll rasch entfernt und ausgetauscht werden können. Er soll mit Einrichtungen versehen sein, die es gestatten, den Schneideinsatz mit Bezug auf den Werkzeugblock einzustellen, während sich der Werkzeughalter an Ort und Stelle befindet. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuartigen und verbesserten Werkzeughalters, der Mittel aufweist, die eine Einstellung des Schneideinsatzes gegenüber dem Werkzeugblock in zwei Richtungen ermöglichen.

Erfindungsgemäß weist der Werkzeughalter Stellglieder, die über eine quer zu der einzustellenden Abmessung verlaufende Oberfläche des Werkzeughalters vorstehen und mit einer benachbarten Oberfläche des Werkzeugblockes zusammenwirken, sowie Mittel auf, mittels deren zwecks Voreinstellung der Lage der Schneidspitze mit Bezug auf den Werkzeugblock die Strecke einstellbar ist, um die die Stellglieder vorstehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Werkzeughalter mit einer in axialer Richtung verlaufenden Bohrung versehen, in die ein drehbarer Stift eingesetzt ist, der eine erste Nockenfläche benachbart dem schneideinsatzseitigen Ende des Werkzeughalters und eine zweite Nockenfläche benachbart dem hinteren Ende des Werkzeughalters aufweist. Jede dieser Nockenflächen wirkt mit einem Haltestift zusammen, der quer zu dem drehbaren Stift verläuft, so daß eine Drehung des drehbaren Stiftes zur Folge hat, daß sich beide Haltestifte von einer Seite des Werkzeughalters aus nach außen bewegen und gegen den Werkzeugblock anlegen, um den Abstand von diesem vorzugeben. Eine dritte Nockenfläche befindet sich innerhalb einer querverlaufenden Bohrung benachbart dem hinteren Teil des Werkzeughalters. Diese Nockenfläche wirkt mit einem dritten Haltestift zusammen, der vom hinteren Teil des Werkzeughalterkörpers vorsteht und mit einer benachbarten Oberfläche des Werkzeugblockes in Eingriff kommt, um den Abstand in einer zweiten Richtung vorzugeben. Jeder der Nocken ist mit einer polygonförmigen Öffnung versehen, die von der Außenseite des Werkzeughalters aus zugänglich ist, so daß ein Inbusschlüssel eingesetzt werden kann, um die Verstellung der Haltestifte mit Bezug auf den Werkzeughalter einzujustieren.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.

Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters bei Anordnung in dem Werkzeugblock,

Figur 2 eine Endansicht des Werkzeughalters in Blickrichtung der Linie II-II der Figur 1,

Figur 3 teilweise im Schnitt eine Draufsicht in Blickrichtung der Linie III-III der Figur 1,

Figur 4 eine Ansicht des hinteren Endes des Werkzeughalters in Blickrichtung der Linie IV-IV der Figur 1,

Figur 5 in größerem Maßstab einen Teilschnitt entlang der Linie V-V der Figur 3,

Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI der Figur 5, und

Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Figur 1.

Wie insbesondere aus den Figuren 1, 2 und 4 hervorgeht, weist ein Werkzeugblock 10 eine Ausnehmung 12 auf, die einen zur Aufnahme eines Werkzeughalters 14 geeigneten Querschnitt hat. Die Ausnehmung 12 besitzt eine untere Wand 16 und eine im wesentlichen dazu senkrechte Rückwand 18. Die obere Wand 20 läuft von der Rückwand 18 ausgehend schräg nach vorne und unten in Richtung auf das offene Ende der Ausnehmung 12. Der Querschnitt des Werkzeughalters 14 ist ähnlich gestaltet, so daß der Werkzeughalter in die Ausnehmung 12 von deren vorderem Ende aus hineingeschoben werden kann, bis der hintere

Teil des Werkzeughalters an der hinteren Wand 22 der Ausnehmung 12 anliegt.

An dem freitragenden Ende des Werkzeughalters 14 befindet sich eine Kammer oder Ausnehmung 24, in die eine Unterlegscheibe 26 und darüber ein Schneideinsatz 28 eingebracht sind. Die Unterlegscheibe und der Einsatz werden mittels einer zweckentsprechenden Befestigung an Ort und Stelle gehalten, beispielsweise mittels eines Ansatzes 30, gegen den eine Schraube 32 von hinten andrückt. Da diese Befestigung keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, dürfte eine nähere Erläuterung derselben nicht erforderlich sein. In dem Werkzeugblock 10 ist unmittelbar benachbart der Oberseite des Werkzeughalters 14 eine Axialbohrung 34 ausgebildet, die in ihrer Längsabmessung durch die obere Wand 20 hindurch in offener Verbindung mit der Ausnehmung 12 steht. Ein Nockenspannstift 36 ist in die Bohrung 34 lose eingesetzt. Bei Drehung des Stiftes 36 wird der Werkzeughalter 14 auf Grund der Exzentrizität des Stiftes und der abgeschrägten Oberseite des Werkzeughalters 14 nach unten und hinten gepresst, wodurch der Werkzeughalter innerhalb der Ausnehmung 12 festgelegt wird.

Wie am besten aus Figur 3 hervorgeht, besitzt der Werkzeughalter 14 eine kreisförmige Bohrung 38 mit einer Öffnung am hinteren Ende des Werkzeughalters 14. In die Bohrung 38 ist ein drehbarer Stift 40 eingesetzt, der benachbart dem schneideinsatzseitigen Ende des Werkzeughalters eine erste Nockenfläche 42 und benachbart dem hinteren Ende des Werkzeughalters 14 eine zweite Nockenfläche 44 trägt. Quer zu der Nockenfläche 42 verläuft eine Öffnung 46, die in der Seitenfläche des Werkzeughalters 14 mündet. Eine zweite, ähnlich Öffnung 48, die parallel zur Öffnung 46 verläuft, ist mit der zweiten Nockenfläche 44 ausgerichtet. Innerhalb der Öffnung 46 befindet sich ein Haltestift 50 mit einer Schulter 52, der ausreichende Länge besitzt, um über die Seitenfläche des Werkzeughalters 14 vorzustehen. Ein nachgiebiger O-Ring 54 (aus Neopren oder einem anderen zweckentsprechenden Werkstoff) umfaßt den Schaft 56 des Haltestifts 50 und liegt gegen die Schulter 52 an. Sodann wird in die Öffnung 46 eine Hülse 58 eingesetzt, die mit den Seitenwänden der Öffnung in Reibeingriff steht, jedoch eine Gleitbewegung des Schafts 56 zuläßt. Der Nockenstößelteil 60 des Haltestifts 50 liegt gegen die erste Nockenfläche 42 an und steht mit dieser in ständigem Eingriff.

In ähnlicher Weise ist der zweiten Nockenfläche 44 ein Haltestift 62 mit Schaft 64, Schulter 66 und Nockenstößelteil 68 zugeordnet. Mittels des D-Rings 70 und der Hülse 72, die in die Öffnung 48 eingesetzt sind, wird der Haltestift 62 an Ort und Stelle gehalten. Die Figuren 5 und 6 zeigen Einzelheiten der Ausbildung von Nockenfläche und Haltestift. Die Nockenflächen 42 und 44 sind identisch gestaltet und zwecks entsprechender Bewegung miteinander ausgerichtet. In ähnlicher Weise haben die Haltestifte 50 und 62 gleiche Größe, Form und Länge, so daß die Haltestifte 50 und 62 bei einer Drehung des Stiftes 40 um einen gleichen Betrag nach außen gedrückt werden. Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist das freiliegende Ende des Stifts 40 mit einer polygonförmigen Öffnung 74 versehen, in die ein Schlüssel eingesetzt werden kann, um den Stift 40 zu drehen. Radiale Markierungen 76, die beispielsweise eingeritzt sind, umgeben die Bohrung 38 an der hinteren Fläche des Werkzeughalters 14, wobei eine Null-Markierung einen Bezugspunkt vorgibt. Der Stift 40 ist ebenfalls mit einer, beispielsweise eingeritzten, Bezugsmarkierung ausgestattet.

Ein zweiter drehbarer Stift 78 ist in eine Öffnung 80 eingesetzt, die im wesentlichen parallel zu und unterhalb der Haltestift-Öffnung 48 verläuft. Der drehbare Stift 78 ist kürzer als der Stift 40 und verläuft quer zum Stift 40. Der Stift 78 ist mit einer dritten Nockenfläche 82 versehen, die mit einem dritten Haltestift 84 zusammenwirkt, der in einer Öffnung 86 sitzt, die in die hintere Fläche des Werkzeughalters 14 mündet. Der Haltestift 84 steht vom hinteren Ende des Werkzeughalters 14 aus nach außen vor. Er ist ähnlich ausgebildet wie die beiden Haltestifte 50 und 62 und besitzt einen Schaft 88, eine Schulter 90 und einen Nockenstößelteil 92. Eine nachgiebige Scheibe, beispielsweise in Form des O-Rings 94, und eine Hülse 96 halten den Haltestift 84 an Ort und Stelle. Aus Figur 1 ist zu erkennen, daß der drehbare Stift 78 mit einer Öffnung 98 versehen ist, in die ein Schlüssel eingesetzt werden kann, um die Nockenfläche 82 zu drehen und dadurch den Betrag zu ändern, um den der Schaft 88 des Haltestiftes 84 über die hintere Fläche des Werkzeughalters 14 hinaussteht. Radiale Markierungen 100 sind am Umfang der Öffnung 80 vorgesehen. Eine Null-Markierung dient als Bezugspunkt und wirkt mit einer ähnlichen Bezugsmarkierung auf der freiliegenden Fläche des Stifts 78 zusammen.

Während des anfänglichen Einrichtens des Werkzeughalters würden Schwankungen der Abmessungen des Schneideinsatzes zu Schwankungen in der Lage der Schneidspitze des Einsatzes 28 mit Bezug auf zwei Richtungen zur Folge haben. Es handelt sich dabei um den Abstand X in Figur 3, der die Abmessung von der hinteren Wand 22 der Ausnehmung 12 bis zu der am weitesten nach außen vorstehenden Spitze des Einsatzes 28 angibt, und um den Abstand Y, der die Strecke von der Rückwand 18 der Ausnehmung 12 bis zu der am weitesten außen liegenden Spitze des Schneideinsatzes 28 angibt. Werden die Abstände X und Y voreingestellt, können Probeschnitte vermieden werden. Die Voreinstellung dieser Abstände erfolgt mit Hilfe einer von der Maschine gesonderten, nicht veranschaulichten Lehre, in die der Werkzeughalter 14 eingebracht wird, wobei die Markierungen in beiden Richtungen auf Null gestellt werden. Jeder Werkzeughalter dieser Art weist Sollwerte für die Abstände X und Y auf. Die Null-Markierung liefert eine Bezugsabmessung derart, daß eine Drehung der Stifte 40 und 78 ausgehend von Null in der einen Richtung zu einer Vergrößerung der betreffenden Abmessung führt, während eine Drehung in der anderen Richtung eine Verkleinerung dieser Abmessung zur Folge hat. Nimmt beispielsweise der Stift 40 eine solche Lage ein, daß die an seinem Ende vorgesehene Markierung mit der radialen Null-Markierung ausgerichtet ist, stehen beide Haltestifte 50 und 62 um einen gleichen Betrag von der Seitenfläche des Werkzeughalters 14 vor und hat bei einem Einsatz 28 mit genauen Abmessungen der Abstand Y einen Wert, der genau gleich dem Soll-Abstand ist. Wenn jedoch der Einsatz 28 kleiner ist, ist auch der Abstand Y kleiner. Der Stift 40 kann dann gedreht werden, um die Nockenflächen 42 und 44 in solcher Richtung zu drehen, daß die Haltestifte 50 und 62 nach außen gedrückt werden, um das Untermaß des Einsatzes 28 zu kompensieren. Wenn dagegen der Einsatz 28 größer ist, kann der Stift 40 in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden, wodurch der Betrag verkleinert wird, um den die Haltestifte 50 und 62 vorstehen.

In ähnlicher Weise kann der Haltestift 84 mit Hilfe des Stifts 78 verstellt werden, um Änderungen in der X-Richtung zu bewirken. Nachdem der Werkzeughalter in der Lehre eingestellt ist, kann er unmittelbar in den Werkzeugblock 10 eingebracht werden, ohne daß Probeschnitte notwendig sind.

Bei einer Anordnung der veranschaulichten Art wird der in dem Werkzeugblock 10 sitzende Werkzeughalter 14 durch eine Drehung des Nockenspannstifts 36 um 90° freigegeben. Der Werkzeughalter 14 läßt sich dann aus der Ausnehmung 12 frei herausschieben. Ein neuer Werkzeughalter 14 kann rasch eingesetzt werden. Nach Anziehen des Nockenspannstifts 36 kann die zerspanende Bearbeitung ohne Zeit- oder Toleranzverlust wieder aufgenommen werden. In der Praxis erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung eine Einstellung der Schneidspitze des Werkzeugs innerhalb von 0,005 mm in beiden Richtungen, so daß für eine extreme Genauigkeit gesorgt ist.

Während vorliegend eine bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht und beschrieben ist, verstehen sich für den Fachmann zahlreiche Anpassungen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindung.

Claims (7)

1. Werkzeughalter für auswechselbare Schneideinsätze, deren Schneidspitze in mindestens einer Abmessung gegenüber einem den Werkzeughalter aufnehmenden Werkzeugblock voreingestellt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (14) Stellglieder (50, 64; 84), die über eine quer zu der einzustellenden Abmessung verlaufende Oberfläche des Werkzeughalters (14) vorstehen und mit einer benachbarten Oberfläche (12; 22) des Werkzeugblockes (10) zusammenwirken, sowie Mittel (40, 42, 44, 74; 78, 82, 98) aufweist, mittels deren zwecks Voreinstellung der Lage der Schneidspitze (28) mit Bezug auf den Werkzeugblock die Strecke einstellbar ist, um die die Stellglieder (50, 64; 84) vorstehen.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (14) mit einer Bohrung (38, 80) versehen ist, die quer zu der einzustellenden Abmessung verläuft, daß innerhalb der Bohrung (38, 80) ein Nocken (42, 44; 82) drehbar angeordnet ist, und daß mit diesem Nocken ein Nockenstößel (56, 64; 88) zusammenwirkt, der über die Oberfläche des Werkzeughalters in Richtung der einzustellenden Abmessung vorsteht, so daß eine Drehung des Nockens (42, 44; 82) eine Justierung der Strecke zur Folge hat, um die der Nockenstößel vorsteht.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen innerhalb einer Axialbohrung (38) des Werkzeughalters (14) angeordneten drehbaren Stift (40) mit einer ersten Nockenfläche (42) benachbart dem einsetzseitigen Ende des Werkzeughalters und einer zweiten, gleichen, mit der ersten Nockenfläche ausgerichteten Nockenfläche (44) benachbart dem anderen Ende des Werkzeughalters, sowie durch einen ersten (56) und einen zweiten (64) Stellstift, die mit der ersten (42) und der zweiten (44) Nockenfläche zusammenwirken und von der einen Seite des Werkzeughalters aus nach außen vorstehen, so daß eine Einstellung des drehbaren Stifts 40 den Betrag ändert, um den die Stellstifte über die Seitenfläche des Werkzeughalters vorstehen.

4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zweiten drehbaren Stift (78), der innerhalb einer zur Axialbohrung (38) quer verlaufenden Bohrung (80) des Werkzeughalters (14) angeordnet ist und eine Nockenfläche (82) aufweist, sowie durch einen mit dieser Nockenfläche zusammenwirkenden dritten Stellstift (88), der über das hintere Ende des Werkzeughalters (14) vorsteht, wobei eine Einstellung des zweiten drehbaren Stiftes (78) den Betrag ändert, um den der dritte Stellstift vom Werkzeughalter nach außen vorsteht.

5. Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Stellstifte eine Schulter (52, 66; 90) und ein Vorspannglied (54, 70; 94) aufweist, das mit der Schulter und dem Werkzeughalter derart zusammenwirkt, daß die Stellstifte in Richtung auf die damit zusammenwirkenden Nockenflächen gedrückt werden.

6. Werkzeughalterung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeugblock (10) vorgesehen ist, der eine Ausnehmung (12) mit im wesentlichen quer zueinander verlaufenden ersten und zweiten Wänden (18, 22) aufweist, daß in der Ausnehmung ein Werkzeughalter (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche derart angeordnet ist, daß er an den ersten und zweiten Wänden anliegt und sein freies, mit einer Ausnehmung für einen Schneideinsatz (28) versehenes Ende von dem Werkzeugblock vorsteht, daß die Stellglieder des Werkzeughalters mit der ersten bzw. der zweiten Wand derart zusammenwirken, daß die Lage der Schneidkante des Werkzeughalters sowohl in Längs- als auch in Querrichtung mit Bezug auf die ersten und zweiten Wände eingestellt wird, und daß ein Spannglied (36) vorhanden ist, das den Werkzeughalter mit Bezug auf den Werkzeugblock festlegt.

7. Werkzeughalterung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (14) einen trapezförmigen

Querschnitt hat und die Ausnehmung (12) komplementär ausgebildet ist und daß die Ausnehmung ein offenes Ende, von dem aus der Werkzeughalter vorsteht, sowie eine offene Seite aufweist, die der kürzeren parallelen Seite des trapezförmigen Querschnitts entspricht.