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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeughalter mit
den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 3.
Sie bezeiht sich insbesondere auf einen Werkzeughalter zum Befestigen
eines Schneidewerkzeugs, wie z.B. von Bohrern, von Endfräsern, usw.,
an einer Hauptspindel eines Maschinenwerkzeugs.
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Bisher
existieren Werkzeughalter, wie sie in 5 gezeigt
sind. Dieser Werkzeughalter ist als Zurückziehtyp konfiguriert und
umfasst einen Hauptkörper 1,
eine Federhülse 10,
einen Zwischenstab 15, eine Klemmschraube 20 und
einen Zugansatz 30. An dem axialen Mittenabschnitt des
Hauptkörpers 1 ist ein
Mittelloch 4 gebildet, das durch den Hauptkörper 1 von
dem oberen Ende zu dem hinteren Ende läuft. Die Hülse 10 ist an dem
vorderen verjüngten
Lochabschnitt 4a des mittleren Lachs 4 befestigt
und hält
einen Schaftabschnitt 4a des Schneidewerkzeugs 40, dadurch,
dass derselbe zu der hinteren Seite (in der Richtung des Pfeils "A") gezogen wird. Der vordere Abschnitt
des Stabs 15 ist mit dem hinteren Abschnitt der Hülse 10 verbunden,
wobei an dem hinteren Abschnitt die Klemmschraube 20 angeschraubt
ist.
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Bei
diesem Werkzeughalter zieht ein Drehen der Klemmschraube 20 in
der Richtung des Pfeils "a" (in der Vorwärtsrichtung)
die Hülse 10 über den
Stab 15 zurück
und gibt der Hülse 10 eine
Befestigungskraft an dem Maschinenwerkzeug 40. Um das Werkzeug 40 zu
entfernen, wird die Klemmschraube 20 in der zu der Richtung
des Pfeils "a" entgegengesetzten Richtung
gedreht, wodurch die Befestigungskraft der Hülse aufgehoben wird. Um die
Klemmschraube 20 zu drehen, wird der Zugansatz 30 entfernt,
wobei ein hexagonaler Schlüssel
(nicht dargestellt) an einem hexagonalen Loch 22 des Schraubenkopfes 20 angebracht
wird, oder der Zugansatz 30 wird in Befestigung gehalten,
und der hexagonale Schlüssel
wird in das Durch gangsloch 31 eingeführt, um mit den hexagonalen
Loch 22 verbunden zu werden.
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Nun
ist bei dem Werkzeughalter, der wie oben erläutert aufgebaut ist, das Drehmoment
zum Drehen der Klemmschraube 20 in der umgekehrten Richtung,
um das Werkzeug zu entfernen (um die Hülse herauszudrücken), größer als
das Drehmoment zum Drehen der Klemmschraube 20 in der Vorwärtsrichtung,
um das Werkzeug zu befestigen (die Hülse zurückzuziehen). Dies ist aufgrund
eines Beißphänomens der
Fall, das zwischen dem verjüngten Abschnitt 10a der
Hülse und
dem verjüngten
Lochabschnitt 4a des Hauptkörpers auftritt, wenn die Hülse 10 durch
Drehen der Klemmschraube 20 in der Vorwärtsrichtung zurückgezogen
wird. Folglich ist selbst ein Drehen der Klemmschraube in der umgekehrten Richtung,
um das Werkzeug zu entfernen, nicht ausreichend, um die Verbindung
zwischen dem verjüngten
Abschnitt 10a und dem verjüngten Lochabschnitt 4a zu
lösen,
wobei, um diese Verbindung zu lösen, der
Kopf 21 der Klemmschraube 20 von hinten angestoßen werden
muß, um
die Hülse 10 herauszubringen.
Dabei besteht jedoch das Problem der schlechten Bedienbarkeit.
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Es
wurde daher ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Spitzenendoberfläche 30a des Zugansatzes 30 neben
dem Kopf 21 der Klemmschraube 20 positioniert
ist, wobei ein Hexagonalschlüssel
in das Durchgangsloch 30 eingeführt wird, wobei der Zugansatz 30 an
dem Hauptkörper 1 befestigt
ist, um die Klemmschraube 20 in der umgekehrten Richtung
zu drehen (siehe beispielsweise die offengelegte Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 8-150504). Bei diesem Verfahren bewirkt ein Drehen der Klemmschraube 20 in
der umgekehrten Richtung, daß der
Kopf in Druckkontakt mit der Spitzenendoberfläche 30a des Zugansatzes 30 kommt
und die Hülse 10 vorwärts drückt und
die Verbindung zwischen dem verjüngten
Abschnitt 10a und dem verjüngten Lochabschnitt 4a löst.
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Bei
diesem Verfahren kommt der Kopfabschnitt 21 jedoch zum
Zeitpunkt des Lösens
der Hülse 10 in
Druckkontakt mit der Spitzenendoberflächen 30a des Zugansatzes
durch Oberflächenreibung,
wodurch ein sehr großes
Drehmoment benötigt
wird, um die Klemmschraube 20 in der umgekehrten Richtung zu
drehen, was die Bedienbarkeit wiederum schwierig macht.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Werkzeughalter
zu schaffen, bei dem die Befestigungskraft für ein Schneidewerkzeug leicht
beseitigt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Werkzeughalter gemäß Anspruch 1 oder 3 gelöst.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
umfaßt
ein Werkzeughalter gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Halterkörper,
der an seinem hinteren Abschnitt einen verjüngten Schaftabschnitt hat,
der an einer Hauptspindel eines Maschinenwerkzeugs zu befestigen
ist, eine Hülse,
die in einem verjüngten
Lochabschnitt befestigt ist, der an einem vorderen Abschnitt des
Halterkörpers
befestigt ist und nach hinten gezogen wird, um eine Kraft zu erzeugen,
um ein Schneidewerkzeug zu halten, und einen Klemmbolzen, der in
ein Mittelloch des Halterkörpers
von hinten eingeführt
ist, während
er mit der Hülse
verbunden ist und in einer ersten (Vorwärts-) Richtung gedreht wird,
um eine Befestigungskraft auf die Hülse auszuüben, und der in einer zweiten
(Rückwärts-) Richtung
zum Aufheben der Hülsenbefestigungskraft
gedreht wird, wobei ein Kopf des Klemmbolzens in Druckkontakt mit einer
inneren Oberfläche
des Halterkörpers
durch Oberflächenreibung
zu dem Zeitpunkt des Drehens in der ersten Richtung und durch Rollreibung
zum Zeitpunkt des Drehens in der zweiten Richtung kommt.
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Um
die Hülsenbefestigungskraft
aufzuheben, wird gemäß der vorliegenden
Erfindung der Klemmbolzen in der zweiten Richtung gedreht, wodurch
bewirkt wird, daß der
Klemmbolzenkopf in Druckkontakt mit der inneren Oberfläche des
Halterkörpers
durch Rollreibung kommt, wobei die Hülse vorwärts gedrückt wird. Die Rollreibung hat
einen deutlichen kleineren Rei bungswiderstand als die Oberflächenreibung,
wodurch es möglich
ist, den Klemmbolzen in der zweiten Richtung mit einem kleinen Drehmoment
zu drehen.
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Folglich
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung nur ein kleines Drehmoment benötigt, um den Klemmbolzen in
der zweiten Richtung zu drehen, wenn das Schneidewerkzeug entfernt
wird, wobei die Hülse
herausgedrückt
werden kann, um die Befestigungskraft nur durch Drehen ohne Ausschlagen
des Klemmbolzens zu entfernen, wodurch eine leichte Bedienbarkeit
sichergestellt ist.
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Zusätzlich kann
der Werkzeughalter gemäß der vorliegenden
Erfindung die gleichen Funktionseffekte wie oben beschrieben liefern,
selbst wenn der Halterkörper
keine Hülse
verwendet, sondern einen verjüngten
Lochabschnitt an der Vorderseite hat, in den ein verjüngter Schaftabschnitt
eines Schneidewerkzeugs eingeführt
ist. Bei einem Werkzeughalter dieser Konfiguration sollte der Klemmbolzen
direkt auf den hinteren Abschnitt des Schneidewerkzeugs geschraubt
werden oder über
einen Stab mit dem Schneidewerkzeug verbunden werden.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen detaillierter erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht, die einen Werkzeughalter des ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht, die
den wesentlichen Teil des Werkzeughalters zeigt;
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3 eine
Querschnittsansicht, die einen Werkzeughalter des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 eine
Querschnittsansicht, die einen Werkzeughalter des dritten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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5 eine
Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen
Werkzeughalter zeigt.
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Nachfolgend
werden bezugnehmend auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel
ist in den 1 und 2 dargestellt.
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In 1 umfaßt ein Werkzeughalter
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung einen Halterkörper 1, eine Federhülse 10, einen
Zwischenstab 15, einen Klemmbolzen oder eine Klemmschraube 25 und
einen Zugansatz 30.
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Der
Halterkörper 1 hat
einen verjüngten Schaftabschnitt 2,
der in die Hauptspindel eines Maschinenwerkzeugs an dem hinteren
Abschnitt in der Richtung des Pfeils "A" einführbar ist,
einen Manipulatorhalteabschnitt 3 an dem Zwischenabschnitt
und ein Mittelloch 4, das horizontal durch den Körper 1 läuft. Auf
der inneren umfangsmäßigen Oberfläche des
vorderen Abschnitts ist ein verjüngter
Lochabschnitt 4a gebildet.
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Die
Federhülse 10 hat
einen geteilten Klauenabschnitt 11 mit einem verjüngten Abschnitt 10a und
einem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 12, und dieselbe
ist in das Mittelloch 4 des Halterkörpers 1 von vorne
eingeführt.
Dadurch, daß der
verjüngte
Abschnitt 10a in Druckkontakt mit dem verjüngten Lochabschnitt 4a des
Halterkörpers 1 kommt,
wird der aufgeteilte Klauenabschnitt 11 nach innen gebogen,
wodurch der Schaftabschnitt 40a des Schneidewerkzeugs 40 gehalten
wird. Der Zwischenstab 15 hat einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 16 auf
der vorderen äußeren Umfangsoberfläche, einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 18 an dem hinteren
Abschnitt eines Mittellochs 17 und eine Rille 19,
die sich in der Axialrichtung auf der äußeren Umfangsoberfläche erstreckt. Dieser
Zwischenstab 15 ist mit der Hülse 10 durch Schrauben
des mit einem Gewinde versehenen Abschnitts 16 in den mit
einem Gewinde versehenen Abschnitt 12 der Hülse 10 einstückig verbunden
und in das Mittelloch 4 des Halterkörpers 1 eingeführt. Durch
Ineingriffnahme des Spitzenendes der Führungsschraube 14,
die von der äußeren Umfangsoberfläche des
Halterkörpers 1 eingeschraubt
ist, mit der Rille 19 ist der Zwischenstab 15 in
einem Zustand befestigt, bei dem der Stab 15 in der axialen
Richtung bewegt werden kann, bei dem derselbe jedoch nicht gedreht
werden kann.
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Die
Klemmschraube 25 hat einen Kopf 26 und einen mit
einem Gewinde versehenen Abschnitt 29, und dieselbe ist
in das Mittelloch 4 des Halterkörpers 1 von der hinteren
Seite eingeführt.
Dieselbe hat einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 29, der
in den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 18 des Zwischenstabs 15 eingeschraubt
ist. An dem Kopf 26 ist ein hexagonales Loch 27 gebildet,
wobei auf der äußeren Umfangsoberfläche eine
Ringrille 28 mit einem nahezu halbkreisförmigen Querschnitt
gebildet ist. Andererseits ist an dem Mittelloch 4 des Halterkörpers 1 eine
Ringrille 5 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt an der Position
gegenüber
der Rille 28 gebildet, wobei in den Rillen 5 und 28 eine Mehrzahl
von Stahlkugeln 6 befestigt ist. Um die Stahlkugeln 6 zu
befestigen, sind Löcher
(nicht gezeigt), die sich von der Rille 5 zu der äußeren Umfangsoberfläche erstrecken,
in dem Halterkörper 1 vorgesehen,
wobei nach dem Einführen
der Klemmschraube 25 in das Mittelloch die Stahlkugeln 6 durch die
Löcher
an den Rillen 5 und 28 befestigt werden. Die Löcher werden
durch Einschrauben eines Stifts (nicht gezeigt) nach dem Befestigen
der Stahlkugeln 6 geschlossen.
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Der
Zugstab 30 hat ein Durchgangsloch 31 und einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 32 am Spitzenende,
der in den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 4b, der
an dem hinteren Abschnitt des Mittellochs 4 des Halterkörpers 1 gebildet ist,
eingeschraubt ist. Dieser Zugstab 30 wird durch eine Klemmvorrichtung
innerhalb der Hauptspindel zurückgezogen,
wenn der Halterkörper 1 in
die Hauptspindel des Maschinenwerkzeugs eingeführt wird. Bei dieser Operation
wird der verjüngte
Schaftabschnitt 2 gegen den verjüngten Lochabschnitt der Hauptspindel
gedrückt.
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Bei
einem Werkzeughalter mit der im vorangegangenen beschriebenen Konfiguration
wird das Schneidewerkzeug 40 wie folgt befestigt und entfernt.
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Zunächst wird
der Schaftabschnitt 40a des Schneidewerkzeugs 40 in
die Hülse 40 um
einen spezifizierten Betrag eingeführt, wobei unter Verwendung
eines Hexagonalschlüssels
die Klemmschraube 25 in der Richtung des Pfeils "a" gedreht wird. Insbesondere wird der
Zugstab 30 entfernt, oder wenn der Zugstab 30 befestigt
gehalten wird, wird der Hexagonalschlüssel in das Durchgangsloch 31 eingeführt, wobei
das Spitzenende des Hexagonalschlüssels in das Hexagonalloch 27 der
Klemmschraube 25 eingebracht wird. Dabei ist die vordere
Oberfläche 26a des
Kopfs 26 in Druckkontakt mit der gestuften Oberfläche 4c,
die an dem Mittelloch 4 gebildet ist, und zwar durch Oberflächenreibung
(2), wobei die Hülse 10 über den
Zwischenstab 15 nach hinten gezogen wird. Dabei wird der
verjüngte
Abschnitt 10a der Hülse 10 gegen
den verjüngten
Lochabschnitt 4a des Halterkörpers 1 gedrückt, wobei
der aufgeteilte Klauenabschnitt 11 den Schaftabschnitt 40a des Schneidewerkzeugs 40 befestigt
und hält.
Dabei existiert zwischen den Stahlkugeln 6 und der Rille 28 ein
Spielraum α (siehe 2),
wobei der Reibungswiderstand der Stahlkugeln 6 unwesentlich
ist.
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Wenn
das Schneidewerkzeug andererseits unter Verwendung eines Hexagonalschlüssels wie
im Befestigungsfall entfernt wird, wird die Klemmschraube 25 in
der zu dem Pfeil "a" entgegengesetzten Richtung
gedreht. Bei diesem Werkzeughalter, wie er oben beschrieben wurde,
tritt, wenn die Hülse 10 zurückgezogen
wird, ein Beißphänomen zwischen
dem verjüngten
Lochabschnitt 4a und dem verjüngten Abschnitt 10a auf,
was ein großes
Drehmoment erfordert, um die beiden zu trennen. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel,
wenn die Klemmschraube 25 in der entgegengesetzten Richtung
gedreht wird, versucht die Schraube 25, sich nach hinten
zu bewegen (in der Richtung des Pfeils "a"),
wobei jedoch eine Seite 28a der Rille 28 in Druckkontakt
mit den Stahlkugeln 6 kommt, wobei sich die Schraube 25 in
der umgekehrten Richtung dreht, während eine Bewegung nach hinten
verhindert ist. Bei dieser Operation wird zusammen mit dem Zwischenstab 15 die
Hülse 10 nach
vorne gedrückt,
und das Schneidewerkzeug 40 wird von dem aufgeteilten Klauenabschnitt 11 gelöst. Die
Stahlkugeln 6 und die Rillen 28 und 5 kommen
zum Zeitpunkt der entgegengesetzten Drehung in Druckkontakt miteinander,
und zwar durch Rollreibung, wobei der Reibungswiderstand außerordentlich
klein ist. Daher ist das Drehmoment zum Lösen des Beißphänomens zwischen dem verjüngten Lochabschnitt 4a und
dem verjüngten
Abschnitt 10a im Vergleich zu einem herkömmlichen
Werkzeughalter klein, wobei die Befestigungskraft der Hülse 10 aufgehoben
werden kann, ohne daß der
Biß durch Schlagen
der Klemmschraube 25 gelöst wird. Dies stellt eine gute
Bedienbarkeit sicher.
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Nachfolgend
wird bezugnehmend auf 3 das zweite Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
hat einen Ring 50, der von dem Kopf 26 der Klemmschraube 25 getrennt
ist. Der andere Aufbau gleicht dem des ersten Ausführungsbeispiels.
In 3 sind Bauglieder, die den bezugnehmend auf 1 vorher
beschriebenen ähnlich
sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Eine ausführliche
Beschreibung der bereits behandelten Bauglieder wird weggelassen.
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Der
Ring 50 hat ein Durchgangsloch 51 und eine auf
der äußeren Umfangsoberfläche gebildete Ringrille 52 mit
einem halbkreisförmigen
Querschnitt. Die Stahlkugeln 6 sind zwischen der Rille 52 und
der Ringrille 5 des Halterkörpers 1 eingeführt, wobei
der Ring 50 über
die Stahlrollen 6 frei drehbar ist, sich jedoch nicht in
der axialen Richtung bewegen kann.
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Bei
diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird
das Schneidewerkzeug 40 durch Befestigung des Spitzenendes
eines Hexagonalschlüssels
an dem Hexagonalloch 27 der Klemmschraube 25 über das
Durchgangsloch 51 des Rings 50 befestigt und entfernt,
wobei die Klemmschraube 25 in der Vorwärts- oder der Rückwärtsrichtung
gedreht wird, was dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Wenn
die Befestigungskraft aufgehoben wird, wird die Klemmschraube 25 nur
um einen Spielraum β nach
hinten bewegt, wobei die hintere Endseite des Kopfs 26 und
die vordere Endseite des Rings 50 durch Oberflächenreibung
in Druckkontakt kommen, wobei sich bei diesem Reibungswiderstand
der Ring 50 zusammen mit der Klemmschraube 25 dreht. Wenn
der Ring 50 mit der Klemmschraube 25 durch Oberflächenreibung
integriert ist, wird eine Rückwärtsbewegung
der Klemmschraube 25 verhindert, wobei die Klemmschraube 25 und
der Ring 50 zusammen aufgrund der Rollreibung der Stahlkugeln 6 gerollt
werden, wodurch die Hülse 10 nach
vorne herausgedrückt
wird, und die Befestigungskraft des Schneidewerkzeugs 40 aufgehoben
wird.
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Nachfolgend
wird bezugnehmend auf 4 ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
ist ebenfalls ein Werkzeughalter vom Zurückziehtyp, dasselbe unterscheidet
sich jedoch von dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel darin, daß ein Schneidewerkzeug 45 nicht über eine
Hülse gehalten
wird, sondern direkt über
den verjüngten
Lochabschnitt 64a, der in dem Mittelloch 64 des
Halterkörpers 60 gebildet
ist. Das Schneidewerkzeug 45 hat einen verjüngten Schaftabschnitt 46,
der in den verjüngten Lochabschnitt 64a paßt und einen
mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 47 an dem hinteren
Abschnitt aufweist.
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Die
Klemmschraube 55 umfaßt
einen Kopf 5b mit einem hexagonalen Loch 57 und
einer Ringrille 58 sowie einem mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 59,
der dem der Klemmschraube 25, die in 1 gezeigt
ist, entspricht, wobei der mit einem Gewinde versehene Abschnitt 59 in
den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 47 des Schneidewerkzeugs 45 eingeschraubt
wird. Zwischen der Rille 58 und einer Ringrille 65,
die auf der inneren Umfangsoberfläche des Mittellochs 64 des
Halterkörpers 60 gebildet
ist, sind Stahlkugeln 6 befestigt.
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Zum
Zeitpunkt der Befestigung kommt der Kopf 56, wenn die Klemmschraube 55 in
der Vorwärtsrichtung,
d.h. in der Richtung des Pfeils "a", gedreht wird, in
Druckkontakt mit der gestuften Seite 64c, die in dem Mittelloch 64 des
Halterkörpers 60 gebildet
ist, und zwar durch Oberflächenreibung,
wobei, wenn die Klemmschraube in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, um
die Befestigungskraft aufzuheben, der Kopf 56 in Druckkontakt
mit der Rille 65 über die
Stahlkugeln 6 durch Rollreibung kommt, was wiederum den
Fällen
des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels
entspricht.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
kann, wie es beim zweiten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, der Ring von dem Kopf 56 der Klemmschraube 55 getrennt
sein. Die Klemmschraube 55 kann an dem hinteren Abschnitt
des Schneidewerkzeugs 45 mittels eines Zwischenstabs verbunden
sein.