DE2010100C3

DE2010100C3 - Fastening arrangement for fastening a tool holder in a work spindle

Info

Publication number: DE2010100C3
Application number: DE19702010100
Authority: DE
Inventors: Horst 7140 Ludwigsburg Hoelzl; Max 7142 Marbach Rosskopf
Original assignee: Karl Hueller 7140 Ludwigsburg GmbH
Current assignee: Karl Hueller 7140 Ludwigsburg GmbH
Priority date: 1970-03-04
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1975-08-07
Also published as: DE2010100B2; DE2010100A1

Description

4040

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel, der einen sich in Richtung der Arbeitsspindel verjüngenden, als Kurzkegel ausgebildeten Spannkegel und eine zu diesem koaxial angeordnete, senkrechte Plananlagefläche aufweist, denen am Kopf der Arbeitsspindel zur Fixierung der Arbeitsstellung des Werkzeughalters entsprechende Gegenflächen, nämlich eine Kegelanschlag- und eine Plananschlagfläche, zugeordnet sind, wobei der Werkzeughalter an mindestens eine dieser Gegenflächen anpreßbar istThe invention relates to a fastening arrangement for fastening a tool holder in a work spindle, the one tapering in the direction of the work spindle, designed as a short cone clamping cone and has a perpendicular planar contact surface which is arranged coaxially to this and which is located on the head of the Work spindle for fixing the working position of the tool holder corresponding counter surfaces, namely a conical stop surface and a flat stop surface are assigned, the tool holder at least one of these mating surfaces can be pressed

Die radiale und axiale Ausrichtung sowie die Befestigung eines Werkzeughalters am Vorderende einer Arbeitsspindel wird allgemein dadurch bewerkstelligt, daß dieser mit einem an seinem einen Ende angeformten Spannkegel in eine Kegdbohrung der Arbeitsspindel eingesetzt und mittels eines, eine ringförmige Planfläche aufweisenden und in seinem Zentrum den Spannkegel tragenden Flansches an einer Gegenfläche der Arbeitsspindel angeschraubt wird (vgl. FR-PS 194 409).The radial and axial alignment and the attachment of a tool holder to the front end of a work spindle is generally achieved in that this is formed with one at one end Clamping cone inserted into a conical bore of the work spindle and, by means of a, an annular flat surface having and in its center the clamping cone bearing flange on a mating surface of the Work spindle is screwed on (see FR-PS 194 409).

Während dabei der Spannkegel bzw. die Kegelflächen für die Lage des Werkzeughalters im Spindelkopf in radialer Richtung maßgebend ist, sollen durch die Planfläche des Flansches die Axialkräfte aufgenommen werden. Da aber normalerweise zwei voll tragende Flächen, d. h. eine kegelige, die radiale Ausrichtung übernehmende, und eine plane, die Axialkräfte aufnehmende, nicht hergestellt werden können, so ist lediglich eine dieser Rächen, d.h. entweder die Plananlagefläche oder die Fläche des Spannkegels, voll tragend. Trägt beispielsweise nur die letztere voll, so werden die in Achsrichtung wirkenden Kräfte nicht sicher aufgenommen; trägt hingegen in der Hauptsache die Plananlagefläche, so ist der Rundlauf des Werkzeughalters nicht mehr gewährleistet Daran ändert sich auch nichts, wenn der Spannkegel gemäß der eingangs beschriebenen und der Bauform der US-PS 3 041 898 entsprechenden Konstruktion als Kurzkegel ausgebildet ist In jedem Fall wird nämlich beim Anschrauben des Werkzeughalters der Spannkegel in die Kegelbohrung des Spindelkopfes eingezogen, wobei sich, unter der Voraussetzung, daß die Kegelflächen toleranzgenau hergestellt sind, auf Grund der Größendifferenz der Kegel, unter der Druckwirkung, wenn auch nur um wenige μ, an den Kegelflächen elastische Verformungen ergeben. Diese für das Aufweiten der Kegelbohrung notwendigen Verformungen bleiben aber nicht nur auf den konischen Innenteil des Spindelkopfes beschränkt; vielmehr haben diese auch eine nicht zu verhindernde Einwirkung auf die Plananschlagfläche des Spindelkopfes der Arbeitsspindel, so daß eine exakte axiale Ausrichtung des Werkzeughalters nicht möglich istWhile the clamping cone or the conical surfaces for the position of the tool holder in the spindle head is decisive in the radial direction, the axial forces should be absorbed by the flat surface of the flange will. But since there are normally two fully load-bearing surfaces, i. H. a conical, radial alignment taking over, and a plane that absorbs axial forces cannot be produced, it is only one this revenge, i.e. either the plane contact surface or the surface of the clamping cone, fully load-bearing. Wearing For example, if only the latter is full, the forces acting in the axial direction are not safely absorbed; on the other hand, if the flat contact surface is mainly used, the concentricity of the tool holder is not more guaranteed Nothing changes if the clamping cone according to the initially described and the construction corresponding to US Pat. No. 3,041,898 is designed as a short taper In In any case, when the tool holder is screwed on, the clamping cone is inserted into the conical bore of the The spindle head is retracted, provided that the conical surfaces are produced with accurate tolerances are, due to the size difference of the cones, under the pressure effect, even if only by a few μ, result in elastic deformations on the conical surfaces. These are necessary for expanding the conical bore Deformations are not limited to the conical inner part of the spindle head; much more these also have an unavoidable effect on the plane stop surface of the spindle head Work spindle, so that an exact axial alignment of the tool holder is not possible

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, mit deren Hilfe sowohl die axiale als auch radiale Lage des Werkzeughalters am Kopf einer Arbeitsspindel einwandfrei gewährleistet istThe invention is based on the object of creating a fastening arrangement with the aid of which both the axial and radial position of the tool holder on the head of a work spindle is perfectly guaranteed is

Zur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung einer Befestigungsanordnung der eingangs erwähnten Art, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die Plananlagefläche des Werkzeughalters an dem den kleineren Außendurchmesser aufweisenden Stirnende des Spannkegels befindetTo solve this problem, the invention makes use of a fastening arrangement of the type mentioned at the beginning Type, which is characterized according to the invention in that the flat contact surface of the tool holder is located on the face end of the clamping cone having the smaller outer diameter

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Befestigungsanordnung können sich aus dem Einziehen des Spannkegels des Werkzeughalters in die Kegelbohrung des Spindelkopfes resultierende Verformungen an den Ke gelflächen nicht mehr nachteilig auf die axiale Ausrichtung des Werkzeughalters auswirken, weil in diesem Fall die mit dessen Plananlagefläche zusammenwirkende Gegenfläche sich innerhalb der Kegelbohrung des Spindelkopfes befindet und demgemäß keiner Verformung unterworfen ist Bei dieser Konstruktion lassen sich damit sowohl die Kegelflächen als auch die Planflächen über ihren gesamten Bereich miteinander voll in Berührung bringen. Damit ist eine absolut präzise Flucht zwischen Werkzeughalter und Arbeitsspindel erreicht, so daß der erstere praktisch als einstückige Verlängerung der Arbeitsspindel betrachtet werden kann.With a fastening arrangement designed in this way, the retraction of the clamping cone of the tool holder in the conical bore of the spindle head resulting deformations at the Ke Gel surfaces no longer have a detrimental effect on the axial alignment of the tool holder, because in this If the opposing surface interacting with its plane contact surface is within the conical bore of the Spindle head is located and is therefore not subject to any deformation. With this construction, leave This means that both the conical surfaces and the plane surfaces are filled with one another over their entire area bring into contact. This means that there is absolutely precise alignment between the tool holder and the work spindle achieved so that the former can be considered practically as a one-piece extension of the work spindle can.

Aus der erfindungsgemäßen Zuordnung der Kegel- und Planflächen resultiert schließlich ein weiterer wesentlicher Vorteil, der darin besteht, daß die sich innerhalb der Kegelbohrung befindende, plane Gegenfläche gegen Verschmutzung wirksam geschützt ist. Hierbei ist zu beachten, daß von der Sauberkeit der Planflächen das qualitative Arbeitsergebnis abhängt Die innerhalb des Spindelkopfes liegende plane Gegenfläche schafft hierfür die erste Voraussetzung.The assignment of the conical and plane surfaces according to the invention finally results in a further essential one The advantage of this is that the flat opposing surface located inside the conical bore is effectively protected against pollution. It should be noted that the cleanliness of the plane surfaces the qualitative work result depends on The flat counter surface within the spindle head creates the first requirement for this.

Bei einer bevorzugten Konstruktion ist die Steigung des Spannkegels geringfügig steiler als die der Kegelanschlagfläche. Eine derartige Ausführungsform ermöglicht beim Einziehen des Spannkegels eine verstärkte Aufweitung der Kegelbohrung und damit eine besonders satte gegenseitige Anlage der Kegel- undIn a preferred construction, the slope of the clamping cone is slightly steeper than that of the cone stop surface. Such an embodiment enables a reinforced one when pulling in the clamping cone Expansion of the conical bore and thus a particularly full mutual contact of the cone and

Planflächen.Flat surfaces.

Die Anlage der Kegelflächen wird weiter dadurch verbessert, daß die Steigung der Kegelflächen 1 :4 bis 1:15, vorzugsweise 1 :7, gewählt is*. Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Material zur Herstellung von Werkzeughalter und Arbeitsspindel Chromarganstahl Verwendung findetThe contact of the conical surfaces is further improved in that the slope of the conical surfaces is 1: 4 to 1:15, preferably 1: 7, is selected *. Furthermore, as Proven to be advantageous if chromium argan steel is used as the material for the production of tool holders and work spindles Is used

Schließlich lassen sich die Plan- und Segelflächen wirksam g^gen Verschmutzung sichern und so eine einmal erreichte, gute Anlage beibehalten, wenn, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, zur Abdeckung des die Kegelanschlag- and Plananschlagfläche aufweisenden Kopfes der Arbeitsspindel eine ringförmige Abdeckkappe vorgesehen istFinally, the plan and sail surfaces can be effectively secured against dirt and so on once achieved, good system maintained when, in a further embodiment of the invention, to cover the the head of the work spindle, which has a conical stop and a flat stop surface, has an annular cover cap is provided

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention shown it shows

F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel,F i g. 1 shows a partial section through a fastening arrangement for fastening a tool holder in FIG a work spindle,

F i g. 2 einen in F i g. 1 durch einen strichpunktierten Kreis angedeuteten Ausschnitt aus Fig. 1, in größerem Maßstab als diese.F i g. 2 one in FIG. 1 by a dash-dotted circle indicated section from Fig. 1, in a larger Scale than this.

Bei der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Konstruktion werden im wesentlichen nur die Teile erwähnt, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.In the description of the construction shown in the drawing, only the Parts mentioned that are necessary for an understanding of the invention.

In einem Gehäuse 10 einer Werkzeugmaschine ist mit Hilfe von Lagern, wie einem Rollenlager 12 und Drucklagern 14, eine Arbeitsspindel 16 gelagert, die an ihrem vorderen Ende einen Spindelkopf 18 aufweist. An der Stirnseite des Gehäuses 10 ist noch mit Hilfe von Schrauben 20 ein Abdeckring 22 befestigt.In a housing 10 of a machine tool is with the help of bearings, such as a roller bearing 12 and Thrust bearings 14, a work spindle 16 is supported, which has a spindle head 18 at its front end. A cover ring 22 is also attached to the end face of the housing 10 with the aid of screws 20.

Im Spindelkopf der Arbeitsspindel ist gemäß der Zeichnung ein mit 30 bezeichneter Werkzeughalter angeordnet, der an seinem hinteren Ende eine Mitnahmehülse 32 aufweist, in die ein Kopf 34 einer Zugstange 36 eingreift. Auf der Zugstange 36 sind Klemmfedern 38 vorgesehen, mit deren Hilfe der Werkzeughalter in eine vorbestimmte Montagestellung in den Spindelkopf hineingezogen wird. Das Lösen des Werkzeughalters geschieht mit Hilfe der Zugstange 36, durch die die Klemmfedern 38 etwas zusammengedrückt werden. Diese Konstruktion ist jedoch an sich bekannt, und, da sie keinen Teil der Erfindung bildet, wird hierauf nicht näher eingegangen.In the spindle head of the work spindle, a tool holder designated 30 is arranged according to the drawing, which has a driving sleeve 32 at its rear end, into which a head 34 of a pull rod 36 intervenes. Clamping springs 38 are provided on the pull rod 36, with the aid of which the tool holder in a predetermined assembly position is drawn into the spindle head. Loosening the tool holder takes place with the help of the pull rod 36, by means of which the clamping springs 38 are compressed somewhat. However, this construction is known per se, and, there it does not form part of the invention, is not discussed in more detail.

Der Werkzeughalter 30 ist mit einem als Kurzkegel ausgebildeten Spannkegel 40 ausgestattet der eine Kegelanlagefläche 42 und eine Plananlagefläche 44 besitzt, die sich an die erstgenannte Kegelanlagefläche anschließt und an dem den kleineren AußendurchmesserThe tool holder 30 is equipped with a clamping cone 40 which is designed as a short cone and has a cone contact surface 42 and has a flat contact surface 44 which adjoins the first-mentioned cone contact surface and on which the smaller outer diameter

ίο aufweisenden Stirnende des Spannkegels 40 angeordnet ist. Eine weitere Übergangsfläche 46 ergib; den Obergang des Spannkegels 40 zu einer zylindrischen Umfangsfläche 48 des Werkzeughalters.
Der Spindelkopf 18 der Arbeitsspindel 16 weist anίο having front end of the clamping cone 40 is arranged. Another transition surface 46 results; the transition of the clamping cone 40 to a cylindrical peripheral surface 48 of the tool holder.
The spindle head 18 of the work spindle 16 instructs

is seinem Maul eine Kegelbohrung und demgemäß eine innere Kegelanschlagfläche 50 und eine Plananschlagfläche 52 auf, die den vorerwähnten Anlageflächen 42 und 44 entsprechen (s. F i g. 2). Die Ausbildung des Spindelkopfes 18 ist so, daß er die Übergangsfläche 46 nicht berührt.is its mouth a conical bore and accordingly one inner conical stop surface 50 and a flat stop surface 52, which the aforementioned contact surfaces 42 and 44 correspond (see Fig. 2). The design of the spindle head 18 is such that it meets the transition surface 46 not touched.

Ferner ist noch eine Abdeckkappe 60 vorgesehen, die beispielsweise am Spannkegel 40 oder auch am Spindelkopf 18 angebracht sein kann und die die beiden ineinander passenden Kegel- und Planflächenpaare nach außen zu abdeckt.Furthermore, a cap 60 is also provided, for example on the clamping cone 40 or on the Spindle head 18 can be attached and the two matching cone and plane surface pairs to the outside to cover.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist nun folgende:The mode of operation of the arrangement according to the invention is now as follows:

Nach Einsetzen des Werkzeughalters 30 in den Spindelkopf 18 erfolgt die Anpressung der Kegel- und Plananlageflächen 42, 44 gegen die entsprechenden Kegelanschlag- und Plananschlagflächen 50, 52 lediglich unter der Wirkung der Klemmfedern 38. Die Kraft dieser Federn ist nun derart gewählt, daß, im Hinblick auf die geringen Toleranzen der Kegelanlage- und Kegelanschlagflächen 42,50 und deren kurze axiale Länge, eine gewisse plastische Materialverformung in der Größenordnung von wenigen μ so eintritt, daß die Flächen 42, 50 und 44, 52 paarweise satt aneinander anliegen. Damit ist der Werkzeughalter sowohl in axialer als auch radialer Richtung genau zur Achse der Arbeitsspindel 16 ausgerichtet und fixiert.After the tool holder 30 has been inserted into the spindle head 18, the conical and flat contact surfaces are pressed 42, 44 against the corresponding taper stop and plane stop surfaces 50, 52 only below the effect of the clamping springs 38. The force of these springs is now chosen so that, in view of the low tolerances of the cone contact and cone stop surfaces 42.50 and their short axial length, a certain plastic material deformation in the order of magnitude of a few μ occurs in such a way that the surfaces 42, 50 and 44, 52 in pairs lie snugly against one another. This means that the tool holder is both axial and radial direction aligned and fixed exactly to the axis of the work spindle 16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

20 claims:

1. Fastening arrangement for fastening a tool holder in a work spindle, the one tapered in the direction of the work spindle, designed as a short cone clamping cone and a has to this coaxially arranged, vertical plane contact surface, which on the head of the work spindle to fix the working position of the tool holder corresponding counter surfaces, namely a conical stop surface and a flat stop surface are assigned, the tool holder at least one of these mating surfaces can be pressed, characterized in that the plan contact surface (44) of the tool holder is on the the front end of the clamping cone (40) having the smaller outer diameter is located

2. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the slope of the clamping cone (40) is slightly steeper than that of the cone stop surface (50)

3. Fastening arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the slope of the Conical surfaces (40, 50) 1: 4 to 1:15, preferably 1: 7, is.

4. Fastening arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the tool holder (30) and the work spindle (16) are made of chrome argon steel.

5. Fastening arrangement according to one of the preceding Claims, characterized in that to cover the conical stop and plane stop surfaces (50, 52) having the head of the work spindle an annular cover cap (60) is provided.