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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme und einen Werkzeughalter
sowie eine Werkzeugmaschine, die eine Werkzeugaufnahme und einen Werkzeughalter
aufweist.
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Werkzeugmaschinen
verfügen regelmäßig über Werkzeugaufnahmen
für auswechselbare Werkzeughalter. Diese haben den Zweck,
einen einfachen Wechsel der Werkzeuge zu ermöglichen, ohne
dass bei jedem Werkzeugwechsel ein neues Einrichten und Vermessen
der am auswechselbaren Halter montierten Werkzeuge vorgenommen werden muss.
Hierfür ist eine hohe Präzision der Schnittstelle zwischen
Werkzeugaufnahme und Werkzeughalter notwendig. Zudem muss die Schnittstelle
in der Lage sein, die auf das Werkzeug wirkenden Kräfte
in die Werkzeugaufnahme einzuleiten. Hierfür hat es sich bewährt,
an der Werkzeugaufnahme eine Auflagefläche und an dem Werkzeughalter
eine Anlagefläche zur Anlage an der Auflagefläche
der Werkzeugaufnahme vorzusehen. Diese Art Schnittstelle weist insbesondere
dann Schwächen auf, wenn hohe Momente um eine zur Auflagefläche
senkrecht stehende Achse übertragen werden müssen,
wie sie beispielsweise bei der Verwendung angetriebener Werkzeuge auftreten
können.
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Aus
EP 0 780 179 A1 ist
eine Werkzeugfixierung bekannt, die ineinandergreifende Ausrichtelemente
vorsieht, die jeweils an Werkzeughalter und Werkzeugaufnahme befestigt
werden. Nachteilig an dieser Lösung ist der Aufwand bei
der Herstellung einer Werkzeugaufnahme mit derartigen Ausrichtelementen,
die einzeln an der Werkzeugaufnahme befestigt und eingemessen werden
müssen, was insbesondere bei Werkzeugaufnahmen, welche
für die gleichzeitige Verwendung einer Mehrzahl von Werkzeughaltern
bestimmt sind, beispielsweise sogenannte Werkzeugrevolver, einen
hohen Aufwand darstellt. Des Weiteren werden bei dieser Lösung
erhöhte Anforderungen an die Geometrie von Werkzeughalter
und Werkzeugaufnahme gestellt, da das am Werkzeughalter vorgesehene
Ausrichtelement die Stirnseite der Werkzeugaufnahme übergreifen muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnittstelle zwischen
der Werkzeugaufnahme und dem Werkzeughalter zu schaffen, die eine
Reduzierung der Werkzeugwechsel sowie Einrichtezeiten bei gleichzeitig
hoher Präzision sowie hohen übertragbaren Kräften
und Drehmomenten ermöglicht und darüber hinaus
eine Kompatibilität zu bereits vorhandenen Werkzeughaltern
gewährleistet.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch eine Werkzeugaufnahme mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, ein Fixierelement mit den Merkmalen des Anspruchs 11,
einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und eine
Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch mindestens zwei paarige Ausnehmungen gelöst,
die paarig angeordnet sind und zwischen sich einen Bereich der Auflagefläche
einschließen und in diesen über abgeschrägte
Flanken übergehen. Die abgeschrägten Flanken sind
dabei derart gestaltet, dass paarig am Werkzeughalter vorgesehene
Gegenelemente an den abgeschrägten Flanken angreifen können.
Vorzugsweise sind die abgeschrägten Flanken so bearbeitet,
dass ein spielfreier Eingriff der Gegenelemente ermöglicht
wird.
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Vorzugsweise
verlaufen die Ausnehmungen von einer Kante der Werkzeugaufnahme
in die Auflagefläche, wobei die Ausnehmungen zur Kante
hin offen gestaltet sind, d. h. durch die Kante der Auflagefläche
ergibt sich auch der Abschluss der abgeschrägten Flanken,
die vorzugsweise bündig mit der Kante der Werkzeugaufnahme
ein freies Ende aufweisen. Freies Ende bedeutet in diesem Zusammenhang,
dass die durch die abgeschrägte Flanke gebildete Fläche
endet, ohne dass sich an die abgeschrägte Flanke eine Kontur
anschließt, die das Anliegen eines Gegenelements an die
abgeschrägte Flanke behindern würde, wenn sich
das anliegende Gegenelement über den Abschluss der abgeschrägten
Flanke an der Kante der Werkzeugaufnahme hinaus erstreckt.
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Vorteilhafterweise
weisen die Ausnehmungen eine vorzugsweise gemeinsame Haupterstreckungsrichtung
auf, aus der sich ein paralleler Verlauf der abgeschrägten
Flanken ergibt. Die paa rigen Ausnehmungen können dabei
Ausbauchungen ihrer Kontur in der Ebene der Auflagefläche
aufweisen, die aufeinander zu gerichtet sind und vorzugsweise quer zur
Haupterstreckungsrichtung der paarigen Ausnehmungen verlaufen. Vorzugsweise
befinden sich diese Ausbauchungen an den Enden der Ausnehmungen. Dadurch
entsteht durch die Ausbildung der Ausbauchungen ein Abschluss der
abgeschrägten Flanken, der analog zum Abschluss der abgeschrägten
Flanken an den Kanten der Werkzeugaufnahme das Anliegen einer sich über
den Abschluss der abgeschrägten Flanken hinaus erstreckenden
Gegenfläche ermöglicht. Ein solcher Abschluss
der Flanken ist ebenfalls im Hinblick auf eine hochgenaue Bearbeitung
der Flanken als Passfläche vorteilhaft. Auch wenn diese
nur im Bereich der als Passfläche vorgesehenen abgeschrägten
Flanken vorgenommen werden muss, so ist im Hinblick auf Verschmutzungen und
ein möglichst einfaches Reinigen der Ausnehmungen eine
abgeschrägte Gestaltung der gesamten Kontur der Ausnehmungen
im Bereich des Übergangs zwischen Auflagefläche
und Ausnehmung vorteilhaft.
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Zusätzlich
zu den erfindungsgemäßen Ausnehmungen können
weitere, aus dem Stand der Technik bereits bekannte Schnittstellenelemente
vorgesehen sein, beispielsweise Aufnahmen für VDI-Schaftwerkzeuge
sowie VDI-Schaftwerkzeughalter oder Gewindebohrungen für
die Aufnahme von Werkzeughaltern oder Werkzeugen in Flanschausführung,
welche die weitere Verwendung bestehender Werkzeuge und Werkzeughalter
ermöglichen, was insbesondere dadurch ermöglicht
ist, dass die erfindungsgemäß vorgesehenen Ausnehmungen
die Anlage bestehender Werkzeuge oder Werkzeughalter an der Auflagefläche
nicht beeinträchtigen.
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Erfindungsgemäß sind
ebenfalls Fixierelemente vorgesehen, die an einem bestehenden Werkzeughalter
angebracht werden können. Diese werden vorzugsweise über
formschlüssige Verbindungen, beispielsweise durch Verschraubungen,
mit den Werkzeughaltern verbunden und weisen zwei Gegenelemente
auf, die aus der Ebene der Anlagefläche des Werkzeughalters
im an den Werkzeughalter montierten Zustand des Fixierelements hervortreten und
an ihren einander zugewandten Seiten Schrägflächen
aufweisen, die geeignet sind, einen Formschluss mit den abgeschrägten
Flanken an der Werkzeugaufnahme herzustellen, wobei die hervortretenden
Bereiche der Gegenelemente in die Ausnehmungen eingreifen. Dabei
wirkt sich insbesondere vorteilhaft aus, dass sich entlang der Erstreckungsrichtung der
Ausnehmungen aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung
der abgeschrägten Flanken ein Toleranzbereich für
die axiale Positionierung des Fixierelements relativ zur Werkzeugaufnahme
entlang der Haupterstreckungsrichtung der Ausnehmungen ergibt. Dies
ermöglicht eine größere Auswahlfreiheit bei
der Wahl der Abmessungen des Werkzeughalters in der Haupterstreckungsrichtung
der Ausnehmungen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 näher
erläutert.
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1 – zeigt
eine beispielhafte erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme,
die beispielhaft als Werkzeugrevolver ausgeführt ist,
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2 – zeigt
einen beispielhaften Werkzeughalter mit beispielhaften erfindungsgemäßen
Fixierelementen,
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3 – zeigt
beispielhaft die Verbindung einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Werkzeugaufnahme mit einem Werkzeughalter unter Verwendung eines
beispielhaften erfindungsgemäßen Fixierelements.
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Die
beispielhafte Werkzeugaufnahme 1 ist als Sternrevolver
ausgeführt und kann über ihren Flansch 2 mit
der nicht dargestellten Schaltwelle verbunden werden. Sie weist
eine Mehrzahl Auflageflächen 3 für die
Anlage verschiedener Werkzeuge oder Werkzeughalter auf. Die Auflageflächen 3 weisen
die erfindungsgemäßen paarig angeordneten Ausnehmungen 6 auf,
welche sich von der Kante der Werkzeugaufnahme 1 paarig
parallel verlaufend in die Auflagefläche 3 erstrecken.
Dadurch umschließen die Ausnehmungen 6 einen Bereich 8 der
Auflagefläche 3, wobei der Übergang zwischen
dem Bereich 8 und den Ausnehmungen 6 durch die
abgeschrägten Flanken 9 gebildet wird. Im gezeigten
Beispiel weisen die Auflageflächen 3 an der gegenüberliegenden
Kante ein weiteres Paar erfindungsgemäßer Ausnehmungen 7 auf,
welche spiegelsymmetrisch zu den Ausnehmungen 6 ausgebildet
sind. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform wird eine
um 180° versetzte Aufnahme der Werkzeughalter ebenfalls
ermöglicht.
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Die
abgeschrägten Flanken 9 enden zum einen an der
Kante der Werkzeugaufnahme 1 und zum anderen mit ihrem
Endbereich 9' an Ausbauchungen 6' der Kontur der
Ausnehmungen 6, die aufeinander zu gerichtet sind. Der Übergang
zwischen der Auflagefläche 3 und den Ausnehmungen 6 ist
im gezeigten Beispiel auch außerhalb der abgeschrägten
Flanken 9 als abgeschrägter Übergang
gestaltet. Die beispielhafte Werkzeugaufnahme 1 weist Bohrungen 4 für
die Aufnahme von VDI-Schaftwerkzeugen bzw. VDI-Schaftwerkzeughaltern
auf, die im Zentrum der Anlagefläche 3 angeordnet
sind, wobei der Mittelpunkt der Bohrungen 4 auf den Symmetrieachsen der
paarigen Anordnung der Ausnehmungen 6 bzw. 7 liegt.
Zudem weist die beispielhafte Werkzeugaufnahme 1 Gewindebohrungen 5 auf,
die zur Aufnahme von Werkzeughaltern oder Werkzeugen in Flanschausführung
geeignet sind und im gezeigten Beispiel mit den Symmetrieachsen
ihrer Anordnung ebenfalls auf den Symmetrieachsen der Anordnung der
Ausnehmungen 6 bzw. 7 liegen. Zudem weist die beispielhafte
Werkzeugaufnahme 1 Bohrungen 10 auf, in welche
die nicht dargestellten Spannelemente für die Schaftwerkzeuge
eingesetzt werden können.
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Das
beispielhafte erfindungsgemäße Fixierelement 14 kann
durch Verschraubungen an einem Werkzeughalter 15 angebracht
werden. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Werkzeughalter 15 um
einen Werkzeughalter mit VDI-Spannschaft 11 für angetriebene
Werkzeuge, die in der Bohrung 12 der Werkzeugspindel 13 eingespannt
werden können. Der Antrieb der Werkzeuge erfolgt dabei über
eine Welle 19 in dem Spannschaft 11, die über
ein Antriebsritzel 20 zur Ankopplung an eine maschinenseitige
Antriebsvorrichtung verfügt.
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Das
beispielhafte Fixierelement 14 weist zwei Gegenelemente 17 auf,
die im gezeigten Beispiel einstückig mit dem Fixierelement 14 ausgeführt sind
und in Richtung der Werkzeugaufnahme 1 aus der Ebene der
Anlagefläche 16 des Werkzeughalters 15 hervorstehen.
Die Gegenelemente 17 weisen an ihren einander zugewandten
Seiten Schrägflächen 18 auf, die dafür
geeignet sind, an den abgeschrägten Flanken 9 anzuliegen
und so einen Formschluss herzustellen, der insbesondere Verdrehungen
des Werkzeughalters 15 um die Schaftachse entgegenwirkt.
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Bei
dem beispielhaft gezeigten Fixierelement 14 in Verbindung
mit der beispielhaft gezeigten Werkzeugaufnahme 1 kann
die Breite der verwendeten Werkzeughalter 15 in Richtung
der Haupterstreckungsrichtung X variiert werden, da es aufgrund der Gestaltung
der Enden der abgeschrägten Flanke 9 möglich
ist, dass die Schrägflächen 18 der Gegenelemente 17 nur
mit einer Teilüberlappung in Haupterstreckungsrichtung
X an den abgeschrägten Flanken 9 angreifen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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