DE202019102966U1

DE202019102966U1 - Werkzeugadapter

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Publication number: DE202019102966U1
Application number: DE202019102966.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-26
Filing date: 2019-05-26
Publication date: 2020-08-27
Anticipated expiration: 2029-05-27

Abstract

Werkzeugadapter, ausgebildet zur Aufnahme rotierender spanabhebender Werkzeuge, wie Bohrer, Fräser oder dergleichen, sowie zur lösbaren und austauschbaren Befestigung an der Werkzeugaufnahme (13) einer Werkzeugmaschine, ausgestattet mit einem Bund (4), an dem eine senkrecht zur Rotationsachse (11) ausgerichtete Plananlage (16) vorhanden ist, die im montierten Zustand mit einer an der Werkzeugaufnahme (13) ausgebildeten, ebenfalls planen Anlagefläche (18) unter Vorspannung in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass
- in Richtung zur Werkzeugaufnahme (13) auf den Bund (4) folgend zunächst ein erster Zylinderabschnitt (6), danach ein Kegelabschnitt (7) und danach ein zweiter Zylinderabschnitt (8) vorhanden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugadapter bzw. auf ein Werkzeughalter-System, ausgebildet zur Aufnahme eines, in der Regel, rotierenden spanabhebenden Werkzeuges, wie Bohrer, Fräser oder dergleichen, und zur lösbaren und austauschbaren Befestigung gemeinsam mit dem Werkzeug an der Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine. So dient der Werkzeugadapter zur Anpassung von Werkzeugen unterschiedlicher Art, Form und Größe an normierte maschinenseitige Werkzeugaufnahmen, insbesondere von Werkzeug automaten.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugadaptern dieser Gattung ist werkzeugseitig beispielsweise eine Einspannung mittels Schaft vorgesehen, während maschinenseitig ein sich konisch verjüngender Kegelabschnitt vorhanden ist, der im montierten Zustand in einen an der Werkzeugaufnahme ausgebildeten Hohlkegel eingreift. Die zwecks Drehmomentübertragung erforderliche drehfeste Verbindung zwischen Werkzeugaufnahme und Werkzeugadapter erfolgt beispielsweise durch senkrecht zur Rotationsachse in beide Baugruppen eingebrachte Bohrungen, in die Spannbolzen eingesetzt werden, mit denen eine hinreichend feste, jedoch bedarfsweise lösbar Verbindung erzielbar ist.
Ein Werkzeugadapter der Art, welcher auch die nachfolgend darzustellende Erfindung zuzuordnen ist, ist in EP 1 768 808 B1 beschrieben. Charakteristisch an diesem Werkzeugadapter ist ein werkzeugseitig an den Kegelabschnitt angrenzender Bund mit einer senkrecht zur Rotationsachse ausgerichteten Plananlage, die im montierten Zustand mit einer an der Werkzeugaufnahme ausgebildeten planen Anlagefläche unter Vorspannung in Kontakt steht.
Außerdem weist dieser Werkzeugadapter in Richtung zur Werkzeugaufnahme gesehen einen auf den Bund und den Kegelabschnitt folgenden Zylinderabschnitt auf, wobei die Umfangsflächen von Zylinderabschnitt und Kegelabschnitt im montierten Zustand möglichst spielfrei an entsprechend korrespondierenden Innenflächen der Werkzeugaufnahme anliegen.
Mit diesen Ausgestaltungen wird erreicht, dass beim Zerspanungsprozess auf das Werkzeug und den Werkzeugadapter wirkende Querkräfte weitgehend über die Werkzeugaufnahme in die Maschine abgeleitet werden, um zu verhindern, dass die Rotationsachsen von Werkzeugadapter und Werkzeugaufnahme gegeneinander verkippen und nicht mehr fluchten, was Fertigungsungenauigkeiten zur Folge hätte.
Allerdings besteht bei den zunehmend hohen Drehzahlen moderner spanabhebender Werkzeugmaschinen und der dadurch bedingten extremen Querkräfte trotzdem noch die Gefahr des Verkippens von Werkzeugadapter und Werkzeugaufnahme gegeneinander.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugadapter so zu verbessern, dass sowohl die Fluchtung seiner Rotationsachse relativ zur Rotationsachse der Werkzeugaufnahme auch beim Auftreten sehr hoher Querbelastungen erhalten bleibt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe sieht vor, dass bei einem Werkzeugadapter der vorbeschriebenen Art in Richtung zur Werkzeugaufnahme gesehen auf den Bund folgend zunächst ein Zylinderabschnitt, danach ein Kegelabschnitt und danach ein zweiter Zylinderabschnitt in jeweils konzentrischer Ausrichtung angeordnet sind.
Die Querschnitte der Zylinderflächen und des Kegels sind in vorteilhafter Ausführung jeweils kreisrund, wobei der Durchmesser des zweiten Zylinderabschnittes infolge des sich in dieser Richtung verjüngenden Kegels kleiner ist als der des ersten Zylinderabschnittes. Dabei dient der zweite Zylinderabschnitt vorteilhaft als Führungselement beim manuellen oder maschinellen Einfügen des Werkzeugadapters in die Werkzeugaufnahme.
In verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung können

- zwecks Drehmomentübertragung zwischen Werkzeugaufnahme und Werkzeugadapter in den Bund Bohrungen für Spannbolzen oder, vorzugsweise, im Bereich zwischen Bund und erstem Zylinderabschnitt ein ovaler oder polygoner Querschnittsbereich vorgesehen sein, und/oder
- in Richtung der Werkzeugaufnahme auf den zweiten Zylinderabschnitt folgend ein Widerlager mit Anzugsbolzen vorgesehen sein.

Weitere alternativen Ausführungen der Erfindung sehen vor, dass werkzeugseitig beginnend

- die Bereiche für die Aufnahme des Werkzeuges, der Bund, ein polygoner Querschnittsbereich, der erste Zylinderabschnitt, der Kegelabschnitt, der zweite Zylinderabschnitt und ein Widerlager mit Anzugsbolzen einstückig monolithisch ausgeführt sind, oder
- die Bereiche bis einschließlich des zweiten Zylinderabschnitts einerseits und der Bereich des Widerlagers mit Anzugsbolzen andererseits als separate Baugruppen einstückig monolithisch ausgeführt und bedarfsweise miteinander verbindbar sind.

In gesonderten Ausführungen des Werkzeugadapters kann die werkzeugseitige Aufnahmeöffnung entweder zur Aufnahme eines Werkzeuges oder auch zur Aufnahme eines weiteren Werkzeugadapters ausgebildet sein, so dass für bestimmte Anwendungsfälle zwei oder mehr Werkzeugadapter kaskadenartig aufeinander folgend angeordnet werden können.
In den Erfindungsgedanken eingeschlossen ist ein Werkzeughalter-System, bevorzugt für Werkzeugmaschinen mit rotierenden spanabhebenden Werkzeugen, umfassend

- einen Werkzeugadapter mit den vorbeschriebenen Merkmalen, und
- eine Werkzeugaufnahme als Pendant zu besagtem Werkzeugadapter mit zu dessen Merkmalen korrespondierender Form- und Merkmalgestaltung, insbesondere die Plananlage, die Mittel zur Drehmomentübertragung, die beiden Zylinderabschnitte und, falls vorhanden, das Widerlager betreffend.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, welches die Erfindung nicht einschränkt, näher erläutert. Die zugehörige 1 zeigt den Längsschnitt durch einen beispielhaft dargestellten Werkzeugadapter 1 im montierten Zustand mit einer ebenfalls beispielhaft dargestellten Werkzeugaufnahme 3, gleichfalls im Längsschnitt.
Der Werkzeugadapter 1 verfügt über eine Aufnahmebohrung 2 für den Schaft eines rotierenden spanabhebenden Werkzeuges, etwa eines Fräser (zeichnerisch nicht dargestellt), der mittels Klemmschraube 3 im Werkzeugadapter 1 arretierbar ist. Von der Aufnahmebohrung 2 beginnend weist der Werkzeugadapter 1 weiterhin einen Bund 4, einen polygonen Querschnittsbereich 5, einen ersten Zylinderabschnitt 6, einen Kegelabschnitt 7, einen zweiten Zylinderabschnitt 8 und ein Widerlager 9 mit Anzugsbolzen 10 auf.
Der Werkzeugadapter 1 ist mit allen Bereichen einstückig monolithisch ausgeführt.
Konzentrisch zu seiner Rotationsachse 11 ist der Werkzeugadapter 1 in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Bohrung 12 für die Kühlmittelzufuhr versehen.
Zur Verwendung des Werkzeugadapters 1 an einer Werkzeugmaschine erfolgt sein Einfügen in achsialer Richtung in die Werkzeugaufnahme 13, die ihrerseits beispielsweise in eine Spindel der Werkzeugmaschine oder in die Aufnahmebohrung eines Werkzeugrevolvers eingefügt werden kann und so maschinenseitig mit drehmomenterzeugenden und -übertragenden Getriebegliedern in Verbindung steht (zeichnerisch nicht dargestellt).
Mit dem Einfügen des Werkzeugadapters 1 in die Werkzeugaufnahme 13 kommt der polygone Querschnittsbereich 5 des Werkzeugadapters 1 mit einem in der Werkzeugaufnahme 13 korrespondierend, also ebenfalls polygon ausgebildeten Querschnittsbereich in Eingriff, so dass eine drehfeste Verbindung entsteht.
Eine Spannvorrichtung 14, die mit Greifelementen 15 den Anzugsbolzen 10 hintergreift und damit den Werkzeugadapter 1 in achsialer Richtung gegen die Werkzeugaufnahme 13 verspannt, sorgt dafür, dass die am Bund 4 vorgesehene, senkrecht zur Rotationsachse 13 ausgerichtete Planfläche 16 mit einer stirnseitig angeordneten planen Anlagefläche 18 der Werkzeugaufnahme 13 und der erste Zylinderabschnitt 6, der Kegelabschnitt 7 und der zweite Zylinderabschnitt 8 mit jeweils in der Werkzeugaufnahme 13 kompatibel ausgebildeten Flächen spielfrei in Kontakt kommt.
Die betreffenden Kontaktflächen sind in 1 durch größere Strichstärke kenntlich gemacht. Mit der Anzahl, Ausrichtung und Positionierung dieser Kontaktflächen einschließlich der mittels der Greifelementen 15 auf den Anzugsbolzen 10 ausgeübten Spannkraft wird erfindungsgemäß erreicht, dass die Fluchtung der Rotationsachse 11 des Werkzeugadapters 1 mit der Rotationsachse 17 der Werkzeugaufnahme 13 auch beim Auftreten sehr hoher Querbelastungen während eines Zerspanungsprozesses erhalten bleibt und somit eine hohe Fertigungsgenauigkeit gewährleistet ist.
Die Werkzeugaufnahme 13, welche, wie weiter vorn schon genannt, in der Regel in einer Spindel einer Werkzeugmaschine aufgenommen ist, kann in einer alternativen Ausführung selbst Teil der Spindel der Werkzeugmaschinen sein.
In den Erfindungsgedanken eingeschlossen sind weitere, in der 1 nicht schematisch dargestellte, Ausführungen. So ist nach einer dieser Ausführungen der ovale oder polygone Querschnittsbereich maschinenseitig nach dem ersten Zylinderabschnitt 6 angeordnet. Nach einer weiteren dieser Ausführungen kann der ovale oder polygone Querschnittsbereiche vor und nach dem ersten Zylinderabschnitt 6 angeordnet sein; oder nach einer weiteren dieser Ausführungen ist der ovale oder polygone Querschnittsbereich vor und/oder nach dem zweiten Zylinderabschnitt 8 angeordnet.
Der erfindungsgemäße Werkzeugadapter ist zwar in der Regel für die Verwendung mit rotierenden spanabhebenden Werkzeugen vorgesehen, kann aber auch dort verwendet werden, wo das Werkzeug steht, also nicht rotiert, und die für das Abtrennen eines Spans vom zu bearbeitende Werkstück notwendige Bewegung, welche in der Regel eine Rotation und/oder Translation ist, vom Werkstück ausgeführt wird.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeugadapter
2: Aufnahmebohrung
3: Klemmschraube
4: Bund
5: polygoner oder ovaler Querschnittsbereich
6: Zylinderabschnitt
7: Kegelabschnitt
8: Zylinderabschnitt
9: Widerlager
10: Anzugsbolzen
11: Rotationsachse (von Pos.1)
12: Bohrung
13: Werkzeugaufnahme
14: Spannvorrichtung
15: Greifelemente
16: Plananlage (Planfläche, maschinenseitig an Pos.4)
17: Rotationsachse (von Pos. 13)
18: plane Anlagefläche (stirnseitig an Pos. 13, werkzeugseitig)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1768808 B1 [0003]

Claims

Werkzeugadapter, ausgebildet zur Aufnahme rotierender spanabhebender Werkzeuge, wie Bohrer, Fräser oder dergleichen, sowie zur lösbaren und austauschbaren Befestigung an der Werkzeugaufnahme (13) einer Werkzeugmaschine, ausgestattet mit einem Bund (4), an dem eine senkrecht zur Rotationsachse (11) ausgerichtete Plananlage (16) vorhanden ist, die im montierten Zustand mit einer an der Werkzeugaufnahme (13) ausgebildeten, ebenfalls planen Anlagefläche (18) unter Vorspannung in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass - in Richtung zur Werkzeugaufnahme (13) auf den Bund (4) folgend zunächst ein erster Zylinderabschnitt (6), danach ein Kegelabschnitt (7) und danach ein zweiter Zylinderabschnitt (8) vorhanden sind.
Werkzeugadapter nach Anspruch 1, bei dem die Zylinderabschnitte (6, 8) und der Kegelabschnitt (7) kreisrund und konzentrisch ausgebildet sind.
Werkzeugadapter nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwecks Drehmomentübertragung von der Werkzeugaufnahme (13) auf den Werkzeugadapter (1) zwischen dem Bund (4) und dem erstem Zylinderabschnitt (6) ein ovaler oder polygoner Querschnittsbereich (5) vorgesehen ist.
Werkzeugadapter nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem zwecks achsialer Vorspannung gegen die Werkzeugaufnahme (13) an den zweiten Zylinderabschnitt (8) anschließend ein Widerlager (9) mit Anzugsbolzen (10) vorhanden ist.
Werkzeugadapter nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem in alternativen Ausführungen - die Bereiche mit der Aufnahmebohrung (2) und dem Bund (4), der polygone Querschnittsbereich (5), der erste Zylinderabschnitt (6), der Kegelabschnitt (7), der zweite Zylinderabschnitt (8) und das Widerlager (9) mit dem Anzugsbolzen (10) einstückig monolithisch ausgeführt sind, oder - die Bereiche bis einschließlich des zweiten Zylinderabschnitts (8) und der Bereich des Widerlagers (9) mit dem Anzugsbolzen (10) als separate Baugruppen jeweils einstückig monolithisch ausgeführt und bedarfsweise miteinander verbindbar sind.
Werkzeugadapter nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem anstelle der Aufnahmebohrung (2) für ein Werkzeug eine Aufnahmeöffnung für einen weiteren Werkzeugadapter (1) vorgesehen ist, so dass zwei oder mehr Werkzeugadapter (1) kaskadenartig aufeinander folgend anordenbar sind.
Werkzeughalter-System, bevorzugt für Werkzeugmaschinen mit spanabhebenden Werkzeugen, vorzugweise mit rotierenden Werkzeugen, umfassend - einen Werkzeugadapter (1) mit den in wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6 beschriebenen Merkmalen, und - eine Werkzeugaufnahme (13) als Pendant mit zu den Merkmalen des Werkzeugadapters (1) korrespondierender Form- und Merkmalgestaltung, insbesondere die Plananlage (16), den polygonen Querschnittsbereich (5), die beiden Zylinderabschnitte (6, 8) und das Widerlager (9) mit Anzugsbolzen (10) betreffend.