DE2056683B2 - Futter zur Aufnahme von zylindrischen Werkzeugschaften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Futter zur Aufnahme von zylindrischen Werkzeugschäften mit das Passungsspiel zwischen der zylindrischen Aufnahmebohrung des Futterkörpers bzw. der Spindel und dem eingeführten Werkzeugschaft überbrückenden, in einem Kugelkäfig angeordneten Kugeln.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 402 197 ist ein Futter der eingangs genannten Art bekanntgeworden, in dessen Aufnahmebohrung ein mit Kugelreihen bestückter Käfig angeordnet ist. Die Kugeln dieses Käfigs sind zum Halten eines eingeführten Werkzeugschaftes vorgesehen. Die Passung zwischen den zusammenwirkenden Teilen — Werkzeugschaft, Kugeln, Aufnahmebohrung — entspricht dabei einem negativen Spiel. Femer sind Mittel vorgesehen, durch die der Werkzeugschaft stets in der gleichen Winkellage zur Längsachse des Werkzeugs im Futter gehalten wird.

Das bekannte Futter weist eine Reihe von Vorteilen auf. Es ist beispielsweise die Arbeitsgenauigkeit bei seiner Verwendung mit Ausbohrwerkzeugen und Bohrstangen außerordentlich gut. Schmutz und kleine Fremdkörper, die des öfteren beim Werkzeugwechsel zwischen den Werkzeugschaft und die Aufnahmebohrung eindringen, vermögen die Genauigkeit der Bearbeitung nicht zu beeinträchtigen. Weiterhin ist der Einfluß von Schlag in der Werkzeuglängsachse deshalb ohne nachteilige Auswirkung auf die Arbeitsgenauigkeit, weil das Werkzeug stets in der gleichen Winkellage in der Aufnahmebohrung gehalten wird.

Die Wiederholbarkeit der Werkzeughalterung, d. h. die Lagegenauigkeit einer Werkzeugschneide in bezug auf die Arbeitsspindel nach mehrfachem Werkzeugwechsel, ist bei der bekannten Werkzeugaufnahme sehr zufriedenstellend.

Das bekannte Futter ist aber auch mit Nachteilen behaftet.

Durch das Einführen des Werkzeugschaftes in die Aufnahmebohrung wandern die Kugeln und der die S Kugeln tragende Käfig in Einrichtungsrichtung in die Aufnahmebohrung hinein. Dies hat zur Folge, daß der Werkzeugschaft im aufgenommenen Zustand nicht in seiner gesamten Länge von Kugeln umschlossen ist und die erste Kugelreihe einen bestimmten Abstand hinter der Vorderkante der Aufnahmebohrung zurückliegt Werden Werkzeuge aufgenommen, bei deren Einsatz starke radiale Kräfte auf den Schaft wirken, wie z. B. bei Fräsern, so ist die Stabilität der bekannten Werkzeugaufnahme nicht befriedi-

'5 gend. Ferner wird durch dr.s Wandern der Kugeln beim Einführen des Werkzeugschaftes Auskraglänge des Werkzeuges, d. h. die Länge von Werkzeugspitze bis zum vorderen Punkt der Aufnahmebohrung unnötig vergrößert.

Ferner zeigt die USA.-Patentschrift 3 120 765 eine justierbare Werkzeughalterung, bei der eine exzentrische Lagerbüchse, die zwischen Kugellagern angeordnet ist, gegenüber dem Werkzeugschaft über einer Gehäusel achse verstellt werden kann. Der Werkzeugschaft weist eine Schulter auf. die mit einer kegelförmigen Fläche versehen ist. Diese Fläche kommt zur Anlage gegen eine entsprechende konische Ringfläche der Lagerbuchse. Die Anlage zwischen der Schulter des Werkzeugschaftes und der exzentrischen Lagerbuchse bewirken Druckfedern.

Auf Grund de: Abmessungen der anliegenden konischen Flächen des Werkzeugschaftes sowie der Tatsache, daß die Anlage durch Federdruck erzeugt wird, erscheint es ausgeschlossen zu sein, daß sich der Werkzeugschaft bei starker Belastung an der konischen Fläche abstützen kann. Ferner besteht die Gefahr, daß die Federn auf Grund vcn Schmutzteilchen nicht in der Lage sind, die konischen Flächen hinreichend fest ineinanderzupressen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verbindung zwischen Werkzeugschaft und Futter über die gesamte eingeführte Länge des Werkzeugschaftes, insbesondere aber auch in größtmöglicher Nähe der Werkzeugschneide vorzusehen. Darüber hinaus soll ein äußerst kurzer Einführweg zum Festspannen des V/erkzeugschaftes ausreichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Aufnahmebohrung mit Ringnuten versehen ist, die in dem axialen Abstand der Kugelumfangsreihen entsprechenden axialen Abstand angeordnet sind und daß zwischen der tragenden Wandung und der Stirnfläche des Futterkörpers bzw. die Spindel ein kurzer konischer Teil zur Aufnahme des entsprechenden Kurzkegels des Werkzeugschaftes vorgesehen ist

Die Unterbrechung der tragenden Wandung der Aufnahmebohrung verkürzt den erforderlichen Einfahrweg des Kugelkäfigs, und der konische Teil in der Aufnahmebohrung schafft in Verbindung mit dem Kurzkegel am Werkzeugschaft eine feste Verbindung in größtmöglicher Nähe der Werkzeugschneide. Durch diese Maßnahmen ist das Futter nach der Erfindung insbesondere für Werkzeugmaschinen mit automatischem Werkzeugwechsel geeignet, da es gegen Schmutz nahezu unempfindlich ist und außerdem größte Stabilität aufweist. Bekanntlich werden bei solchen Werkzeugwechslern von der gleichen Arbeitsspindel hintereinander eine Vielzahl ver-

3 4

schiedener Werkzeuge aufgenommen. Die Werkzeug- Aufnahmebohrung 2 zylinderförmig ausgeführt und aufnahme der Werkzeugwechsler muß deshalb so be- weist eine Reihe von Kugeln 26 auf. die auf gleichem schaffen sein, daß auch bei längerer Betriebsdauer Teilkreisdurchmesser liegen. Die Kugeln 26 sind in und ungünstigen Bedingungen durch den Werkzeug- Reihen auf dem Umfang des Kugelkäfigs gldchförwechsel sowie durch teilweise stärkere Belastung 5 mig verteilt. Die Druckfeder 5 drückt den Kugell'ädurch Schnittkräfte bei Schrupparbeiten keine Beein- fig 4 gegen den Anschlagring 27. solange kein Werkträchtigung der Aufnahme für Schlichtarbeiten. wie zeugschaft 15 eingeführt ist.

Passungsdrehen mit Bohrstangen, eintreten darf. Diese Situation ν ird in der unteren Hälfte der Fi-

Zwar beschreibt die USA.-Patentschrift 3 521896 gur dargestellt. Dabei befinden sich die Kugeln 26 bereits eine Werkzeughalterausführung, bei der die io des Kugelkäfigs 4 den Ringnuten ?·5 gegenüber. He-Wandung der Aufnahmebohrung durch eine Abstu- gen also an der tragenden Wandung 28 der Aufnahfung im Durchmesser unte irochen ist. wobei die mebohrung 2 nicht an. Da aber die Anzahl der Ring-Aufnahmebohrung die in einem Käfig gehaltenen nuten um eins geringer ist als die Anzahl der Kugel-Kugeln trägt. Jedoch ist in unmittelbarer^Nälie der reihen des Kugelkäfigs 4. Hegen die Kugeln 26 derje-Schneide keine Abstützung des Werkzeugschaftes 15 nigen Kugelreihe, die sich am weitesten innerhalb der vorgesehen. Wegen des Fehlens eines Kurzkegels wie Aufnahmebohrung 2 befindet, an der tragenden bei der Erfindung dürfte die bekannte Werkzeug- Wandung 28 an.

halterausführung einem Werkzeugschaft nicht den- Wird nun der zylindrische Werkzeugschaft 15 in

selben Halt bieten. Ferner ist bei der bekannten Ein- die Aufnahmebohrung 2 oder, besser gesagt, in den richtung von Nachteil, daß etliche Kugeln des Kugel- 20 Kugelkäfig 4 eingeführt, so nimmt er diesen erst in käfigs in Reihe angeordnet sind und beim Festspann- dem Augenblick mit, wenn sein vorderes Ende die prozeß dieselbe Bahn in der Aufnahmebohruns ent- letzte sich an der tragenden Wandung 28 abstütlanglaufen. Dadurch können sehr leicht Riefen ent- zende Kugelreihe erreicht. In diesem Augenblick steht.·", die den Sitz des Werkzeugschaftes in dem setzt sich der Kugelkäfig 4 in Richtung auf das AufFutter beeinträchtigen. " 25 nahmebohrungsende 7 gegen die Kraft der Feder 5 in In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Bewegung. Die bisher nicht tragenden Kugeln 26 des Erfindung ist die Anzahl der Ringnuten um ein¹= klei- Kugelkäfigs 4 gelangen dabei über diejenige Schulter ner als die Anzahl der Kugelumfangsreihen, wobei der jeweilig gegenüberliegenden Ringnut hinweg, die eine, vorzugsweise die dem Ende der Aufnahmeboh- dem Aufnahmebohrungsende 7 zugewandt ist, und rung nächstliegende Kugelreihe in der Leerstellung 30 stützen sich dabei an der tragenden Wandung 28 ab. des Kugelkäfigs an der tragenden Wandung der Auf- Zwischen dieser tragenden Wandung 28, den Kugeln nahmebohrur.g anliegt. 26 und dem Werkzeugschaft 15 ist ein Preßsitz vor-

Der Abrollweg der Kugeln des Kugelkäfigs gesehen.

braucht bei dieser Weiterbildung nur etwa von der Da die Kugeln 26 jeweils nur aus ^ern Bereich der

Größenordnung der Kugeldurchmesser zu sein. Es 35 ihnen jeweils gegenüberliegenden Ringnut 25 herausgenügt, zur festen Halterung des Werkzeugschaftes, gebracht werden müssen, beträgt die zu einer festen wenn die den Ringnuten gegenüberstehenden Kugeln Halterung notwendige Abrollstrecke der Kugeln 26 die in Richtung des Aufnahmebohiungsendes liegen- nur wenige Millimeter. Nach dem Einfahren des den Ringnutenschultern um wenige Millimeter über- Werkzeugschaftes 15 in die Aufnahmebohrung 2 schritten haben. 40 wird der Anker 16 abgezogen. Dadurch ist ein Her-

Die Erfindung wird im folgenden durch eine Aus- ausfallen des Werkzeugschaftes aus dem Futter nicht führungsform an Hand der Zeichnung erläutert. Die mehr möglich.

Figur zeigt ein Futter nach der Erfindung, dessen Die Tatsache, daß sich durch die Kugeln eine

Aufnahmebohrung mit Ringnuten versehen ist. Preßpassung zwischen Werkzeugschaft 15 und Auf-

Das Futter nach der Figurenbeschreibung befindet 45 nahmebohrung 2 erzielen läßt, ist in weiterer Ausgesich am freien Ende einer Arbeitsspindel 1. Es ist mit staltung der Erfindung auch für folgende Maßnahme eine: Aufnahmebohrung 2 versehen und weist an sei- anwendbar:

ner Stirnseite zwei sich diametral gegenüberliegende Durch die Preßpassung wirken Radialkräfte auf

Nuten 3 auf. In der Aufnahmebohrung 2 ist ein Ku- die Aufnahmebohrung 2 der Arbeitsspindel 1 und begelkäfig 4 axial verschiebbar untergebracht, der von 50 wirken eine Verformung der Arbeitsspindel 1 in der einer Druckfeder 5 gegen einen Anschlagring 27 ge- Art, daß der Außendurchmesser der Arbeitsspindel 1 drückt wird. Die Druckfeder 5 stützt sich an dem in dem Bereich, in dem Kugeln in der Aufnahmeboh-Aufnahmebohrungsende 7 ab. Der erwähnte An- rung 2 zur Anlage gekommen sind, größer wird. Dies Schlagring 27 befindet sich unmittelbar an der Öff- führt zu einer Verringerung des Lagerspiels der Arnung 8 der Aufnahmebohrung 2, 55 beitsspindel 1,

In die Aufnahmebohrung 2 sind Ringnuten 25 ein- Da für verschiedenartige Werkzsuge unterschiedgearbeitet. Im Bereich der Nuten 3 ist ein konischer liehe Forderungen und Bedingungen an die Spindel-Abschnitt 18 vorgesehen, der mit dem Kurzkegel 19 lagerung gestellt werden — z. B. hohe Drehzahlen, des Werkzeugschaftes 15 zusammenwirkt. Nuten- hohe Gemuigkeit, geringe Belastung bei Schlichtarsteine 20 des Werkzeugschaftes 15 greifen beim Ein- 60 beiten; niedrigere Drehzahlen, niedrigere Genauigfahren des Werkzeugschaftes in die Aufnahmeboh- keit und hohe Belastung bei Schrupparbeiten —, rung 2 in die Nuten 3 ein und stellen somit eine Ver- könnte durch Durchmesserabstufung der verschiededrehsicherung dar. Die Nuten 3 und die entsprechen- nen Werkzeugschäfte das Spiel der Spindellagerung den Nutensteine 20 können unterschiedlicher Breite den jeweiligen Forderungen des Werkzeuges angesein, so daß ein Einstecken des Werkzeugschaftes in 65 paßt werden.

die Aufnahmebohrung 2 nur in einer bestimmten Das Lagerspiel einer Arbeitsspindel kann auch ge-

Winkellage möglich ist. nerell verändert werden, indem der komplette Kugel-

Der Kugelkäfig 4 ist entsprechend der Form der käfig 24 gegen einen Käfig ausgewechselt wird mit

dickeren oder dünneren Kugeln. Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf zylindrische Aufnahmen. Es ist z. B. auch eine Vierkantaufnahme denkbar, bei der an Stelle der Kugeln zylindrische Rollen zwischen Werkzeugschaft und Aufnahme zum Einsatz kämen. Bei dieser Ausführung würde durch die Linienberührung der Rollen eine sehr hohe Tragfähigkeit und eine gute Dämpfung erzielt. Ferner wäre eine Verdrehsicherung duich Nuten und Nutensteine, nicht erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Futter zur Aufnahme von zylindrischen Werkzeugschäften mit das Passungsspiel zwischen der zylindrischen Aufnahmebohrung des Fufterkörpers bzw. der Spindel und dem eingeführten Werkzeugschaft überbrückenden, in einem Kugelkäfig angeordneten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmebohrung (2) mit Ringnuten (25) versehen ist. die in dem axialen Abstand der Kugelumfar.gsreiiien entsprechenden axialen Abstand angeordnet sind, und daß zwischen der tragenden Wandung (28) und der Stirnfläche des Futterkörpers bzw. der Spindel (1) ein kurzer konischer Teil (18) zur Aufnahme des entsprechenden Kurzkegels (19) des Werkzeugschaftes vorgesehen ist.

2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Ringnuten (25) um eins kleiner ist als die Anzahl der Kugelumfangsreihen und daß eine, vorzugsweise die dem Ende der Aufnahmebohrung (2) nächstliegende Kugelreihe in der Leerstellung des Kugelkäfigs (4) an der tragenden Wandung (28) der Aufnahmebohrung (2) anliegt.