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Schnellwechselfutter, insbesondere für kegelförmige Werkzwugschätfe
Die Erfindung betrifft ein Schn llwechselfutter zür rondlaufende Werkzeugmaschinen
zur Befostigung von Werkzeugen insbesondere mit kegelförmigen Werkzeugschäften,
bei dem die Spannelemente als galenklose, den hülsenförmigen Teil des Futterkörpers
durchragende Spannhobel ausgebildet sind, die in sine Einkerbung am Umfang des Werkzeugschaftes
eingreifen und durch eine unmittelbar am Werkzeugkörper angeordnete Spannhülse bedienbar
sind.
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Bei der Bearbeitung eines Werkstückes in einer Aufspannun macht sich
meist ein mehrmaliger Werkzeugwechsel erforderlich und die dabei auftretenden Nebenzeiten
beein£iussen den Ausnutzungsgrad der Werkzeugmaschine. Die Verringerung der Zeiten
für den Werkzeugwechsel ist deshalb eine undsätzliche Rationalisierungsforderung,
die vor allem in der automatisierten Fertigung, für verkettete Maschinengruppen
oder Fertigungsstraßen besondere Bedeutung hat Für lundlaufende Werkzeuge wurden
zu diesem Zwecke in die Maschinenspindel einsetzbare Schnellwechsalfutter entwickelt,
mit denen verbältnismäßig niedrige Zeiten für den Werkzeugwechsel erreicht werden
können. In diesem Zusammenhang sind an der Werkzeugseite bedianbare Schnellwechselfutter
für kegelförmige Werkzeugschäfte bekannt geworden, die auch für Werkzeuge mit Steilkegelschaft
ausführbar sind und die nicht die bei manchen Schnellwechselfutter notwondige Zwischenhülse
erfordern. Der Steilkegelschaft weist bei diesen Konstruktionen für den Angriff
der Spannelemente am Umfang einen segmentförmigen Bund oder eine Umfangsnut auf.
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Stelkegelschäfte mit segmentförmigem Bund werden durch stirnseitig
entsprechend geschlitzte Überwurfmutter oder Spannknaggen gespannt. Nachteilig an
diesen Spannainrichtungen mit Überwurfmutter ist, daß Ungenauigkeiten in den
Gewindeteil,
beispielsweise ein Taumelschlag, ein einseitiges Andrücken und damit einen schlechten
Sitz des Segels zur Solge haben. Es gibt hierzu auch eine weiterentwickelte Kenstrukti
on, bei der zwischen Überwurfmutter und den bundförmigen Werkzeugflansch eine ballige
Ausgleichscheibe zwischengelegt wird, um Ungenauigkeiten in der Angriffslage der
Spannkräfte auszugleichen. Diese Futter sind störanf-llig und haben außerdem det
im übrigen für alle Schnellwechselfutter mit Überwurfmutter zutreffenden Nachteil,
daß beim Einsatz an Fräs- oder Bohrmaschinen mit vertikaler Maschinenspindel das
Werkzeug beim Einsetzen nicht oder nicht zuverlässig gegen Herausfallen gehalten
wird.
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Bei der im folgenden dargelegten Erfindung vnirde von einer Konstruktion
eines Schnellwechselfutters ausgegangen, das für zylindrische Werkzeugschäfte mit
Umfangsnut oder für entsprechende Zwischenhülsen bestimmt ist. bls Spannelemente
dienen zwei gelenklose Sperrhobel, die durch Innenkegelflächen eines federnd axial
verschiebbaren Spannringes in Spann- und Öffnungsstellung gebracht werden können.
Anhand von mehreren bekannten Varianten dieser prinzipiellen Konstruktion ist erkennbar,
daß Schwierigkeiten bestehen, die Werkzeughalterung auch gegen solche Axialkräfte
sicher wirksam zu machen, die als Zugbeanspruchung in der Werkzeugaufnahme auftreten.
Die Versuche, durch bestimmte Milageflächen an den Sperrhebeln und der Spannhülse,
diese Axialkräfte ohne Störung der Spamlfunktion aufzunehmen, dürften für leichte
Schnellwechselfutter zum Spannen zylindrischer Werkzeugschäfte geeignet sein, nicht
aber für das Spannen von Steilkegelschäften, weil hierbei eine Axialkraft aufgebracht
werden muß die den Steilkegeischaft in die Kegelbohrung des Futters hineindrückt
und gesichert sein muß, daß diese Kraft auch während des Arbeitsvorganges erhalten
bleibt.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der an den bekannten Sciin?llwechselfuttern
vorhandenen Nachteile, un durch ein neues Schnellweckselfutter kegelfömige Werkzeugschäfte
zuverlässig und genau bei niedrigen Werkzeugwechselokosten an Maschinenspindeln
befestigen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellwechselfutter
mit glenklosen Spannhebeln zu antwickeln, das für die Aufnahme und sichere Spannung
von kogelförmigen Werkzeugschäften, insbesondere Steilkegelschäften, ge eignet ist.
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Diese rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine am hülsenförmigen
Teil des mit einer kegeligen AuS-nahmebohrung versehenen Futterkörpers im Bereich
der Öffnungs- und Spannstellung drehbar angeordnete Spannhtiise an ihrer Innenseite
konzentrisch liegende Spannkurven aufweist, die an den Rückenflächen von durch Federn
in Spannstellung gehaltenen Spannhebeln eingreifen, deren Spannstellen aus einer
geneigt zur Putterachse liegenden Spannfläche uzid einer durch einen Übergangsradius
verbundenen entgegengesetzt geneigt zur Futterachse liegenden Auflaufläche besteht
und daß der Aufnnhmekonus des Werkzeugschaftes im Bereich der Spannstelle eine Ringnut
aufweist, die eine entsprechend der Spannfläche der Sperrhobel geneigt zur Futterachse
verlaufende Angriffsfläche besitzt.
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Um eine sehr günstige Spannwirkung zu erreichen, ist es zweckmäßig,
daß die an den Spanahebeln vorhandene Spannfläche unter einem Winkel von 500 geneigt
zur Futterachse verläuft, an die sich nach einem Üfbergangsradius unter einem Winkel
von 30°, allerdings entgegengesetzter Neigung zur Futterachse, eine Auflauffläche
anschließt.
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Auch die Ausbildung der Ringnut am kegeligen Teil des Werkzeugschaftes
hat Einfluß auf die Funktion des Schnellwechselfutters. Es ist vorteilhaft, diese
Ringnut so auszubilden, daß die etwa im mittleren Drittel des kegeligen Werkzeugschaftes
vorzusehende Ringnut eine unter 450 zur Werkzeugachse geneigte Angriffßfläche aufweist.
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Die Spannkurved en der Spannhülse sollen aus einem steileu Kurvenstück,
einem flachen Kurvenstück und einer Aussparung bestehen. Am kegeligen Werkzeugschaft
ist eine Abflachung vorzuschen, in die ein Tangeatialkeil eingreift, der zur sicheren
Aufnahme des beim Bearbeitungsvorgang auftretenden Drehmomentes dient.
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Das Schn@llechselfutter der erfindungsgemäßen Konstruktion hat neben
der sehr einfachen Bauweise und der damit verbundenen leichten Harstellbarkeit der
einzelnen Bauteile den besonderen Vorteil einer zweckmäßigen Handhabung, auch bei
Maschinen mit vertikal liegender Maschinenspindel.
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Beim Einsetzen eines Werkzeuges in das entspannte Schnellwechselfutter
rasten die beiden gelenklosen Spannhebel durch die Federkraft in die Ringiiut des
Werkzeugschaftes ein und halten das Bigengewicht des Werkzeuges auch in dicser vertikalen
lage fast. Durch Betätigung der Spannhülse und der damit verbundene Angriff der
Spannkurven legt die Spannhebel in Sperrstellung vollkommen fest, wodurch der eingespannte
Werkzeugschaft vor allem auch gegen axiale Kräfte, die aus dem Aufnahmekegel heraus
gerichtet sind, wie beispielswieise beim Rückwärtssenken, sicher gehalten ist.
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Die Erfindung soll nachstchend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In den zugehörigen ZXeichnungen zeigen : Fig. 1: eine Seitenansicht
eines Schnellwechselfutters im Schnitt 1 1 gemäß Fig. 2 Fig. 2: eine Vorderansicht
zu Fig. 1 im Schnitt II-II Fig. 3: eine Vorderansicht zu Fig. 1 im Schnitt III-III.
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Der Futterkörper 1 besitzt zu seiner Befestigung an einer Werkzeugmaschinenspindel
einen Kegelschaft 2 und ist im unteren eil mit einer als Steilkegel ausgefëhrunten
kegeligen Aufnahmebohrung 3 versehen, so daß sich ein hülsenförmiger Teil ergibt.
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Die Wendang dieses hülsenförmigen Teiles des Futterkörpers 1 ist mit
Radialschlitzen 4 verschen, in denen gelenklose Spannhebel 5 beweglich und durch
eine Foder 6 in Spanustellung gehalten gelagert sind. Diese Spennhebel 5 sind mit
einer unter einem Winkel von 50° geneigt zur Futterachse 7 liegenden Spannfläche
8 und nach einem Übergangsradius mit einer unter einem Winkel von 30° geneigt zur
Futterachse 7 liegenden Auflauffläche 9 versehen. Die Rückanflächen der Spannhebel
5 stehen mit ei Spunnkurve 10 iu Verbindung, die mit i4ilfe eines Stiftes 11 an
der Innenseite einer drahbar auf dem Futterkörper 1 aageordneten und akial durch
einen Sprengring 12 gesicherte Spannhülse 13 befestigt ist. Das aufzunehmende Werkzeug
besitzt einen in die kegelige Aufnahmebohrung 3 passpnden, als sSteilkegel ausgeführten
Werkzeugschaft 14, der im mittleren Drittel eine Ringunt aufweist, die eine unter
45° geneigt zur Futterachse liegende Angriffsfläche 15 besitzt. Der Werkzeugschaft
14 ist mit einer Abflachung verschen, in die zwecks Drehsicherung ein Tangentialkeil
16 eingreift.
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Beim Einsetzen eines Werkzeuges in das Schnellwechselfutter werden
durch das Vorbeirühren des Werkzeugschaftes 14 an den AUflaufflächen 9 die in die
kegelige Aufnahmebohrung 3 hineinragenden Spannhebel 5 gegen die Kraft der Feder
6 radial so weit nach außen bewegt, daß der Werkzeugschaft 14 in die Aufnahmebohrung
3 eingesetzt werden kann. Dabei rasten aBi3 gelenklosen Spannhabel 5 in die Ringnut
des Werkzeugschaftes 14 ein und die Spannfläche 8 des Spannhebels 5 k0Iiit mit der
Angriffsfläche 15 des Werkzeugschaftes 14 in Verbindung. In dieser Lage wird bereits
das Eigengewicht des eingesetzten Werkzeuges gehalten.
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Durch das Drehen der Spannhülse 13 in Spannrichtung werden über die
Spannkurven 10 die Spannhebel 5 radial nach innen gedrückt und durch die Umlenkung
dieser Bewegun zwischen der 500 geneigten spannfläche 8 und der ebenfalls 450 geneigten
Angriffsfläche 15 wird der Werkzeugschaft 14 bis zmn festen Sitz in die kegelige
Aufnahmebohrung 3 hineingezogen.
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Ausschlaggebend für diese Funktion ist die Form der Spannkurven 10,
die, wie in Fig. 3 dargestellt, jeweils aus einer Freisparung a, sinen steilen Kurvenstück
b und einem flachen Kurvenstück e bestehen. Zum Entspannen des Schnellwechselfutters
wird die Spannhülse 13 in Entspannrichtung bis zu einem Anschlagstift 17 gedreht,
wodurch die Spannkurven 10 die Spannhebel 5 freigeben, die beim Herausziehen des
Werkzeuges durch die Spannfläche 8 und Angriffsfläche 15 nach außen bewegt werden
und so das Werkzeug freigeben. Dis Spannhebel 5 sind durch Abstützstücke 18 gegen
Herausfallen gesichert.