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Befestigungseinrichtung für Werkzeuge bzw. Werkzeughalter
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mit zylindrischem Schaft Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung
für Werkzeuge bzwo Werkzeughalter mit zylindrischem Schaft, bestehend aus einem
Spannfutter mit einer zylindrischen Aufnahme für den Schaft und aus Referenzflächen
an Spannfutter und Schaft zur Fixierung des Schaftes in Höhe und Winkel im Spannfutter.
Derartige Befestigungseinrichtungen werden zur Aufnahme von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen,
insbesondere Funkenerosionsmaschinen (FE-Maschinen) verwendet. Unter Werkzeugen
wird hier das gesamte Zubehör verstanden; mit Bezug auf eine FE-Maschine also Elektroden,
Elektrodenhalter, Meßuhren, Prüfdorne o.dgl.
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Unter Spannfutter sind allgemein Schnellspannfutter, vorzugsweise
mit hydraulischer Spannung, Spannzangen o.dgl.
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zu verstehen.
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Insbesondere bei FE-Maschinen bilden Herstellung und Befestigung der
Elektroden ein meßtechnisches Problem, da bei der Formgebung durch Abtragen mittels
Funkenerosion
an dem Werkstück gleicllzeitig über der ganzen aktiven
Elektrodenzone lçlaterial abgetragen wird und nicht wie bei der üblichen spanabhebenden
Bearbeitung mehrere Arbeitsgänge mit zwischengeschalteten Kontrollvorgängen möglich
sind, um die endgültigen Maße zu erzielen.
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Das Resultat einer funkenerosiven Bearbeitung ist daher davon abhängig,
daß vor Beginn der Arbeit eine einwandfreie Vermessung der elektrode durchgeführt
wird und die Lagefixierung an der Pinole mit höchster Genauigkeit erfolgt; so soll
bei einem Elektrodenaustausch die Zentrumsabweichung 0,005 mm nicht überschreiten.
Die Befestigung eines Zubehörs, insbesordere einer Elektrode muß sowohl in einem
gewissen Verhältnis zur Vorschubrichtung der Pinole als auch winkelfixiert zu den
Koordinaten des Maschinentisches sowie zum Werkstück erfolgen.
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Bei einer bekannten Befestigungseinrichtung weist das hintere Ende
des Werkzeug- bzw. Halterschaftes eine Schrägfläche auf, die als Referenzfläche
dient und mit einer in der aufnahme des Spannfutters angeordneten Anschlagfläche
zur Fixierung sowohl in axialer Richtung, d.h. in der Höhe mit Bezug auf die freie
Stirnfläche der Aufnahme, als auch in azimutaler Richtung, dsho im Winkel mit Bezug
auf eine Nullmarke des Spannfutters, zusammenwirkt (DD-OS 21 09 270).
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Zur Festlegung weist der Schaft noch eine kegelförmige Eindrehung
auf für eine Sicherungsschraube, die in einer schräg gerichteten Bohrung in der
Wandung des Spannfutters verstellbar ist.
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Nachteilig bei dieser und ähnlichen bekannten Einrichtungen, die mit
konischen oder keilförmigen Spann- oder Referenzflächen arbeiten, ist, daß je nachdem,
wie kräftig der Schaft in die Aufnahme des Spannfutters eingeführt und/oder wie
stark die-Sicherungsschraube oOdgl. angezogen
wird, sich - wenn
auch geringe - Toleranzen in der Iöhenreferenz ergeben. Ein weiterer dachteil ist
die sehr aufwendige Formgebung gerade an dem in großer 3stückzahl vorliegenden Teil
der Einrichtung, nämlich dem Werkzeug- bzwo Werkzeughalters chaft.
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Der Erfindung liegt daher die aufgabe zugrunde, eine Befestigungseinrichtung
der eingangs beschriebenenlir zu schaffen, die die aus dem Stand der Technik bekannten
Nachteile nicht aufweist und ohne formgebende Bearbeitung der zylindrischen Teile
von Aufnahme und Schaft eine eindeutige Fixierung des letzteren in Höhe und Winkel
unter einer definierten, vorgegebenen Andruckkraft ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird in überraschend einfacher eise dadurch gelöst,
daß eine freie Stirnfläche der Aufnahme und ein neben dieser angeordneter achsparalleler
Bolzen die Referenzflachen des Spannfutters für Höhe und Winkel bilden und daß der
Schaft einen radial vorstehenden Stift aufweist, der mittels eines federbelasteten
Spanngliedes gegen Stiriifläche und Bolzen andrückbar ist. Vorzugsweise sind Bolzen
und Stift gehärtete Zylinder. Die Justierung der Nullmarke für den Winkel wird besonders
einfach, wenn der Bolzen mittels eines zu seiner Achse exzentrischen Zapfens in
der Wandung des Spannfutters drehbar gelagert und feststellbar ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können für den Schaft eines Werkzeuges
oder Werkzeughalters und für die Aufnahme im Spannfutter glatte zylindrische Körper
verwendet werden, deren aufeinander bezogene Durchmesser lediglich die für solche
Spannfutter üblichen Toleranzen einhalten müssen. Die Erfindung ist daher besonders
für hydraulisehe Spannfutter geeignet.
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Die Auflage des Stiftes auf der Stirnfläche des Spannfutters gibt
die Höhenfixierung und die Anlage des Stiftes
gegen den Bolzen gibt
die idinkelfixierung. flas federbelastete Spannglied stellt sicher, daß Auflage
und Anlage unter immer gleichbleibenden Bedingungen stehen, daß kein freies Spiel
bleibt, daß aber auch keine Verklemmungen auftreten.
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In ltteiterbildung der Erfindung sind der Bolzen und das federbelastete
Spannglied in einen um die Aufnahme drehbaren und in jeder Stellung festklemmbaren
Referenzring eingesetzt, mit dem die Nullmarke für den Winkel mit Bezug auf sonstige
Referenzflächen am Spannfutter nach Bedarf eingerichtet werden kann0 iZinzelheiten
sind Gegenstand der Unteransprüche. Sie werden mit der Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. In diesen zeigen: Fig. 1 Seitenansichten
des Spannfutters, seiner Einzelteile und eines Werkzeug- oder Werkzeugträgerschaftes
mit eingesetztem Stift; Fig. 2 eine Draufsicht auf das Spannfutter gemäß Fig. 1;
B o 3 einen Längsschnitt durch das Spannfutter längs der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Spannfutter längs der linie IV-IV in Fig. 1,
Fig. 5 Seitenansichten abgewandelter Ausführungen des Spannfutters und -Schaft es
und Fig. 6 eine Draufsicht auf das Spannfutter gemäß Figo 5.
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Die Zeichnung zeigt ein hydraulisches Spannfutter mit einem massiven
Körper 1, in den zentrisch eine dünnwandige Spannhülse 2 eingesetzt ist, die auf
der Stirnfläche 1.1 des Spannfutters zu einem Flanschring 2o1 umgebördelt ist und
mit zwei ringförmigen Hohlräumen in dem Körper 1 zwei Druckkammern bildet, die auf
eine nicht näher dargestellte Weise miteinander und mit einer
Zuleitungsbohrung
4 in Verbindung stehen, durch die eine hydraulische Flüssigkeit unter Druck zugeführt
werden kann.
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Mit der Spannhülse 2 wird der Schaft 20 eines Werkzeuges oder Werkzeugträgers
festgespannt, wenn auf die Druckkammern 3 Druck gegeben wird, unter dem sich die
dünnwandige Spannhülse 2 nach innen verengen will.
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Zuvor muß der Schaft 20 in axialer und azimutaler Richtung fixiert
werden, hierzu dient ein in den Schaft 20 radial eingesetzter Stift 21 (Fig. 1).
als Referenzflächen für diesen Stift sind an dem Spannfutter vorgesehen die Stirnflache
des Flanschringes 2o1 und ein daneben in die Stirnfläche 1.1 eingesetzter Bolzen
5.
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In den Fig, 1 und 2 ist der Stift 21 zur Veranschaulichung in dünnen
Linien eingezeichnet.
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Der Bolzen 5 ist mittels eines Exzenterzapfens 5.1 in einer Bohrung
im Körper 1 verdrehbar gelagert, so daß die Ausrichtung der Nullmarke der Winkelstellung
am Spannfutter - bezogen auf den vorgegebenen Durchmesser des Stiftes 21 - auf einfache
Weise genau einjustiert werden kann (Fig0 2). Nach dem Justieren wird die Einstellung
des Bolzens 5 durch eine (nicht dargestellte) Sicherungsschraube gesichert.
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Von dem Stift 21 am Schaft 20 aus werden alle Höhen- und Winkelmaße
eines Werkzeuges abgetragen.
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Der Stift 21 liegt bei eingesetztem Schaft 20 auf dem Flanschring
2o1 auf und gegen den Bolzen 5 an mit einer Kraft, die mittels eines Spannhebels
6 aufgebracht wird.
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Dieser Spannhebel 6 weist eine keilförmig angeschrägte Nase 6.1 auf,
welche den Stift 21 übergreift (Fig. 1, 2)
und gegen die beiden
Referenzflachen 2o1 und 5 drückt.
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Der Spannhebel 6 ist mit einer Achse 6.2 in einer Bohrung des Körpers
1 schwenkbar gelagert. beine achse weist am unteren Ende eine angefräste Fläche
6.3 auf, gegen die sich eine Blattfeder 7 anlegt (Fig. 4). Die Blattfeder ist in
einer seitlichen Tasche 1o2 des Körpers 1 untergebracht. Man erkennt aus Fig. 2,
4, daß bei einer Drehung des Spannhebels 6 im Uhrzeigersinn dessen Nase 6.1 aus
dem Bereich des Stiftes 2.1 zurückgezogen und die Blattfeder 7 gespannt wird, Sobald
der Spannhebel 6 losgelassen wird, schwenkt ihn die gespannte Blattfeder 7 wieder
zurück. Die an der Fläche 6.3 anliegende Blattfeder verhindert auch, daß sich die
Achse 6.2 des Spannhebels nach oben aus ihrer Lagerbohrting herausschieben kann.
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Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, besteht die gesamte Befestigungseinrichtung
bis auf Spannhebel und Blattfeder aus wenigen rotationssymmetrischen Bauteilen,
die auf einfache Weise genau maßhaltig herzustellen sind.
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Der Zusammenbau zum Spannfutter bietet ebenfalls keinerlei Schwierigkeiten
und kann mit wenigen Handgriffen erfolgen. Die Referenzflächen unterliegen praktisch
keiner Abnutzung.
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Die Ausführung kann gegenüber dem Ausführungsbeispiel je nach dem
Einsatzzweck des Spannfutters bzw. Werkzeuges im Rahmen der Erfindung in vielfältiger
Weise abgewandelt werden. So kann der Spannhebel 6 statt auf der Stirnfläche 1.1
des Spannfutter-Körpers 1 auch in diesem oder an seiner Seitenfläche um eine zur
Grundfläche parallele Achse schwenkbar gelagert sein und nur mit seiner Nase 6o1
über die Stirnfläche 1.1 überstehen. Statt des Slanschringes 2.1 der Spannhülse
2 kann auch die plangeschliffene Stirnfläche 1.1 des Körpers 1 selbst als
Referenzfläche
für die Höhe dienen. Dies gilt insbesondere für den Fall einer andersartigen Spannmethode,
aber auch in Sigo 3 könnte der Flansoliring 2.1 in eine tiefere Eindrehung eingesetzt
sein und mit seiner Stirnflache tiefer liegen als die Ringfläche 1.1 des Spannfutters.
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In Sigo 5 und 6 ist ein Spannfutter mit einem massiven Körper 11 und
einer Fußplatte 11.1 dargestellt, die zwei jLeferenzflächen X, Y für den einsatz
in weitere Vorrichzungen, laschinen o.dgl. aufweist.
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Die Qtirnfläche des Flanschringes 2.1 bildet auch hier die Referenzfläche
für die Höhe (in Achsrichtung des Spannfutters).
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Der die Winkellage mit Bezug auf die Referenzflächen X, Y bestimmende
Bolzen 5 ist jedoch in einen Referenzring 12 eingesetzt, der von einem im Burchmesser
abgesetzten Ansatz 11.2 des Körpers 11 drehbar getragen wird (Fig. 5).
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In diesen Ansatz ist eine Keilnut 11.3 eingedreht, und der Referenzring
12 kann in einer gewählten Stellung mittels einer in diese Keilnut eingreifenden
Madenschraube 13 festgelegt werden. Der Referenzring hat eine Kerbe 12.1, in die
sich der Stift 21a (in Fig. 6 gestrichelt eingezeichnet) einlegen kann, - Diese
Anordnung gibt die Möglichkeit, über einen Bereich von 3600 kontinuierlich jeden
gewünschten Winkell - z.B. gegenüber der Referenzfläche X des Spannfutters (vgl.
Sigo 6) - als Nullmarke des Referenzwinkels für die Ausrichtung des Werkzeuges zu
wählen. Zu diesem Zweck kann eine Winkelteilung mit Nonius zwischen den Teilen 11,
12 angebracht sein, An einem Rand der Kerbe ist, etwas vorstehend, der Bolzen 5
in den Referenzring 12 eingesetzt. An dem anderen Rand der Kerbe tritt eine Rastkugel
14 hervor, die in
einer Bohrung 12.1 des Referenzringes 12 gelagert
und von einer druckfeder 15 belastet ist Die Achse dieser Bohrung 12.1 liegt etwas
höher als die Achse des Stiftes 21a, so daß die Rastkugel 14 wie ein ochnepper den
Stift 21a zugleich gegen den Bolzen 5 und auf die Stirnfläche des Flanschringes
2.1 drückt.
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Diese Ausführungsform des federbelasteten Spanngliedes für den stift
kann selbstverständlich auch bei dem Spannfutter gem. Fig. 1 - 4 anstelle des Spannhebels
6 verwendet werden. bs ist dann, wie ein Vergleich von Fig. 1 mit Fig. 6 erkennen
läßt, leicht möglich, statt mir eines Bolzens 5 deren drei oder vier, am Umfang
beliebig versetzt, auf der Stirnfläche 1.1 des körpers 1 anzuordnen, um drei oder
vier diskrete Referenzv.'inkellagen zur Verf itgung zu haben.
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Fig, 5 zeigt schließlich noch eine Variante zu der Ausführung des
l.lerkzeug- bzw. Werkzeugträgerschaftes gemäß Fig. 1 mit in eine Querbohrung eingesetztem
Referenzstift, bei der der Stift 21a ein fingerartiger Ansatz an einem Ring 22 ist,
der auf den schaft 20 aufgezogen, z.BO aufgeschrumpft und/oder mittels einer Madenschraube
gesichert ist.