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Wekczeughalter
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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter der insbesondere für eine
eine lwechselvorrichtung vorgesehen und geeignet ist, mit einem konischen Schaft
für eine mit einer konischen Aufnahmebohrung versehene Spindel eines Werkzeugmaschine,
insbesondere einer Fräsmaschine, zum Arbeiten mit axial einstellbaren Werkzeugen,
wobei der konische Schaft an dem dem Werkzeug abgewarldten Ende eine
Ringnut
aufweist, in die radial bewegbare Vorsprünge eines an einer in der Spindel längsverschiebbarerl
Zugstange angebrachten Spannelementes lösbar eingreifen, das unter der Wirkung von
an der Zugstange angreifenden Spannfedern den konischen Schfat in den Spindelkonus
zieht.
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Derartige Werkzeughalter sind in den unterschiebdlichsten >Lusfiihrungsformen
bekannt. Sie dienen zur Aufnahme von Fräser der unterschiedlichsten Ausführungsart
und sirid dazu entweder mit Paßwellen, PaIbohrungen oder einer Morsekonusbohrung
versehen. Auch sind Befestigungen mit Uberwurfmutter sowie Drehmoinentübertraguiigen
durch Paßfedern und radialen Klemmschrauben bekannt. Allen diesen bekannten Werkzeughaltern
ist jedoch gemeinsam, daß die axiale Lage des Werkzeuges an dem Werkzeughalter und
damit die axiale Lage des Werkzeuges relativ zur Werkzeugmaschine nicht (Morsekegel)
oder nur durch Einlegen von Paßscheiben und dergleichen definiert ist.
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Um dieselben Werkzeughalter mit ihrem konischen Schaft der genormt
ist, an den unterschiedlichsten Werkzeugmaschinken der verschiedenen Hersteller
einspannen zu können sind die Werkzeughalter an ihrer dem Werkzeug abgewandten Seite
mit einer Gewindebohrung versehen, in die ein Spannkopf unmittelbar oder unter Zwischenschaltung
eines Adapterstückes einschraubbar ist. Der Spannkopf ist jeweils mit mindestens
einer Ringnut versehen, in die die radial bewegbaren Vorsprünge des Spaimelementes
lösbar eingreifen.
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Kopfbelzen mitderartigen Außenringuuten sind beispielsweise von den
Firmen Cincinnati, Sandens, Burkhardt, Wotan, Casen, Oerlikon, Olivetti, Pegard,
Kolb u.a. bekaunt. In den konischen Schaft des Werkzeughalters sind durchweg Gewinde
F1 24 x X 8 eingearbeitet. Die als Hiilsen ausgebildeten Adapterstücke sind mit
einem Außengewinde M 24 x. sowie einem Innengewinde M 16 versehen, in das die Kopfbolzen
eingedreht werden, soweit sie nicht unmittelbar in den Werkzeughalter eingedreht
werden. Der zum Einspannen in die Maschine dienende Kopfbolzen bleibt im allgemeinen
fest in den Werkzeughalter eingeschraubt; gewechselt wird lediglich das Werkzeug,
weil es abgenutzt ist und ausgewechselt werden muß. Dabei muß dann jedesmal die
axiale Lage des Werkzeuges relativ zum Werkzeughalter wieder durch Einfügen von
Paßscheiben oder in ähnlicher Weise eingestellt werden, da nur in Stufen entsprechend
der Stufung der Paßscheibendicke möglich ist. Soweit eine zentrale Stellschraube
zur stufenlosen axialen Einstellung vorgesehen ist, ist diese nur nich Entfernen
des Kopfbolzens einstellbar, was sehr umständlich ist.
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Es ist; bereitr: eine We>'kze>igspannvorrichtung bzw.
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-schnel lwechselvorrichtung bekannt, bei der nicht in die Adapterhülse
ein Kopfoblzen mit einer Außenringnut eingeschraubt wird, sondern bei der in die
Adapterhülse eille Innenringnut eillgearbeitet ist, in die radial nach außen gerichtete
Klauen des entsprechend ausgebildeten Spanuelementes eingreifen. Hinsichtlich des
Problemes der axialen Einstellung des Werkzeuges relativ zum Werkzeughalter urld
damit relativ zur Werkzeugmaschine gilt jedoch das zllvor Gesagte in gleicher Weise.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen insbesondere zur
Verwendung mit einer Sthnellwechselvorrichtung gemäß dem Hauptpatent geeigneten
Werkzeughalter der oben genannten Ajt so auszubilden, daß eiri stufenloses und sicher
reproduzierbares Festlegen der axialen Lage des Werkzeuges relativ zum Werkzeughalter
möglich ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Werkzeughalter der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Hingnut in an sich bekannter Weise als in einer
Bohrung vorgesehene Innenringnut ausgebildet ist, daß der Werkzeughalter axial durchbohrt
ist, wie an sich bekannt, daß ein Abschnitt der axialen Bohrung mit einem Gewinde
zur Aufnahme eines Gewindestiftes versehen ist, und daß zwischen der Innenringnut
und der Gewindebohrung eine Anlagefläche für eine Kontermutter des Gewindestiftes
in der axialen Bohrung vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines
Werkzeughalters ist es möglich, den Gewindestift, durch eine Kontermutter gesichert,
jeweils so einzustellen, daß die axiale Lage eines Werkzeuges relativ zum Werkzeughalter
stufenlos einstellbar ist und diese eingestellte Lage zuverlässig beibehalten wird.
Dadurch lassen sich vielfach besondere Einstellarbeiten nach einem Werkzeugwechsel
vermeiden, weil Schnittkanten des Werkzeuges eine relativ zur Maschine definierte
Lage unabhängig vom Werkzeugwechsel beibehalten. Es lassen sich durch den Verzicht
auf Paßscheiben stufenlose und damit beliebige axiale Einstellungen des Werkzeuges
relativ zum Werkzeughalter in einfachster Weise zuverlässig
verwirklichen.
Durch die erfindungsgemäße Kombination teils bekannter, teils neuer Merkmale wird
ein rationelleres Arbeiten mit Werkzeugmaschinen erzielt, die mit erfindungsgemäßen
Werkzeughaltern betrieben werden.
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Vielfach sind Werkzeughalter, wie zuvor bereits erwähnt, mit einer
an dem freien Ende des konischen Schaft es eingearbeiteten Gewindebohrung versehen,
in die ein Adapterstück eingeschraubt ist. Dabei ist gemäß bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung das Adapterstück mit einer zentralen, durchgehenden Längsbohrung,
insbesondere einer Gewindebohrung, versehen und es ist in die Längsbohrung im Bereich
ihres freien Endes die Innenringnut eingearbeitet.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, daß bei Verschleißerscheinungen
an der Innenringnut durch Auswechseln des Adapterstückes Abhilfe geschaffen werden
kann. Soweit die Bohrung in dem Adapterstück mit einem Gewinde versehen ist, können
in dieses Adapterstück auch übliche 16kann köpfe eingesetzt werden.
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Die Bohrung in dem Adapterstück kann nur, bedingt durch die durch
den Schaftquerschnitt des Werkzeughalters gegebenen Raumverhältnisse1 einen relativ
geringen Durchmesser einnehmen. Es ist daher im allgemeinen nicht möglich, eine
als Sechskantmutter ausgebildete Kontermutter zu verwenden, weil ein entsprechender
Rohrschlüssei zum Festlegen der Kontermutter nicht eingefälirt werden könnte.
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Auch könnte häufig eine Sechskantmutter bei vorgegebeaem nindestdurchmesser
des Gewindestiftes nicht mehr untergebracht werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen
der tarfindung ist daher die nach außen gewandte Stirnseite der Kontermutter mit
Vertiefungen für einen Schlüssel versehen und es ist die Kontermutter selbst in
Art eines Gewindehiilsenabschnittes ausgebildet, wie dies auch von Lochmuttern oder
Nutmuttern her bekannt ist. Dabei können die Vertiefungen an der Stirnseite der
Mutter als Nuten oder Bohrungen ausgebildet sein. Es ist auf diese Weise möglich,
trotz des sehr beschränkten Raumes einen Gewindestift und eine dem Gewindestift
fixierende Mutter so unterzubringen, daß ein Einstellen von außen durch das Adapterstück
hindurch möglich ist.
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Die Anlagefläche ist dabei im allgemeinell als Plaringfläche ausgebildet,
an der die Kontermutter mit ihrer der offenen, zugänglichen Seite abgewandten Stirnseite
anliegt. Es wäre aber ebensogut möglich, eine Zylinderfläcne der axialen Bohrung
als Anlagefläche auszubilden, wenn die Kontermutter ihrerseits so ausgebildet ist,
daß sie beim Kontern sich radial aufweitet und gegen diese Anlagefläche verspreizt.
Beispielsweise kann der Gewindestift hierzu mit einem Lußenkegelgewinde und die
Kontermutter mit einem dazu passenden Innenkegelgewinde versehen sein, wobei die
Kontermutter geschlitzt ist und sich bei Aufdrehen auf das Kegelgewinde etwas aufweitet,
bis sie an der zylindermantelförmigen Anlagefläche zur Anlage kommt. Im allgemeinen
ist
jedoch die Verwendung einer zuvor bescliriebeneii Kontermutter, die an einer Planringfläche
zur Anlage kommt, zweckmäßiger.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist an der dem Werkzeug
abgewandten Stirnseite ein Codierring mit ein setzbarer Codiermarken, insbesondere
in Form von Stiften, angebracht. Der Codierring bedeckt dabei die Stirnfläche, die
zwischen der Bohrung im Werkzeughalterscafurld dem Außendurchmesser der Stirnflache
des Schaftes freibleibt.
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Soweit ein Adapterstück eingesetzt ist, das stirtiseitig vorsteht,
ist der Codierring zwischen der Außenoberfläche des Adapterstückes und der Außenkante
der Stirnringfläche des Schaftes untergebracht. Der Codierring mit deri eingesteckten
Codiermarketi dient zum Erkennen des Werkzeughalters bzw. des daran befestigten
Werkzeuges in Anlagen, in denen die Lagerwlg und/oder Zuführung der Werkzeuge am
Werkzeughalter selbsttätig über entsprecheiide Seuerorgane erfolgt. Diese Steuerorgane
sind mit Lesevorrichtungell zum Erfassen der Codiermarken versehen.
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In vielen Fällen ist das Adapterstück mit einem Bund versehen, der
als Anschlag beim Einschrauben des Adapterstückes dient und der an der Stirnfläche
des Schaftes des Werkzeughalters zur Anlage kommt. In diesen Fällen ist häu@@@g
die verbleibende Ringfläcne zwischen dem Bund des Adapterstückes und dem jußeren
Rand der Werkzeughalterschaft-Stirnfläche so schmal, daß ein Codierring nicht mehr
untergebracht werden kann. In diesen Fällerl ist der Codierring auf die freie Stirnseite
des Adapterstijckes aufgesetzt und dort zentriert urld befestigt.
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Die Erfindung betrifft jedoch nicht nur einen Werkzeughalter sondern
auch ein Stellwerkzeug zum Einstellen des Gewindestiftes und zum Lösen bzw. Befestigen
der Korìtermutter. Ein derartiges Stellwerkzeug umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung eine mit einer Schraubenzieherklinge versehene Welle, die in einer
Hülse drehbar gelagert ist, deren Stirnende mit Vorsprüngen zum Eingriff in die
Vertiefungen der Kontermutter versehen ist und deren Außendurchmesser zumindest
in dem an die Vorsprünge angrenzenden Bereich so bemesseri ist, daß die Bohrung
in dem Adapterstück als Führung dient.
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Dabei sind Welle und Hülse mit je einem Betätigullgselement, insbesondere
einem als Handgriff dienendem Querstift versehen. Mittels eines derartigen kombinierten
Werkzeuges ist ein bequemes Einstellen des Gewindestiftes und, unter gleichzeitigem
Festhalten des Gewindestiftes, ein Kontern durch Andrehen der Kontermutter möglich.
anstelle der Schraubenzieherklinge könnte auch ein Innen- oder Außensechskant vorgesehen
sein, wenn der Gewindestift anstelle eines Schraubenzieherschlitzes mit einem entsprechenden
Außen- oder Innensechskant versehen ist.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegeriden Erfindung
ergeben sich aus der beiliegende Zeichnuug uud der nachfolgenden Beschreibung in
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele. Es zeigen: Fig. 1 eilen @erkzeughalter,
teils in Ansicht, teils Il Längssennitt zit in Eingriff befindlichen Spammelenent,
Fig. 2 teils in Ansicht, teils im Längsschnitt einen Werkzeughalter mit in Eingriff
befindlichem Spannelement, der als Werkzeugaufnahme eine Spannzange aufweist, Yig.
f einen Werkzeughalter mit zylindrischer Boiii'wig als Werkzeugaufnatime im Längsschnitt,
urid Fig. 4 einen Schnitt durch den Schaft eines Werkzeughalters mit eingesetztem
Stellwerkzeug.
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In einer Spindel 1 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmascllirle,
beispielsweise einer Fräsmaschine, ist eine durchgehende Bohrung 2 eillgearbeitet,
die an der Werkstückseite in eine Konusbohrung 3 zur Aufnahme eines konischen Schaftes
4 eines Werkzeughalters 5 übergeht.
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Der Werkzeughalter 5 ist längs durchbohrt, wobei diese Bohrung über
die axiale Länge des Werkzeughalters 5 hinweg sehr unterschiedlich gestaltet ist.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist diese Längsbohrung im werkzeugseitigen
Bereich als zylindrische Werkzeugaufnahmebohrung 6 ausgebildet, in die radiale Gewindebohrungen
7 münden, in die Gewindestifte 8 eingesetzt sind zur Verspannung eines in die Werkzeugaufnahme
bohrung 6
eingesetzten Werkzeugschaftes. An die Werkzeugauf>ialimebo
rung 6 schließt eine Gewindebohrung 9 an, in die ein Gewindestift 10 eingesetzt
ist, der mit seiner einen Stirnseite in den bereich der Werkzeugaufnahmebohrung
6 ragt und dort einen axialen Anschlag bildet und dessen andere Stirnseite mit einem
Schraubenzieherschlitz 11 versehen ist. An die Gewindebohrung 9 schließt eine im
Durchme6ser vergrößerte Bohrung 12 an; der Übergang von der Gewinde bohrung 9 zur
Bohrung 12 ist durch eine Planringfläche 13 gebildet. Die Bohrung 12 geht in Richtung
auf das freie Ende des konischen Schaft es 4 hin über in eine Einschraubgewindebohrung
14, in die ein Adapterstück 15 eingeschraubt ist. Die Mündung der den Werkzeughalter
5 längsdurchsetzenden Bohrung ist als Paßbohrung 16 ausgebildet, in der das mit
einer entsprechenden Paßfläche versehene Adapterstück 15 zentriert ist. Als Tiefenanschlag
ist das Adapterstück 15 mit einem Bund 17 versehen, der all der Stirnfläche des
konischen Schaftes 4 anliegt. Das Adapterstück 15 ist längsdurchbohrt, wobei der
innere Tei dieser Bohrung mit einem Gewinde 18 versehen ist. Im Abstand von der
freien Stirnseite des idapterstücks 15 ist in dessen Bohrung eine Innenringnut 19
eingearbeitet, in die in Betriebslage Spannbacken 20 mit radial nach außen vorstehenden
Klauen 21 eingreifen, die durch einen axial verschiebbaren Spreizstab 22 in die
Ringnut 19 eingepreßt und .iE dieser liage formschljissig verriegelt werden.
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Die Betätigung der Spannbacken 20 und des Spreizstabes 22 erfolgt
in bekannter Weise (DT-OS 25 45 713).
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Um die axiale Lage eines in die Werkzeugaufnahmebohrung 6 eingeschobenen,
im übrigen licht dargestellten Werkzeuges relativ zum Werkzeughalter 5 und damit
relativ zur Spindel 1 einzustellen, wird eine auf den Gewindestift 10 im Bereich
der Bohrung 12 aufgeschraubte und mit ihrer einen Stirnfläche an der Planringfläche
13 anliegende Kontermutter 23 gelöst und danach der Gewindestift 10 mittels einer
in den Schraubenzieiierschlitz 11 eingesteckten Schraubenzieherklinge verstellt,
bis der Abstand der in die Werkzeugaufnahmebohrung 6 ragenden Stirnfläche des Gewindestiftes
10 vori einer Bezugsfläct>e die gewünschte Größe aufweist. Anschließend wird
die Kontermutter 23 wieder verspat t, wozu sie ati ihrer der Planringfläche 13 abgewandten
Stirnseite mit Vertiefungen 24, beispielsweise in Form von Iluten oder axialen Bohrungen
verseilen ist.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausfükrungsform ist das Adapterstück
15 an seiner freien Stirnseite mit einem Riiigansatz 25 versehen, auf den ein Codierring
26 aufgesteckt und durch eingeschlagene Stifte 27 lagerichtig befestigt ist. Der
Codierring 26 ist an seiner freien Stirnseite mit axialen Bohrungen 50 versehen,
in die Codierstifte eingesteckt werderl. Die Codierstifte ermöglichen in bekwititer
Weise eiti selbstttitiges Lagern sowie Zu- und Abführen der Werkzeuge in bekannter
Weise.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist anstelle des Codierringes
26 in den konischen Schaft 4 eijie Längsnut 28 eingeasarbeitet, in deren Grund Gewindebohrungen
münden, in die Schaltnocke 29 oder Godierstifte eitisetzbar sind.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der tfiiidung ist
der Werkzeughalter 9§ mit einer konischeri werkzeugaufnahmebohrung 6' versehen,
in die eine Spannzange 3(J eirlgesetzt und durch eine Uberwlrfmutter 31 in bekaiiiter
Weise verspannbar ist, die über einen Konusring 3 auf Spainbacken 33 der Spannzange
30 wirkt. Auch in diesen Ball wird über den Gewindestift 10 ein axialer Anschlag
für eii in die Spannzange 30 einzusetzendes Fräswerkzeug gebildet.
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Der in Fig. 3 dargestellte Werkzeughalter 5" ist Init einer zylindrischen
Werkzeugaufnahmebohrung b" verseheli, iìl dei ein Werkzeugschaft mittels eines in
die radiale Gewindebohrung 711 eingedrehten Gewindestiftes 8" fixierbar ist.
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Der Werkzeughalter 5" ist mit Vorprüngen 34 verschen, die mit an der
Spindel 1" vorgesehenen Vorsprüngen 35 zusamnenwirken und die die konische Bohrung
3 der Spindel von der Drehmomentübertragung entlasten.
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Bei der in Fig. 4 dargestellteii Ausführungsform ist an der Stirnseite
der Spindel 1"' ein Gewindering 36 zeiitrisch befestigt, auf den eine Uberwurfmutter
37 aufschraubbar ist, die mit einer lösbaren Sperre 38 versehen ist, die
in
eine Verzahnung 39 des Gewinderinges 36 eingreift. Die Uberwurfmutter 37 und der
Gewindering 36 können in bekannter Weise als Schnellschraubkupplung ausgebildet
sein. Zur drehmomentsicheren Befestigung des Gewinderinges 36 an der Spindel 1"'
dienen Schrauben 40 wid Mitnehmersteine 41.
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Der Werkzeughalter 5"' ist in nicht dargestellter Weise mit einem
Zangenfutter, einer Aufnahmehülse für Weldonfräser oder dgl. versehen.
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Zum Verstellexl des Axialanschlages für die Werkzeuge dient ein Stellwerkzeug
42. Das Stellwerkzeug 42 umfaßt eine Stellwelle 43, an deren einem Eide ein Querstift
44 als Handgriff eingesetzt ist urid deren anderes Ende als Schraubetizietieikliiige
49 ausgebildet ist. Die Stellwelle 43 ist in einer Hülse 45 geführt, al, deren äußere
freien Dlde ein Handgriff 4(> in Form eiiies Querstiftes angebracht ist. Die
Hülse 45 ist in ihrem dem Handgriff 46 abgewandten Bereich nacll iiineii eingezogen
ucid weist in diesem Bereich einer, Außendurchmesser auf, der etwas geringer ist
als der lichte Durchmesser des Gewindes 18 des idapterstückes 15"'.
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Der Innendruchmesser der Hülse ist in diesem Bereich geringfügig größer
als der Außendurchmesser des Klingenteiles der Stellwelle 43. Das innere Ende der
Hülse 45 ist mit einer zentralexl Sackbohrung 47 versehen, deren Durchmesser etwas
größer ist als der Außendurchmesser des Gewindestiftes 10. Die Stirnseite des dem
Handgriff 46 abgewandten Milde der Hülse 45 ist mit axialen Vorsprüngen 48
versehen,
die in die Vertiefungen 24 der Kontermutter 23 passen. Mittels des ßtellwerkzeuges
42 ist es in keiner Erläuterung bedürfender Weise möglich, die Kontermutter 23 zu
lösen, den Gewindestift 10 axial zu verstellen und anschließend die Kontermutter
23 wieder festzuziehell.
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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Ratlmerl der Erfindung
zu verlassen. Insbesonders können einzelne der Erfindungsmerk male für sich oder
zu metirereii kombiniert Anwendung finderl.