DE2930591A1

DE2930591A1 - Werkzeughalter.

Info

Publication number: DE2930591A1
Application number: DE19792930591
Authority: DE
Inventors: Chikara Nara Senzaki
Original assignee: Manyo Tool KK
Current assignee: Manyo Tool KK
Priority date: 1978-07-26
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1981-03-12
Also published as: GB2026354B; DE2930591C2; JPS5518355A; GB2026354A; JPS5810181B2; US4265460A

Description

JAEGER, GRAMS & PONTANI

PAT E NTA N WA LT E

DIPL.-CHEM. DR. KLAUS JAEGER DIFL.-ING. KLAUS D. GRAMS DR.-ING. HANS H. PONTANI GAUTING ■ BERQSTR. 48 Vi BO31 STOCKDORF · KREUZWEG 34 8782 KLEINOSTHEIM · HIRSCHPFAD 3

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Manyo Tool Kabushiki Kaisha

509-1, S:>ikujo-cho, Nara-shi, Nara-ken (Japan)

Werkzeughalter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeughalter zum Einspannen eines geraden Spannschaftes eines Schneidwerkzeuges oder eines Werkzeugadapters, wobei der Spannschaft zumindest eine ebene Spannfläche auf seiner Außenfläche aufweist.

In der Regel hat ein Schneidwerkzeug einen geraden Spannschaft, an dem ebene Spannflächen entlang Sekanten des Umfangskreises des Spannschaftes ausgebildet sind. Herkömmliche Werkzeughalter zum Einspannen eines geraden Spannschaftes mit ebenen Spannflächen sind derart ausgebildet, daß Justier- bzw. Stiftschrauben in die Umfangswand des Werkzeughalters unter rechtem Winkel zu den ebenen Spannflächen des in den Werkzeughalter eingesetzten Spannschaftes so geschraubt werden, daß die

TELEPHON: (O89) 8574-O8O; 85O203O; (O6027) 8828 · TELEX! 0 21 777 leer d

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Spitzen der Schäfte der Justierschrauben direkt in Berührung mit den ebenen Spannflächen des Spannschaftes treten, wodurch der Spannschaft im Werkzeughalter eingespannt wird.

Beim herkömmlichen Werkzeughalter wirkt jede Justierschraube wie ein auskragender Haltearm. Die Haltekraft für den Spannschaft wird aufgebracht von den Spitzen der einzelnen Justierschrauben, und die Klemmfläche, über die der Spannschaft am Werkzeughalter festgehalten wird, ist jeweils auf die Spitzen der einzelnen Justierschrauben beschränkt. Wegen dieser Ausbildung besteht die Gefahr, daß die Spitzen der Justierschrauben verformt werden und daß sogar eine Beschädigung der Gewinde auftreten kann. Dies wird insbesondere durch die quer zu den Justierschrauben an deren Spitzen angreifenden Kräfte hervorgerufen, die während einer Werkstückbearbeitung aus besonders starken Schnittkräften resultieren. Da jede Justierschraube direkt in Eingriff mit der zugehörigen ebenen Spannfläche des Spannschaftes steht, werden bei der Bearbeitung auftretende Schwingungen direkt zur Spitze der jeweiligen Justierschraube übertragen, was die Gefahr mit sich bringt, daß der Eingriff zwischen der Spitze der Justierschraube und der zugehörigen ebenen Spannfläche am Spannschaft gelockert oder sogar gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu beheben und einen Werkzeughalter zu schaffen, der ein Schneidwerkzeug zuverlässig mit hoher Haltekraft halten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Werkzeughalter gelöst.

Die während der Werkstückbearbeitung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück auftretende Schnittkraft führt zu einem Drehmoment am Spannschaft des Schneidwerkzeuges, das mit zu-

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-X:

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nehmender Schnittkraft größer wird. Beim erfindungsgemäßen Werkzeughalter sind nun Klemmflachen so angeordnet und ausgebildet, daß sie in einer im wesentlichen zur Außenfläche des Spannschaftes tangentialen Richtung verlagert werden können, wobei ein am Spannschaft wirkendes Drehmoment dafür ausgenutzt wird, die Halte- bzw. Spannkraft proportional zur Zunahme der Schnittkraft zu erhöhen.

Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Werkzeughalters gehört somit, daß bei einer während einer Werkstückbearbeitung auftretenden Zunahme der Schnittkraft die Haltekraft am Werkzeug proportional zunimmt, so daß der gerade Spannschaft sicher vom Werkzeughalter gehalten wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeughalters besteht darin, daß Klemmflächen vorgesehen sind, die jeweils so groß sind, daß sie die gesamte Fläche der zugehörigen ebenen Spannflächen am Spannschaft bedecken, so daß die Klemmflächen hohen Widerstand gegen Verformung aufgrund von starken Schnittkräften haben.

Schließlich werden beim erfindungsgemäßen Werkzeughalter die während der Bearbeitung auftretenden Schwingungen zumindest teilweise von den Klemmflächen ferngehalten. 25

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Weckzeughalter mit einem darin eingesetzten Schneidwerkzeug;

Figur 2 eine Schnittdarstellung gemäß H-II in Figur 1 ; 35

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Figur 3

Figur 4

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eine Figur 2 ähnliche Schnittdarstellung, die den Zustand zeigt, daß ein Sperrbolzen seine nichtsperrende Stellung einnimmt;

eine ausschnittsweise Schnittdarstellung gemäß IV-IV in Figur 2;

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Figur 5

Figur 6 eine ausschnittsweise Ansicht gemäß V-V in Figur 1;

eine perspektivische Ansicht eines Sperrbolzens:

15

Figur 7 eine Figur 2 ähnliche Schnittdarstellung, die eine abgewandelte Ausbildung einer tangentialen Bohrung sowie eine Halteschraube zeigt;

20

Figur 8 eine Figur 3 ähnliche Schnittdarstellung der Abwandlung gemäß Figur 7;

25

Figur 9 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Abwandlung der Verbindung zwischen einem Sperrbolzen und einem geraden Spannschaft;

Figur 10 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Sperrbolzens; und

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Figur 11 eine ausschnittsweise Ansicht eines geraden Spannschaftes gemäß XI-XI in Figur 9.

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Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 eingegangen. Der darin dargestellte Werkzeughalter umfaßt einen Kopf 1, in dem der gerade Spannschaft eines Schneidwerkzeuges 3, beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers, oder auch eines Werkzeugadapters oder dergleichen eingesetzt werden kann, sowie einen einstückig mit dem Kopf ausgebildeten Zapfen 2, der mit der Spindel einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräsmaschine, einer Drehbank oder einer Bohrmaschine verbunden werden kann. Der Zapfen 2 verjüngt sich in Richtung zu seinem freien Ende, so daß er in die Spindelbohrung der Werkzeugmaschine eingesetzt werden kann, und weist ein Gewindeloch auf, wie dies bei herkömmlichen Werkzeughaltern bekannt ist.

Im Kopf 1 ist eine Bohrung 5 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die eine dicke Umfangswand 6 umgibt. Die Bohrung 5 kann den geraden Spannschaft 4 des Schneidwerkzeuges 3 aufnehmen. Beim Einsetzen des Spannschaftes 4 in die Bohrung 5 gleitet die Außenfläche 7 in bekannter Weise entlang der Innenfläche 8 des Kopfes 1. Die Außenfläche des geraden Spannschaftes 4 ist an bestimmten Stellen mit Einschnitten versehen, so daß dort ebene Spannflächen 9 bestehen, wie dies die Figuren 1 bis 3 zeigen. Die ebenen Spannflächen verlaufen entlang einer Sekante des Umfangskreiöes des Spannschaftes.

Wie Figur 2 zeigt, ist in der Umfangswand 6 des Kopfes 1 eine tangentiale Bohrung 10 ausgebildet, deren Achse A im wesentlichen tangential zur zylindrischen Außenfläche 7 des geraden Spannschaftes 4 verläuft und einen Neigungswinkel α mit der jeweiligen ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes einschließt, sofern der Spannschaft in die Bohrung 5 des Kopfes 1 eingesetzt ist. Der Neigungswinkel α zwischen der Achse der tangentialen Bohrung 10 und den ebenen Spannflächen liegt im Bereich von 10 bis 20 Grad.

Die durch die ümfangjswand 6 des Kopfes 1 entlang der Achse A

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verlaufende tangentiale Bohrung 10 ist gestuft ausgebildet und besteht aus drei Abschnitten, nämlich einem Bolzenloch 13 mit einer Bolzeneinführöffnung 12 in der Außenfläche 11 des Kopfes, einem Schraubenloch 15 zur Aufnahme eines Schraubenkopfes mit einer Schraubeneinführöffnung 14 am anderen Ende der Bohrung 10 in der Außenfläche 11 des Kopfes und einem Abschnitt 16, der verringerten Durchmesser hat und vom Schraubenloch 15 zum Bolzenloch 13 führt, so daß am Ende dieser Löcher Schultern ausgebildet sind. Der das Bolzenloch 13 bildende Abschnitt der tangentialen Bohrung 10 weist eine zur Bohrung 5 offene ovale öffnung 18 (siehe Figur 5) auf, deren Kontur der gekrümmten Innenfläche 8 des Kopfes entspricht. Jede der öffnungen 18 - beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei öffnungen 18 vorhanden, da zwei Bohrungen 10 vorhanden sind - befindet sich an einer solchen Stelle im Kopf 1, an der eine ebene Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes angeordnet ist, wenn dieser in den Werkzeughalter eingesetzt ist. Die Größe jeder öffnung 18 ist so bemessen, daß eine Schrägfläche eines Sperrbolzens, der noch erläutert wird, durch die öffnung in die Bohrung 5 eindringen kann.

Im Bolzenloch 13 jeder tangentialen Bohrung 10 ist ein Sperrbolzen 20 angeordnet, der entlang der Achse A verschiebbar ist und als Sperrelement wirkt, wie dies insbesondere in Figur 2 erkennbar ist. Der Sperrbolzen 20, der lose in das zylindrische Bolzenloch 13 paßt, hat im wesentlichen eine zylindrische Form und ist auf einem Teil seiner Außenseite sich zu seinem einen Ende verjüngend ausgebildet, so daß dort eine geneigte Schrägfläche 21 besteht, wie dies in Figur 6 dargestellt ist.

Die Steigung bzw. Schrägstellung der Schrägfläche 21 ist gleich dem Neigungswinkel α zwischen der Achse A der tangentialen Bohrung 10 und der ebenen Spannfläche des Spannschaftes, wie dies aus Figur 2 erkennbar ist. Der Sperrbolzen 2 0 kann in das Bolzenloch 13 durch die Bolzeneinführöffnung 12 der tangentialen Bohrung 10. eingeführt werden.

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Wie aus Figur 2 ferner erkennbar ist, ist in den Sperrbolzen 20 eine Halteschraube 30 so eingeschraubt, daß der Sperrbolzen durch Drehen der Halteschraube entlang der tangentialen Bohrung 10 verschoben wird. Die Halteschraube 30 ist als Flachkopfschraube mit Innensechskant ausgebildet und umfaßt einen Kopf 31, der lose im Schraubenloch 15 der tangentialen Bohrung sitzt, einen glatten Schaftabschnitt 32, der im engeren Abschnitt 16 der tangentialen Bohrung sitzt, sowie einen Gewindeabschnitt 33, der in ein sich über die gesamte Länge des Sperrbolzens 20 erstreckendes Gewindeloch 22 geschraubt ist. Beim Zusammenbau wird die Halteschraube 30 durch die Schraubeneinführöffnung 14 in die tangentiale Bohrung eingeführt. Der flache Kopf 31 der Halteschraube sitzt verdrehbar auf einer Schulter 17 des Schraubenloches 15, und in eine im das Schraubenloch 15 der tangentialen Bohrung bildenden Abschnitt ausgebildete Ringnut ist lose ein Sicherungsring 34 eingesetzt, an dem sich der Kopf 31 der Halteschraube abstützt, wenn der Sperrbolzen 20 in die in Figur 3 dargestellte Stellung verschoben wird. Der Sicherungsring 34 verhindert dadurch, daß die Halteschraube 30 von der Schulter 17 abhebt, was die Gefahr mit sich bringen würde, daß die Halteschraube 30 aus der tangentialen Bohrung 10 herausfällt.

Wie aus den Figuren 2, 3 und 4 erkennbar ist, weist der Sperrbolzen 20 eine Längsnut 23 auf,die in der Außenfläche des Sperrbolzensan einer zur Schrägfläche 21 diametral gegenüberliegenden Stelle ausgebildet ist. In diese Längsnut ist lose die Spitze einer Justierschraube 25 eingesetzt, die in ein Gewindeloch 24 geschraubt ist, das in der ümfangswand 6 des Kopfes 1 ausgebildet ist. Dadurch wird verhindert, daß sich der Sperrbolzen 20 unerwünscht drehen kann, was andernfalls durch Drehen der Halteschraube 30 erfolgen könnte. Der Sperrbolzen 20 kann sich somit innerhalb der tangentialen Bohrung so bewegen, daß seine Schrägfläche 21 immer dieselbe Ausrichtung bezüglich der ebenen Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes

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behält. Durch Anlage der Spitze der Justierschraube 25 an den Stirnwänden der Längsnut 23 ist die Verschiebung des Sperrbolzens in Axialrichtung der tangentialen Bohrung 10 begrenzt.
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In Figur 2 ist der Sperrbolzen 20 in derjenigen Stellung dargestellt, in der seine Schrägfläche 21 durch die Öffnung 18 in die Bohrung 5 so ragt, daß der Sperrbolzen den geraden Spannschaft am Kopf des Werkzeughalters festklemmt. Wenn die Halteschraube 30 mittels eines beliebigen geeigneten Schraubenziehers in Löserichtung gedreht wird, wird der Sperrbolzen

20 aus der in Figur 2 dargestellten Stellung in die in Figur 3 dargestellte Stellung verschoben, in der die Schrägfläche

21 des Sperrbolzens von der ebenen Spannfläche 9 abgehoben und entfernt ist, so daß dann der gerade Spannschaft nicht mehr verriegelt ist. Wenn die Halteschraube 30 in Anzugsrichtung gedreht wird, wird der Sperrbolzen 20 aus der in Figur 3 dargestellten Stellung in die in Figur 2 dargestellte Stellung gebracht. Die Halteschraube 30 ist somit ein Verstellmittel, das dazu dient, den Sperrbolzen 20 zur ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes und von dieser weg innerhalb der tangentialen Bohrung 10 zu verstellen.

In den Figuren 7 und 8 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3 dargestellt, bei der die Verschiebung des Sperrbolzens 20 relativ zur ebenen Spannfläche zwischen seiner sperrenden und seiner freigebenden Stellung und umgekehrt so erfolgt, daß die zum Verriegeln bzw. Lösen des Spannschaftes im Werkzeughalter bzw. von diesem benötigte Zeit kürzer ist. Die Abwandlung bzw. Ausführungsform gemäß den Figuren 7 und 8 stimmt mit der Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3 mit Ausnahme einer tangentialen Bohrung 40 sowie einer Halteschraube 50 und der Verbindung zwischen dieses Elementen überein.
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Der Werkzeughalter gemäß den Figuren 7 und 8 weist eine tangentiale Bohrung 40 auf, die zylindrisch ausgebildet ist und entlang einer Achse A durch die ümfangswand 6 des Kopfes des Werkzeughalters verläuft und zumindest aus zwei Abschnitten besteht, nämlich einem Bolzenloch 13 mit einer Bolzeneinführöffnung 12 in der Außenfläche 11 der Ümfangswand 6 des Kopfes

I sowie einem Gewindeloch 41 mit einer Schraubenexnführöffnung 14, die an anderer Stelle ebenfalls in der Außenfläche

II des Kopfes 1 ausgebildet ist«. Die Halteschraube umfaßt einen Gewindekopf 51, der in das Gewindeloch 41 der tangentialen Bohrung 40 geschraubt ist, sowie einen Gewindeabschnitt 52, der in ein axial verlaufendes Gewindeloch im Sperrbolzen 20 geschraubt ist, das als Durchgangsloch ausgebildet ist. Beim Drehen der Halteschraube 50 bewegt sich diese selber entlang der Achse A in die tangentiale Bohrung 40 hinein oder aus die ser heraus, wobei gleichzeitig der Sperrbolzen 20 zur ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes gezogen oder von dieser wegbewegt wird, so daß die zum Verriegeln bzw. Freigeben des geraden Spannschaftes am bzw. vom Kopf des Werkzeughalters benötigte Zeit verkürzt ist.

Die Figuren 9 bis 11 zeigen eine andere Ausführungsform der Verbindung zwischen dem Sperrbolzen und dem geraden Spannschaft. Beim Drehen unter starker Belastung des als Drehmeißel ausgebildeten Schnexdwerkzeuges führt der Widerstand an der Schneide auch zu einer Kraft in Axialrichtung des geraden Spannschaftes, die diesen aus dem Werkzeughalter zu ziehen versucht. Die Ausfuhrungsform gemäß den Figuren 9 bis 11 ist so ausgebildet, daß der Spannschaft entgegen dieser Kraft zuverlässig festgehalten wird.

Bei den in den Figuren 9 bis 11 dargestellten Ausführungsformen ist im geraden Spannschaft eine ungefähr rinnenförmige Nut 60 ausgebildet, deren Nutboden die ebene Spannfläche 9 bildet und deren einander gegenüberliegende Seitenwände 61 ge-

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krünunt sind, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Ein Sperrbolzen 70 weist eine geneigte Schrägfläche 71 auf, die so groß ist, daß sie praktisch die gesamte Fläche der ebenen Spannfläche des Spannschaftes bedecken kann. An die Schrägfläche 71 schließen sich abgerundete Schultern 72 an, die entlang den gegenüberliegenden Längsrändern der Schrägfläche 71 verlaufen und deren Profil dem der einander gegenüberliegenden Seitenwände 61 der Nut 60 gleicht, wie dies in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist. Indem der Sperrbolzen 70 in der tangentialen Bohrung 10 verschoben wird, kann dieser Sperrbolzen wie der Sperrbolzen 20 aufgrund der öffnung 18 in die Nut 60 eintreten, wobei die Schrägfläche 71 wie die Schrägfläche 21 bei der ersten Ausführungsform wie ein Keil in Berührung mit der ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes tritt. Außerdem treten die in Längsrichtung verlaufenden, auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Schultern 72 in Eingriff mit den gegenüberliegenden, gekrümmten Seitenwänden 61 der Nut 60, so daß eine unterwünschte Verschiebung des geraden Spannschaftes in Axialrichtung verhindert wird. Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sitzt der Sperrbolzen 70 so in der Nut 60, daß seine beiden Schultern 72 an den gegenüberliegenden gekrümmten Seitenwänden 61 der Nut anliegen; es kann gegebenenfalls jedoch auch vorgesehen sein, daß lediglich eine einzige gekrümmte Schulter des Sperrbolzens in Eingriff mit nur einer 5 gekrümmten Seitenwand der Nut tritt.

Bei der ersten Ausführungsform sind zwei Baugruppen, die jeweils aus der tangentialen Bohrung 10, dem Sperrbolzen 20 und der ebenen Spannfläche 9 bestehen sowie axial miteinander ausgerichtet sind, vorgesehen. Die Anzahl und die relative Anordnung dieser Baugruppen können jedoch je nach dem Anwendungsfall auch anders gewählt werden.

Beim Zusammenbau wird zunächst der gerade Spannschaft 4 so in die Bohrung 5 eingeführt, daß die ebenen Spannflächen 9 je-

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weils bezüglich einer Markierung 80 (siehe Figur 7) auf der Außenfläche 11 eine bestimmte Stellung einnehmen. Danach wird die Halteschraube 30 angezogen, so daß der Sperrbolzen 20 innerhalb der tangentialen Bohrung 10 zur ebenen Spannfläche des Spannschaftes gezogen wird, so daß die Schrägfläche 21 des jeweiligen Sperrbolzens 20 mit der zugehörigen ebenen Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes in Eingriff tritt. Dies wird im folgenden ausführlicher erläutert. Nachdem der gerade Spannschaft 4 des Schneidwerkzeuges so in die Bohrung 5 des Werkzeughalters eingesetzt worden ist, daß die ebenen Spannflächen 9 den jeweiligen Markierungen 80 so zugeordnet sind, daß die in Figur 3 dargestellte Anordnung vorliegt, wird die Halteschraube 30 in Anzugsrichtung mittels eines Schraubenziehers gedreht, der durch die Schraubeneinführöffnung 14 eingeführt wird und am Innensechskant des Kopfes 31 angreift. Dadurch wird der Sperrbolzen 20 in Richtung zur ebenen Spannfläche 9 gezogen. Indem die Halteschraube 30 weitergedreht wird, wird der Sperrbolzen 20 weiter in die tangentiale Bohrung hineingezogen, so daß seine Schrägfläche 21 durch die Öffnung 18 in Richtung zur ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes verlagert wird. Dabei wird die Schrägfläche parallel zur ebenen Spannfläche 9 bewegt. Schließlich tritt die Schrägfläche nach Art eines Keiles in Berührung mit der ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Wenn dann die Halteschraube 30 weitergedreht wird, übt sie eine durch einen Pfeil in Figur 2 angedeutete Kraft P in Richtung der Achse A auf den Sperrbolzen 20 aus. Aufgrund der Keilwirkung zwischen der Schrägfläche 21 und der ebenen Spannfläche 9 wird zwischen der Außenfläche 7 des geraden Spannschaftes und der Innenfläche 8 des Kopfes des Werkzeughalters eine Reibkraft erzeugt, so daß der gerade Spannschaft 4 im Werkzeughalter arretiert wird. Wenn das während des Schneidens aus der Schnittkraft resultierende Drehmoment am Spannschaft in Richtung des Pfeiles (siehe Figur 2) wirkt,führt dies zu einer Kraft F in zum Spannschaft tangentialer Richtung, d.h. in

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Richtung der Achse A der tangentialen Bohrung 10. Die Kraft F wirkt zusammen mit der Kraft P auf den Sperrbolzen in solcher Richtung, daß die Schrägfläche 21 noch stärker gegen die ebene Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes gedrückt wird, wodurch die Keilwirkung verbessert und die Reibkraft verstärkt wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Haltekraft am Spannschaft. Da die Kraft F aus dem durch die Schnittkraft verursachten Drehmoment resultiert, ergibt sich, daß bei einer Erhöhung der Schnittkraft auch die Kraft F zunimmt und daß proportional die Reibkraft aufgrund der Keilwirkung zunimmt, was wiederum zu erhöhter Haltekraft am Spannschaft führt, so daß dieser während des Schneidens sicher vom Werkzeughalter festgehalten wird.

Nach Beendigung des Schneidens bzw. der Werkstückbearbeitung wirkt die Kraft F nicht mehr am Sperrbolzen 20, so daß die Halteschraube 30 gelöst werden kann. Indem die Halteschraube 30 in zur Anzugsrichtung entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wird der Sperrbolzen 20 aus der in Figur 2 dargestellten Sperrstellung in Richtung zur Bolzeneinführöffnung 12 verschoben, so daß sich die Schrägfläche 21 des Sperrbolzens 20 von der ebenen Spannfläche 9 löst und aus der Öffnung 18 austritt, bis der Sperrbolzen schließlich die in Figur 3 dargestellte Stellung einnimmt. Der gerade Spannschaft kann dann einfach aus der Bohrung des Kopfes des Werkzeughalters herausgezogen werden.

Da der erfindungsgemäße Werkzeughalter Klemmflachen großer Breite hat, nämlich die Schrägflächen der einzelnen Sperrbolzen und die mit diesen in Berührung stehenden ebenen Spannflächen des geraden Spannschaftes, die in Tangentenrichtung der Außenfläche des Spannschaftes verlaufen, hat jeder Sperrbolzen einen hohen Verformungswiderstand gegenüber Kräften, die aus der Schnittkraft resultieren und quer zu den Klemmflächen wirken. Da jeder Sperrbolzen gegen die ebenen Spannflächen

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des geraden Spannschaftes jeweils mittels einer Halteschraube gezogen wird, werden die mit dem Schneiden verbundenen Schwingungen von den als Stoßdämpfer wirkenden Halteschrauben in gewissem Ausmaß abgebaut und nicht direkt zu den Schrägflächen der einzelnen Sperrbolzen übertragen, so daß die Gefahr verringert ist, daß sich der Eingriff zwischen den Schrägflächen und den Spannflächen löst.

Wesentlich für die Erfindung ist der Sperrbolzen mit seiner Schrägfläche, nämlich einer keilförmigen Klemmfläche, der unter einem gewissen Winkel bezüglich der jeweiligen ebenen Spannfläche am geraden Spannschaft entlang der tangentialen Bohrung bewegbar ist, die in zur Außenfläche des Spannschaftes tangentialer Richtung verläuft. Ein aus der Schnittkraft resultierendes Drehmoment wirkt auf die keilförmige Klemmfläche so, daß es eine die Keilwirkung verstärkende Kraft erzeugt. Da das Drehmoment während der fortschreitenden Werkstückbearbeitung proportional zur zunehmenden Schnittkraft zunimmt, wird die keilförmige Klemmfläche mit der ebenen Spannfläche unter stärkerer Kraft in Eingriff gebracht, so daß die Reibkraft ebenfalls höher ist und der gerade Spannschaft während des gesamten Bearbeitungsvorgangs fest im Kopf des Werkzeughalters eingespannt ist.

Der erfindungsgemäße Werkzeughalter weist somit in bevorzugter Ausbildung eine Bohrung, in die ein Werkzeug mit ebenen Spannflächen an seinem Spannschaft eingeführt werden kann, sowie eine die Bohrung begrenzende Umfangswand auf. Durch die Umfangswand verlaufen tangentiale Bohrungen,die die erstgenannte Bohrung schneiden, so daß im Schnittbereich jeweils eine Öffnung vorliegt. In jeder tangentialen Bohrung sitzt ein Sperrbolzen mit einer geneigten Schrägfläche, der in Axialrichtung der tangentialen Bohrung verschiebbar ist. Durch Verschieben des jeweiligen Sperrbolzens in Richtung zur Mitte der tangentialen Bohrung wird seine Schrägfläche aufgrund der

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Keilwirkung gegen die ebene Spannfläche am Spannschaft gedrückt, wodurch der Spannschaft mit der Umfangswand verklemmt wird. Am Spannschaft wirkendes zunehmendes Drehmoment verschiebt den Sperrbolzen in Axialrichtung etwas weiter, so daß die Keilwirkung verstärkt wird und dadurch eine stark erhöhte Haltekraft am Spannschaft erreicht wird.

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Leerseite

Claims

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DIPL.-CHEM. DR. KLAUS JAEGER DIPL.-ING. KLAUS D. GRAMS DR.-ING. HANS H. PONTANI

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Patentansprüche 15

1y Werkzeughalter zum Einspannen eines geraden Spannschaftes eines Schneidwerkzeuges oder eines Werkzeugadapters, wobei der Spannschaft zumindest eine ebene Spannfläche auf seiner Außenfläche aufweist, gekennzeichnet durch einen Kopf (1) mit einer Bohrung (5) zur Aufnahme des Spannschaftes (4) und mit einer die Bohrung begrenzenden Umfangswand (6) mit einer Innenfläche (8), zumindest eine tangentiale Bohrung (10, 40), die durch die ümfangswand des Kopfes unter einem Winkel (α) bezüglich der ebenen Spannfläche (9) des in die Bohrung des Kopfes eingesetzten Spannschaftes und in zur Außenfläche (7) des Spannschaftes im wesentlichen tangentialer Richtung verläuft, wobei die tangentiale Bohrung (10, 40) durch eine öffnung (18) in der Innenfläche (8) des Kopfes mit dessen Bohrung (5) verbunden ist und diese öffnung ungefähr im Bereich der ebenen Spannfläche des Spannschaftes liegt, ein in der tangentialen Bohrung verschiebbares Sperrelement (20, 70) mit einer Schrägfläche (21, 71), die von der tangentialen Richtung so abweicht, daß sie durch die öffnung hindurch in Berührung mit der ebenen Spannfläche des

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380; 8502030 j (Ο6Ο27) 88 2I

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Spannschaftes treten kann, und ein Verstellmittel (30, 50) zum Verschieben des Sperrelementes in der tangentialen Bohrung in Richtung zur Spannfläche des Spannschaftes oder von dieser weg.
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2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die ebene Spannfläche (9) auf der Aussenf lache (7) des geraden Spannschaftes (4) entlang einer Sekante des Umfangskreises des Spannschaftes verläuft und daß das Sperrelement ein Sperrbolzen (20, 70) ist, der auf einem Teil seiner Außenseite die Schrägfläche (21, 71) aufweist, deren Neigung im wesentlichen gleich dem zwischen der tangentialen Bohrung (10, 40) und der ebenen Spannfläche des Spannschaftes eingeschlossenen Winkel (α) ist und die in der tangentialen Bohrung keilartig in Berührung mit der ebenen Spannfläche des Spannschaftes parallelverschoben wird.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Verstellmittel eine Halteschraube (30, 50)ist, die in ein axial verlaufendes Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (20, 70) geschraubt ist und gedreht wird, um den Sperrbolzen in der tangentialen Bohrung (10, 40) zur ebenen Spannfläche (9) des Spannschaftea (4) zu verschieben oder von dieser Spannfläche zurückzuziehen.
4. Werkzeughalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Sperrbolzen (20, 70) in einem der Schrägfläche (21, 71) diametral gegenüberliegenden Bereich seiner Außenseite eine Längsnut (23) aufweist, in die die Spitze einer Justierschraube (25) ragt, die in die ümfangswand (6) des Kopfes (1) des Werkzeughalters geschraubt ist.
5. Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, -daß die Spitze der Justierschraube (25)

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mit den Enden der Längsnut (23) in Eingriff treten kann und dadurch die Verschiebung des Sperrbolzens (20, 70) begrenzt.
6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale Bohrung

(40) in der ümfangswand (6) des Kopfes (1) quer verläuft und aus einem Bolzenloch (13), das von der Außenfläche (11) des Kopfes ausgeht und lose den Sperrbolzen (20, 70) aufnimmt, sowie einem Gewindeloch (41) besteht, das von einer anderen Stelle der Außenfläche ausgeht und in das die Halteschraube (50) geschraubt ist.
7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die tangentiale Bohrung

(10) als gestufte Bohrung durch die Ümfangswand (6) des Kopfes (1) ausgebildet ist und entlang einer zur Außenfläche (7) des in den Kopf eingesetzten geraden Spannschaftes (4) tangentialen Achse (A) verläuft und daß die gestufte Bohrung ein Bolzenloch (13), das von einer Stelle der Außenfläche (11) des Kopfes ausgeht und den Sperrbolzen (20, 70) lose aufnimmt, ein Schraubenloch (15), das von einer anderen Stelle der Außenfläche ausgeht, sowie einen Abschnitt (16) aufweist, der verringerten Durchmesser hat und vom Schraubenloch zum Bolzenloch führt.
8. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschraube (50) einen Gewindekopf (51), der in das Gewindeloch (41) der tangentialen Bohrung (40) geschraubt werden kann, sowie als Schaft einen Gewindeabschnitt (52) aufweist, der in das axial verlaufende Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (20, 70) geschraubt werden kann.
9. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

zeichnet ,.daß die Halteschraube (30) einen lose in

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das Schraubenloch (15) der tangentialen Bohrung (10) eingesetzten Kopf (31), einen glatten Schaftabschnitt (32), der im Abschnitt (16) der tangentialen Bohrung (10) mit verringertem Durchmesser sitzt, sowie einen Gewindeabschnitt (33) aufweist, der in das axial verlaufende Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (20, 70) geschraubt ist.
10. Werkzeughalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das Schraubenloch (15) lose ein Sicherungsring (34) eingesetzt ist, an dem der Kopf (31) der Halteschraube (30) zur Anlage kommen kann.
11. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß durch die Umfangswand (6) des Kopfes (1) zwei oder mehr tangentiale Bohrungen (10, 40) verlaufen und daß in jeder der tangentialen Bohrungen jeweils ein Sperrbolzen (20, 70) angeordnet ist.
12. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am geraden Spannschaft

(4) zwei oder mehr ebene Spannflächen (9) ausgebildet sind.
13. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am geraden Spannschaft (4) eine Nut

(60) ausgebildet ist, deren ebener Nutboden als ebene Spannfläche (9) dient und die an zumindest einem ihrer Ränder eine aufsteigende Seitenwand (61) aufweist, und daß das Sperrelement (70) zumindest an einem seiner die Schrägfläche (71) begrenzenden Ränder eine Schulter (72) aufweist, deren Profil im wesentlichen mit dem der aufsteigenden Seitenwand der Nut übereinstimmt, wobei die Schulter in Anlage an der aufsteigenden Seitenwand kommen kann, wenn die Schrägfläche die ebene Spannfläche des geraden Spannschaftes berührt.
14. Werkzeughalter nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß die Nut (60) zwei gegenüberliegende aufsteigende Seitenwände (61) hat und daß das Sperrelement (70) an seinen beiden gegenüberliegenden Längsrändern der Schrägfläche (71) Schultern (72) aufweist, die in die Nut passen.
15. Werkzeughalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (60) im wesentlichen rinnenförmig ausgebildet ist und daß der ebene Nutboden entlang einer Sekante des Umfangskreises des geraden Spannschaftes (4) verläuft und daß die gegenüberlxegenden aufsteigenden Seitenwände (61) ein bogenförmiges Profil haben.
16. Werkzeughalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch g e kennzeichnet, daß das Sperrelement ein Sperrbolzen (70) ist, dessen Außenseite teilweise von der Schrägfläche (71) gebildet ist, daß die Schultern (72) entlang den gegenüberliegenden Längsrändern der Schrägfläche verlaufen, daß die Neigung der Schrägfläche im wesentlichen gleich dem zwischen der Achse der tangentialen Bohrung (10, 40) und der ebenen Spannfläche (9) des geraden Spannschaftes (4) eingeschlossenen Winkel (α) ist und daß die Schrägfläche eine so große Fläche hat, daß sie praktisch die gesamte Fläche der ebenen Spannfläche bedecken kann, wobei die Schrägfläche in der tangentialen Bohrung keilartig in Berührung mit der ebenen Spannfläche parallelverschiebbar ist und dabei die Schultern in Berührung mit den gegenüberliegenden aufsteigenden Seitenwänden (61) der Nut (60) treten.
17. Werkzeughalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß das Verstellmittel eine Halteschraube (30, 50) ist, die in ein axial verlaufendes Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (70) geschraubt ist, so daß durch Drehen der Halteschraube der Sperrbolzen in der tangentialen Bohrung (10, 40) sowohl zur ebenen Spannfläche (9) als auch den

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gegenüberliegenden aufsteigenden Seitenwänden (61) oder von diesen weg bewegt wird.
18. Werkzeughalter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e kennzeichnet, daß der Sperrbolzen (70) eine Längsnut (23) aufweist, die an einer diametral der Schrägfläche (71) gegenüberliegenden Stelle seiner Außenseite ausgebildet ist und in die die Spitze einer Justierschraube (25) lose eingesetzt ist, die in die ümfangswand (6) des Kopfes (1) geschraubt ist.
19. Werkzeughalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der Justierschraube (25) durch Anlage an einem Ende der Längsnut (23) die Verschiebung des Sperrbolzens (70) begrenzt.
20. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß die tangentiale Bohrung (40) als durch die Ümfangswand (6) des Kopfes (1) verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet ist und daß sie ein Bolzenloch (13), das von einer Stelle der Außenfläche (11) des Kopfes ausgeht und den Sperrbolzen (70) lose aufnimmt, sowie ein Gewindeloch (41) aufweist, das von einer anderen Stelle der Außenfläche des Kopfes ausgeht und die Halteschraube

(50) aufnimmt.
21. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet , daß die tangentiale Bohrung

(10) als gestufte Bohrung ausgebildet ist und durch die Umfangswand (6) des Kopfes (1) entlang einer zur Außenfläche

(7) des geraden Spannschaftes (4) tangentialen Achse (A) verläuft und daß die tangentiale Bohrung (10) besteht aus einem Bolzenloch (13), das von einer Stelle der Außenfläche

(11) des Kopfes ausgeht und den Sperrbolzen (70) lose aufnimmt, einem Schraubenloch (15), das von einer anderen Stel-

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le der Außenfläche des Kopfes ausgeht, und einem Abschnitt (16),dessen Durchmesser verringert ist und der vom Bolzenloch zum Schraubenloch verläuft.
22. Werkzeughalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschraube (50) besteht aus einem Gewindekopf (51), der in das Gewindeloch (41) in der tangentialen Bohrung (40) geschraubt werden kann, und einem als Gewindeabschnitt (52) ausgebildeten Schaft, der in das axiale Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (70) geschraubt werden kann.
23. Werkzeughalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschraube (30) einen Kopf (31), der lose in den das Schraubenloch (15) bildenden Abschnitt der tangentialen Bohrung (10) eingesetzt ist, einen Schaftabschnitt (32), der im Abschnitt (16) der tangentialen Bohrung mit verringertem Durchmesser sitzt, sowie einen Gewindeabschnitt (33) aufweist, der in das axial verlaufende Gewindeloch (22) im Sperrbolzen (70) geschraubt ist.
24. Werkzeughalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in eine in der Innenwand des Schraubenloches (15) der tangentialen Bohrung (10) ausgebildete Nut lose ein Sicherungsring (34) eingesetzt ist, an dem der Kopf (31) der Halteschraube (30) zur Anlage kommen kann.
25. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß in der ümfangswand (6) des Kopfes (1) zwei oder mehr tangentiale Bohrungen (1, 40) ausgebildet sind und daß in jeder dieser tangentialen Bohrungen ein Sperrbolzen (70) angeordnet ist.
26. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß am geraden Spannschaft (4)

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zwei oder mehr Nuten (60) ausgebildet sind, die jeweils einen die Spannfläche (9) bildenden ebenen Nutboden und zumindest eine aufsteigende Seitenwand (61) aufweisen.

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