DE2930591C2 - Werkzeughalter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeughalter gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Ein solcher Werkzeughalter ist aus der US-PS 69 890 bekannt Bei diesem werden die Schrägfläche am Sperrbolzen und die Spannfläche am Spannschaft gegeneinander gedrückt, so daß eine Klemm- und Keilwirkung entsteht, durch die der Spannschaft in der Aufnahmebohrung zuverlässig festgehalten wird. Der Schaft der Stellschraube des bekannten Werkzeughaiters ist glatt und zylindrisch ausgebildet und ragt in ein ebenfalls glattwandiges, zylindrisches Loch, das im Sperrbolzen exzentrisch ausgebildet ist Dadurch hindert die Stellschraube den Sperrbolzen an einer Drehung in der tangentialen Bohrung. Wenn die Stellschraube angezogen wird, drückt sie mit der Unterseite ihres Kopfes gegen eine Stirnseite des Sperrbolzens, wobei diese zur Spannfläche des Spannschaftes verschoben wird.

Zum Lösen des Werkzeuges muß die Stellschraube so lange gedreht werden, bis der Sperrbolzen außer Eingriff mit dem Schaft des Werkzeuges gebracht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Werkzeughalter derart auszubilden, daß er einen schnelleren Wechsel des Schneidwerkzeugs oder des Werkzeugadapters ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Hierbei steht der Schaft der Stellschraube in Gewindeeingriff mit dem Sperrbolzen, und zusatzlieh steht der Kopf der Stellschraube in Gewindeeingriff mit der tangentialen Bohrung, wobei eine Drehung der Stellschraube eine gleichsinnige Verschiebung von

Stellschraube und Sperrbolzen bewirkt

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung bewegt sich beim Anziehen der Stellschraube nicht nur diese in Axialrichtung relativ zur tangentialen Bohrung, sondern es bewegt sich auch der Sperrbolzen relativ zur Stellschraube, und zwar in gleicher Richtung wie diese, 30 daß der je Umdrehung der Stellschraube bewirkte Verschiebeweg des Sperrbolzens größer ist als der Verschiebeweg der Stellschraube. Die zum Verriegeln bzw. Freigeben des Spannschaftes am Werkzeughalter benötigte Zeit ist somit verkürzt

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 einen Längsschnitt durch einen Werkzeughalter mit einem darin eingesetzten Schneidwerkzeug;

F i g. 2 eine Schnittdarstellung gemäß Π-Ι1 in F i g. 1;

Fig.3 eine Fig.2 ähnliche Schnittdarstellung, die den Zustand zeigt, daß ein Sperrbolzen seine nichtsperrende Stellung einnimmt,

Fig.4 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung ge mäß IV-IV in F i g. 2;

Fig.5 eine ausschnittsweise Ansicht gemäß V-V in Fig.l;

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Sperrbolzens;

F i g. 7 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Abwandlung der Verbindung zwischen einem Sperrbolzen und einem geraden Spannschaft;

F i g. 8 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten Sperrbolzens; und

Fig.9 eine ausschnittsweise Ansicht eines geraden Spannschaftes gemäß XI-XI in F i g. 7.

Im folgenden wird zunächst auf F i g. 1 eingegangen. Der darin dargestellte Werkzeughalter umfaßt einen Werkzeughalterkopf 1, in dem der gerade Spannschaft eines Schneidewerkzeuges 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 eine Gewindebohrung auf, wie dies bei herkömmlichen Werkzeughaltern bekannt ist

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

Wie F i g. 2 zeigt, ist in der Umfangswand 6 des Werkzeughalterkopfes 1 eine tangentiale Bohrung 40 ausgebildet, deren Achse A im wesentlichen tangential zur zylindrischen Außenfläche 7 des geraden Spannschaftes 4 verläuft und einen Neigungswinkel A mit der jeweili-

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|| gen ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes ein- diese Längsnut ist lose die Spitze einer Justierschraube § schließt, sofern der Spannschaft in die Bohrung 5 des 25 eingesetzt, die in eine Gewindebohfung 24 gell Werkzeughalterkopfes i eingesetzt ist Der Neigungs- schraubt ist, die in der Uinfangswand 6 des Werkzeug- % winkel A zwischen der Achse der tangentirien Bohrung halterkopfes 1 ausgebildet ist Dadurch wird verhindert fs 40 und den ebenen Spannflächen liegt im Bereich von 10 5 daß sich der Sperrbolzen 20 unerwünscht drehen kann, it bis 20 Grad. was andernfalls durch Drehen der Stellschraube 50 erf§ Die durch die Umfangswand 6 des Werkzeughalter- folgen könnte. Der Sperrbolzen 20 kann sich somit in-F kopfes 1 entlang der Achse A verlaufende tangential nerhalb der tangentialen Bohrung so bewegen, daß sei- ii Bohrung 40 ist gestuft ausgebildet und besteht im we- ae Schrägfläche 21 immer dieselbe Ausrichtung bezüg- *| sentlichen aus zwei Abschnitten, nämlich einer Bohrung to lieh der ebenen Spannfläche 9 des geraden Spannschaf-I* 13 mit einer Bolzeneinführöffnung 12 in der Außenflä- tes behält Durch Anlage der Spitze der Justierschraube Γ ehe 11 des Werkzeughalterkopfes und einer Gewinde- 25 an den Stirnwänden der Längsnut 23 ist die VerschJebohrung 41 zur Aufnahme eines Kopfes 51 einer Stell- bung des Sperrbolzens in Axialrichtung der tangentia- ?-. schraube 50 mit einer Schraubeneinführöffnung 14 am len Bohrung 40 begrenzt

[|; anderen Ende der Bohrung 40 in der Außenfläche 11 des 15 In F i g. 2 ist der Sperrbolzen 20 in derjenigen Stel-

jh|; Werkzeughalterkopfes. Der die Bohrung 13 bildende lung dargestellt, in der seine Schrägflächen 21 durch die

p Abschnitt der tangentialen Bohrung 40 weist eine zur Öffnung 18 in die Bohrung 5 so ragt daß der Sperrbol-

fäo: ArJnahmebohrung 5 offene ovale Öffnung 18 (siehe zen den geraden Spannschaft am Werkzeughalter fest-

II F i g. 5) auf, deren Kontur der gekrümmter Innenfläche klemmt Wenn die Stellschraube 30 mittels eines beliebi-Il 8 des Werkzeughaiterkopfes entspricht Jede der öff- 20 gen geeigneten Schraubenziehers in Löserichtung ge- ¹J:', nungen 18 — beim dargestellten Ausführungsbeispiel dreht wird, wird der Sperrbolzen 20 aus der in F i g. 2

sind zwei Öffnungen 18 vorhanden, da zwei Bohrungen dargestellten Stellung in die in F i g. 3 dargestellte Stelle i 40 vorhanden sind — befindet sich an einer solchen lung verschoben, in der die Schrägfläche 21 des Sperr-Stelle im Werkzeughalterkopf 1, an der eine ebene boizens von der ebenen Spannfläche 9 abgehoben und ■ Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes angeordnet 25 entfernt ist so daß dann der gerade Spannschaft nicht ist wenn dieser in den Werkzeughalter eingesetzt ist mehr verriegelt ist Wenn die Stellschraube 50 in An-Die Größe jeder Öffnung 18 ist so bemessen, daß eine zugsrichtunfe gedreht wird, wird der Sperrbolzen 20 aus Schrägfläche eines Sperrbolzens, der noch erläutert der in F i g. 3 dargestellten Stellung in die in F i g. 2 dar- \ wird, durch die Öffnung in die Bohrung 5 eindringen gestellte Stellung gebracht Die Stellschraube 50 ist so- ^! kann. 30 mit ein Verstellmittel, das dazu dient, den Sperrbolzen In der Bohrung 13 jeder tangentialen Bohrung 40 ist 20 zur ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes und von ein Sperrbolzen 20 angeordnet der entlang der Achse A dieser weg innerhalb der tangentialen Bohrung 40 zu verschiebbar ist und ols Sperrelement wirkt wie dies verstellen.

insbesondere in F i g. 2 erkennbar ist. Der Sperrbolzen Die F i g. 7 bis 9 zeigen eine andere Ausführungsform

20, der lose in die zylindrische Bohrung 13 paßt, hat im 35 der Verbindung zwischen dem Sperrbolzen und dem

wesentlichen eine zylindrische Form und ist auf einem geraden Spannschaft. Beim Drehen unter starker BeIa-

Teil seiner Außenseite sich zu seinem einen Ende ver- stung des als Drehmeißel ausgebildeten Schneidwerk-

jüngend ausgebildet, so daß dort eine geneigte Schräg- zeuges führt der Widerstand an der Schneide auch zu

fläche 21 besteht, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist Die einer Kraft in Axiairichtung des geraden Spannschaftes,

Steigung bzw. Schrägstellung der Schrägfläche 21 ist 40 die diesen aus dem Werkzeughalter zu ziehen versucht,

gleich dem Neigungswinkel λ zwischen der Achse A der Die Ausführungsform gemäß den F i g. 7 bis 9 ist so

tangentialen Bohrung 40 und der ebenen Spannfläche ausgebildet, daß der Spannkraft entgegen dieser Kraft

des Spannschaftes, wie dies aus F i g. 2 erkennbar ist. zuverlässig festgehalten wird.

Der Sperrbolzen 20 kann in die Bohrung 13 durch die Bei der in den F i g. 7 bis 9 dargestellten Ausführungs-Bolzeneinführöffnung 12 der tangentialen Bohrung 40 45 form ist im geraden Spannschaft eine ungefähr rinneneingeführt werden. förmige Nut 60 ausgebildet, deren Nutboden die ebene Wie aus F i g. 2 ferner erkennbar ist, ist in den Sperr- Spannfläche 9 bildet und deren einander gegenüberliebolzen 20 die Stellschraube 50 so eingeschraubt, daß der gende Seitenwände 61 gekrümmt sind, wie dies in F i g. 7 Sperrbolzen durch Drehen der Stellschraube entlang dargestellt ist Ein Sperrbolzen 70 weist eine geneigte der tangentialen Bohrung 40 verschoben wird. Die Stell- 50 Schrägfläche 71 auf, die so groß ist, daß sie praktisch die schraube 50 ist als Flachkopfschraube mit Innensechs- gesamte Fläche der ebenen Spannfläche des Spannkant ausgebildet und umfaßt einen Kopf 51 mit Außen- schaftes bedecken kann. An die Schrägfläche 71 schliegewinde, der in das Innengewinde der Gewindebohrung ßen sich abgerundete Schultern 72 an, die entlang den 51 der tangentialen Bohrung 40 geschraubt ist, sowie gegenüberliegenden Längsrändern der Schrägfläche 71 einen Schaft 52, der in ein axial verlaufendes Gewinde- 55 verlaufen und deren Profil dem der einander gegenloch im Sperrbolzen 20 geschraubt ist, das als Durch- überliegenden Seitenwände 61 der Nut 60 gleicht, wie gangsloch ausgebildet ist Beim Drehen der Stellschrau- dies in den F i g. 7 und 8 dargestellt ist. Indem der Sperrbe 50 bewegt sich diese selber entlang der Achse A in bolzen 70 in der tangentialen Bohrung 40 verschoben die tangentiale Bohrung 40 hinein oder aus dieser her- wird, kann dieser Sperrbolzen wie der Sperrbolzen 20 aus, wobei gleichzeitig der Sperrbolzen 20 zur ebenen 60 aufgrund der Öffnung 18 in die Nut 60 eintreten, wobei Spannfläche 9 des Spannschaftes gezogen oder von die- die Schrägfläche 71 wie die Schrägfläche 21 bei der ser wegbewegt wird, so daß die zum Verriegeln bzw. ersten Ausführungsform wie ein Keil in Berührung mit Freigeben des geraden Spannschaftes am bzw. vom der ebenen Spannfläche 9 des Spannschaftes tritt. Au-Werkzeughalterkopf benötigte Zeit verkürzt ist. ßertLm treten die in Längsrichtung verlaufenden, auf Wie aus den Fi g. 2, 3 und 4 erkennbar ist, weist der 65 gegenüberliegenden Seiten angeordneten Schultern 72 Sperrbolzen 20 eine Längsnut 23 auf, die in der Außen- in Eingriff mit den gegenüberliegenden, gekrümmten fläche des Sperrbolzens an einer zur Schrägfiäche 21 Seitenwänden 61 der Nut 60, so daß eine unerwünschte diametral gegenüberliegenden Stelle ausgebildet ist. In Verschiebung des geraden Spannschaftes in Axialrich-

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tung verhindert wird. Beim vorstehend beschriebenen die Reibkraft aufgrund der Keilwirkung zunimmt was Ausführungsbeispiel sitzt der Sperrbolzen 70 so in der wiederum zu erhöhter Haltekraft am Spannschaft führt, Nut 60, daß seine beiden Schultern 72 an den gegen- so daß dieser während des Schneidens sicher vom überliegenden gekrümmten Seitenwänden 61 der Nut Werkzeughalter festgehalten wird, anliegen; es kann gegebenenfalls jedoch auch vorgese- 5 Nach Beendigung des Schneidens bzw. der Werkhen sein, daß lediglich eine einzige gekrümmte Schulter Stückbearbeitung wirkt die Kraft F nicht mehr am des Sperrbolzens in Eingriff mit nur einer gekrümmten Sperrbolzen 20, so daß die Stellschraube 50 gelöst wer-Seitenwand der Nut tritt. den kann. Indem die Stellschraube 50 in zur Anzugsrich-

Bei der ersten Ausführungsform sind zwei Baugrup- tung entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wird der pen, die jeweils aus der tangentialen Bohrung 40, dem io Sperrbolzen 20 aus der in F i g. 2 dargestellten Sperr-Sperrbolzen 20 und der ebenen Spannfläche 9 bestehen, stellung in Richtung zur Bolzeneinführöffnung 12 versowie axial miteinander ausgerichtet sind, vorgesehen. schoben, so daß sich die Schrägfläche 21 des Sperrbol- ^. Die Anzahl und die relative Anordnung dieser Baugrup- zens 20 von der ebenen Spannfläche 9 löst und aus der f? pen können jedoch je nach dem Anwendungsfall auch Öffnung 18 austritt, bis der Sperrbolzen schließlich die anders gewählt werden. 15 in F ig. 3 dargestellte Stellung einnimmt Der gerade

Beim Zusammenbau wird zunächst der gerade Spannsehaft kann dann einfach aus der Bohrung des t Spannschaft 4 so in die Bohrung 5 eingeführt daß die Werkzeughalterkopfes herausgezogen werden, ebenen Spannflächen 9 jeweils bezüglich einer Markie- Da der Werkzeughalter Klemmflächen großer Breite

rung 80 (siehe F i g. 2) auf der Außenfläche 11 eine be- hat nämlich die SchrägPiächen der einzelnen Sperrbolstimmte Stellung einnehmen. Danach wird die Stell- M zen und die mit diesen in Berührung stehenden ebenen schraube 50 angezogen, so daß der Sperrbolzen 20 in- Spannflächen des geraden Spannschaftes, die in Tannerhalb der tangentialen Bohrung 40 zur ebenen Spann- gentenrichtung der Außenfläche des Spannschaftes verflache des Spannschaftes gezogen wird, so daß die laufen, hat jeder Sperrbolzen einen hohen Verfor-Schrägfläche 21 des jeweiligen Sperrbolzens 20 mit der mungswiderstand gegenüber Kräften, die aus der zugehörigen ebenen Spannfläche 9 des geraden Spann- 25 Schnittkraft resultieren und quer zu den Klemmflächen schaftes in Eingriff tritt Dies wird im folgenden ausführ- wirken. Da jeder Sperrbolzen gegen die ebenen Spann- ι licher erläutert Nachdem der gerade Spannschaft 4 des flächen des geraden Spannschaftes jeweils mittels einer Schneidwerkzeuges so in die Aufnahmebohrung 5 des Stellschraube gezogen wird, werden die mit dem Werkzeughalters eingesetzt worden ist daß die ebenen Schneiden verbundenen Schwingungen von den als Spannflächen 9 den jeweiligen Markierungen 80 so zu- 30 Stoßdämpfer wirkenden Stellschrauben in gewissem geordnet sind, daß die in F i g. 3 dargestellte Anordnung Ausmaß abgebaut und nicht direkt zu den Schrägflävorliegt wird die Stellschraube 50 in Anzugsrichtung chen der einzelnen Sperrbolzen übertragen, so daß die mittels eines Schraubenziehers gedreht der durch die Gefahr verringert ist daß sich der Eingriff zwischen den Schraubeneinführöffnung 14 eingeführt wird und am In- Schrägflächen und den Spannflächen löst

nensechskant des Kopfes 51 angreift Dadurch wird der 35 '

Sperrbolzen 20 in Richtung zur ebenen Spannfläche 9 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

gezogen. Indem die Stellschraube 50 weitergedreht
wird, wird der Sperrbolzen 20 weiter in die tangentiale
Bohrung 40 hineingezogen, so daß seine Schrägfläche
21 durch die Öffnung 18 in Richtung zur ebenen Spann- 40
fläche 9 des Spannschaftes verlagert wird Dabei wird
die Schrägfläche parallel zur ebenen Spannfläche 9 bewegt Schließlich tritt die Schrägfläche 21 nach Art eines
Keiles in Berührung mit der ebenen Spannfläche 9 des
Spannschaftes, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist Wenn dann 45
die Stellschraube 50 weitergedreht wird, übt sie eine
durch einen Pfeil in F i g. 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 50
des geraden Spannschaftes 4 und der Innenfläche 8 des
Werkzeughalterkopfes eine Reibkraft erzeugt so daß
der gerade Spannschaft 4 im Werkzeughalter arretiert
wird. Wenn das während des Schneidens aus der
Schnittkraft resultierende Drehmoment am Spann- 55
schaft in Richtung des Pfeiles (siehe F i g. 2) wirkt führt
dies zu einer Kraft F in zum Spannschaft tangentialer
Richtung, d. h. in Richtung der Achse A der tangentialen
Bohrung 40. Die Kraft Fwirkt zusammen mit der Kraft
P auf den Sperrbolzen in solcher Richtung, daß die 60
Schrägfläche 21 noch stärker gegen die ebene Spannfläche 9 des geraden Spannschaftes gedrückt wird, wodurch die Keilwirkung verbessert und die Reibkraft ver- ^ stärkt wird. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der %. Haltekraft am Spannschaft Da die Kraft F aus dem 65 -t durch die Schnittkraft verursachten Drehmoment resul- r_ tiert ergibt sich, daß bei einer Erhöhung der Schnitt- ΐ kraft auch die Kraft F zunimmt und daß proportional $'

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Werkzeughalter zum Einspannen eines geraden Spannschaftes eines Schneidewerkzeuges oder eines Werkzeugadapters, wobei der Spannschaft zumindest eine ebene Spannfläche auf seiner Außenfläche aufweist, mit einer von einer Umfangswand begrenzten Aufnahmebohrung zur Aufnahme des Spannschaftes, zumindest einer tangentialen Boh- to rung, die durch die Umfangswand in zur Aufnahmebohrung im wesentlichen tangentialer Richtung verläuft und durch eine öffnung zur Aufnahmebohrung offen ist, einem in der tangentialen Bohrung verschiebbaren, nicht drehbaren Sperrbolzen mit einer Schrägfläche, die durch die öffnung hindurch in Berührung mit der ebenen Spannfläche des Spannschaftes treten kann, und einer Stellschraube zum tangentialen Verschieben des Sperrbolzens in der tangentialen Bohrung in Richtung zur Spannfläche des Spannschaftes, wobei der Schaft der Stellschrau be in ein axiales Loch im Sperrbolzen ragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (52) der Stellschraube (50) in Gewindeeingriff mit dem Sperrbolzen (20, 70) steht und der Kopf (51) der Stellschraube mit einem Außengewinde in ein Innengewinde in der tangentialen Bohrung (40) des Werkzeughalters zur gleichsinnigen Verschiebung von Stellschraube und Sperrbolzen geschraubt ist

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß die tangentiale Bohrung (40) durchgehend ist