DE3341958C2 - Kupplungseinrichtung für modulare Werkzeugsysteme - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ist bei modularen Werkzeugsystemen universell verwendbar und ihr einfacher Aufbau ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung. Die Gewindebohrung des einen Elementes der zu verbindenden Elemente ist mit einem Gewinde anderer Gewindesteigung als das des anderen Elementes versehen und in diese Gewinde ist eine Differentialschraube eingeschraubt. Weiterhin ist das Mitnehmerelement ein Mitnehmerbolzen, dessen eine Hälfte in eine im Vergleich zur Zentralbohrung exzentrisch angeordnete, zu derselben achsparallele Bohrung des einen Elementes eingepaßt ist und dessen andere Hälfte einen kleineren Durchmesser aufweist, im Vergleich zur ersten Hälfte exzentrisch angeordnet ist, an ihrem Ende mit einer kegelförmigen Abarbeitung versehen ist und in eine Bohrung des anderen Elementes eingepaßt ist.

Description

gebildet Die unterschiedlich ausgebildeten automatischen Werkzeugwechselvorrichtungen führten zu weiteren Varianten und vervielfachten die bereits beste-

oder mittels eines in einer Nut (20) seines Mantels 35 stet werden, daß beispielsweise ein Bohrwerkzeug mit angeordneten elastischen Schlitzringes (21) drehbar einer einzigen Bohrschneide in einer bestimmten Win· befestigt ist kellage in bezug auf die Maschinenspindel ausgerichtet

Darüberhinaus können jidoch «larch die erfindungs-

gemäße Ausbildung des Mitnehmerbolzens als Exzenterbolzen, der mit seiner den größeren Durchmesser

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für aufweisenden Hälfte verdrehbar in seiner Aufnahmemodulare Werkzeugsysteme gemäß dem Oberbegriff bohrung in dem einen zu kuppelnden Teil sitzt und mit des Patentanspruchs 1. seiner Exzenterhälfte in eine Aufnahmebohrung des an-

Die Hauptspindelenden von Bohr- und Fräswerken 45 deren zu kuppelnden Teils eingreift durch entsprechenwaren auch früher schon außerordentlich vielfältig aus- de Verdrehung des Exzenterbolzens Lagetoleranzen

der beiden Aufnahmebohrungen ohne Gefahr eines zu engen Sitzes und einer Verspannung des Mitnehmerbolzens ausgeglichen werden. Das entsprechende Drehen

hende Vielzahl der Kupplungsarten. Dieser Umstand 50 des Exzenterbolzens beim Zusammenkuppeln der hat zur Folge, daß mit Werkzeugen, die aus einem Stück Kupplungsteile durch Anziehen der Differentialschraubestehen und eine für eine bestimmte Maschine charak- be wird durch die kegelförmige Abfasung der exzentriteristische Ausführungsform aufweisen, weder der sehen Hälfte des Exzenterbolzens begünstigt.
Werkzeugbestand der Maschinen noch die Fertigung Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbei-

der Werkzeuge optimiert werden können. Demgemäß 55 spiels mit Hilfe der Zeichnung erläutert. In der Zeichist eine Trennung des werkzeugmaschinenseitigen Bau- nung zeigt
teils und des zum Ein- bzw. Aufspannen der Schneidwerkzeuge dienenden Bauteils und ihr Verbinden mittels eines geeigneten Kupplungs- bzw. Befestigungssystems von Vorteil. Auf diese Weise wird es möglich, daß 60
gleiche Werkzeugspannbauteile mit unterschiedlichen
maschinenseitigen Bauteilen verbunden werden können
bzw. an ein maschinenseitiges Bauteil einer bestimmten
Ausführungsform mehrere unterschiedliche Werkzeug-

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Spannbauteile angeschlossen werden können.

Bei einer bekannten Kupplungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art (DE-GM 75 20 996) können die beiden zu kuppelnden

Fig. 1 die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung im Falle einer direkten Verbindung (Kupplung) eines stellen Kegels und eines Ausdrehwerkzeuges,

Fig.2 die Ausgestaltung des in Fig. 1 dargestellten Mitnehmerbolzens und

Fig.3 die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung im Falle der Verbindung eines steilkegeligen Grundkörpers, eines Verlängerungsstückes und eines beliebigen Werkstückspannelementes.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Kupplungseinrichtung im Schnitt dargestellt, wobei die Verbindung bzw. Kupplung eines Grundkörpers 1 und eines

Ausdrehwerkzeuges 4 gezeigt ist Die Spezifikation des mit einem Steilkegel versehenen Grundkörpers 1 entspricht der Spezifikation der Werkzeugmaschine. In die zu der Kegelfläche 2 koaxiale Bohrung 3 ist der Zentrierzapfen 5 des Werkzeugs 4 eingepaßt Die starre Verbindung des Grundkörpers 1 und des Werkzeugs 4 wird von der Dif ferentialschraube 6 sichergestellt Diese ist in die konzentrische Gewindebohrung 7 des Grundkörpers 1 eingeschraubt, während ihr anderes Ende in die Gewindebohrung 8 des Werkzeugs 4 eingeschraubt ist Das Gewinde an dem in der Gewindebohrung 7 des Grundkörpers 1 sitzenden Gewindeteil 9 der Differentialschraube 6 hat eine kleinere — vorzugsweise eine halb so große — Gewindesteigung als der am anderen Ende der Differentialschraube 6 befindliche — übrigens das gleiche Nennmaß aufweisende — Gewindeteil 10.

Dieser Gewindeteil 10 ist in die im Werkzeug 4 vorgesehene Gewindebohrung 8 eingeschraubt so daß beim Drehen der Differentialschraube 6 in der Schließrichtung — vorzugsweise nach rechts — unter Einwirkung der Gewindesteigungsdifferenz die Stirnfläche 11 des Grundkörpers 1 und die Stirnfläche 12 des Werkzeugs 4 sich einander nähern und dann mit der dem Anziehdrehmoment entsprechenden Kraft aufeinander aufliegen. Der entsprechende Bewegungsweg der Differentialschraube 6 in den Gewindebohrungen 7 bzw. 8 wird durch den einen kleineren Durchmesser als der Kerndurchmesser der Gewinde aufweisenden zylindrischen Halsteil 13 der Schraube sichergestellt Die Differentialschraube 6 ist mit einem das Drehen ermöglichenden το Innenmehrkant 14 versehen.

Die Relativdrehung des Grundkörpers 1 und des Werkzeugs 4 wird von dem Mitnehmerbolzen 15 verhindert dessen Ausführung detailliert aus Fig.2 ersichiiich ist Die obere Hälfte 16 des Mitnehmerbolzens 15 ist in die Aufnahmebohrung 17 des Grundkörpers 1 drehbar eingepaßt Seine axiale Stellung wird von der am Bohrungsboden angeordneten Kugel 18 und der Kernbohrung 19 bestimmt Das Einhalten der Position des Mitnehmerbolzens 15 wird (bei Ermöglichung seiner Drehbarkeit) von dem elastischen Schutzring 21 in der in der Mitte der oberen Hälfte 16 ausgebildeten Nut 20 sichergestellt

Die untere Hälfte 22 des Mitnehmerbolzens 15 sitzt in der Aufnahmebohrung 23 des Werkzeugs 4 und ist gegenüber der oberen Hälfte 16 exzentrisch angeordnet Der Durchmesser der unteren Hälfte 22 des Mitnehmerbolzens 15 ist gegenüber der oberen Hälfte 16 um den zweifachen Wert der Exzentrizität vermindert Die Exzentrizität ermöglicht es. die Aufnahmebohrungen 17 und 23 ohne die Gefahr eines zu engen Sitzes und einer Verspannung mit einer verhältnismäßig lockeren Positionstoleranz zu feriigen. Dazu darf die bei dem Nennwert gemessene summierte Streuung der Lage der Aufnahmebohrungen 17 und 23 den zweifachen Wert der Exzentrizität nicht überschreiten.

Bei dem Zusammenkuppeln stößt die Wand der Aufnahmebohrung 23 auf die an der unteren Hälfte 22 des Mitnehmerbolzens 15 durch Abarbeitung kegelig ausgestaltete Fläche 24 und dreht den Mitnehmerbolzen 15 in eine Stellung, in welcher die untere Hälfte 22 in die Aufnahmebohrung 23 eindringen kann und dadurch eine sichere Mitnahme herbeiführt

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Kupplungseinrichtung, bei der zv.'ischen dem Grundkörper 1 und dem Werkzeug 4 ein Verrängerungseinsatz 25 angeordnet ist wobei jedoch die Mitnehmerbolzen in Fig.3 nicht eezeiet sind. Vor7 »fjsweise sind jedoch die Mitnehmerbolzen aller Kupplungsteile 1, 25,4 in der gleichen Achsebene und auf dem gleichen Radius angeordnet Der obere Teil des Verlängerungseinsatzes 25 ist an den sich anschließenden Teil des Werkzeugs 4 angepaßt ausgebildet und sein unterer Teil ist an den des Grundkörpers 1 angepaßt ausgebildet Dementsprechend ist auch die Art und Weise der Befestigung und Mitnahme den zu den F i g. 1 und 2 beschriebenen vollkommen gleich.

Aus der F i g. 3 ist zu ersehen, daß bei dieser Ausführungsform die Differentialschrauben mit der Bohrung 26 versehen sind, um die Weiterleitung der inneren Kühl- und Schmierflüssigkeit zu gewährleisten. Dem Durchmesser der Bohrungen 26 werden durch die Abmessung der Innenmehrkantöffnungen Grenzen gesetzt

In der im Verlängerungseinsatz 25 ausgebildeten Gewindebohrung 27 werden die unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisenden Teile vo·.- iem Einstich 28 voneinander getrennt

Aus den dargestellten Beispielen ist zu ersehen, daß die Kupplungseinrichtung eine schnelle und sichere Verbindung (Kupplung) zwischen Werkzeugen unci Bearbeituncsmaschinen ermöglicht und gleichzeitig in ihrer Ausgestaltung ziemlich einfach und leicht zu fertigen ist Die sich aneinander anschließenden Teile sind austauschbar, ermöglichen dadurch beliebige Elementenkombinationen und gewährleisten eine wirtschaftliche Zusammenstellung eines optimalen Werkzeugbestandes.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kupplungseinrichtung für modulare Werkzeugsysteme (in die Werkzeugspindel einsetzbare Grundkörper, Adapter, Verlängerungsstücke, Werkzeuge) für umlaufende Werkzeuge von Werkzeugmaschinen, insbesondere für Bohrwerkzeuge, wobei jeweils in einem der zu kuppelnden Teile eine konzentrische Bohrung und am jeweils anderen Teil ein in diese Bohrung eingreifender konzentrischer Zapfen vorgesehen sind, und in jedem der beiden Teile eine konzentrische Gewindebohrung angeordnet ist

Teile mittels der Differentialschraubc axial fest y.usanimengespannt werden. Mittels des Mitnehmcrclcmems zwischen den beiden zu kuppelnden Teilen wird die hergestellte Schraubverbindung unabhängig von der Dreh-

richtung des Werkzeugs gesichert und die Gewinde werden von dem zu übertragenden Drehmomeni entlastet, so daß ein hohes Drehmomeni zwischen den beiden Kupplungsteilen übertragen werden kanu. Bei der bekannten Kupplungseinrichtung besieht das Miinchmer-

element an dem einen zu kuppelnden Teil aus einem Außenring mit gegenüberliegenden paraHelen Innenflächen, in welchem ein komplementär ausgebildeter Zapfenteil an dem anderen zu kuppelnden Teil als Gegcnelernent eingreift. Es bedarf daher verhältnismäßig en-

wobei die Gewinde die gleiche Gangrichtung jedoch

unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen, zur 15 ger Lagetoleranzen für die zusammenwirkenden Mi;-Aufnahme einer Differentialschraube, und wobei nehmerflächen am Mitnehmerelement und am Gegenzwischen den beiden zu kuppelnden Teilen ein Mit- element

nehmerelement zur Drehmomentübertragung ange- Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst eine

ordnet ]& dadurch gekennzeichnet, daß Kupplungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentandas Mitkchmerelement ein Mitnehmerbolzen (15) 20 Spruchs 1 angegebenen Art so auszugestalten, daß bei ist dessen eine Hälfte (16) in eine exzentrisch zur einfacher Ausbildung des Mitnehmereiementes ohne

enge Lagetoleranzen zwischen dem Mitnehmereiement und dem mit diesem zusammenwirkenden Gegenelement ein großes Drehmoment übertragen werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 er

konzentrischen Bohrung (7) angeordnete, zu dieser achsparallele Aufnahmebohrung (17) des einen zu kuppelnden Teils (2) eingepaßt ist und dessen einen kleineren Durchmesser aufweisende und zu der ersten Hälfte (16) exzentrisch angeordnete andere Hälfte (22) an ihrem freien Ende mit einer kegelförmigen Abfasiing (24) versehen ist und in eine Aufnahmebohrung (23) des anderen zu kuppelnden Teils (4) eingepaßt ist

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daC der Mitnehmerbolzen (15) in der den größeren Durchmesser aufweisenden Bohrung (17) axial an einer K ,gel (18) gelagert und/

reicht Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Mitnehmerelemente in Form zylindrischer Bolzen sind bei Werkzeagsystemen bekannt (DE-OS 30 08 189). Derartige Mitnehmerbolzen sind zur Übertragung hoher Drehmomente geeignet da ihre Beanspruchung nahe an der reinen Scherbeanspruchung liegt Durch derartige Mitnehmereinrichtungen kann auch gewährlei-