DE3433696C2 - - Google Patents
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- DE3433696C2 DE3433696C2 DE19843433696 DE3433696A DE3433696C2 DE 3433696 C2 DE3433696 C2 DE 3433696C2 DE 19843433696 DE19843433696 DE 19843433696 DE 3433696 A DE3433696 A DE 3433696A DE 3433696 C2 DE3433696 C2 DE 3433696C2
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen an einer Spin
del einer Werkzeugmaschine befestigten Werkzeughalter, der
ein von der Spindel in Umdrehung versetztes Schneidwerkzeug
trägt. Insbesondere ist die Erfindung auf einen derartigen
Halter für ein drehendes Schneidwerkzeug abgestellt, der
allenfalls eine minimale Verringerung in der Bearbeitungs
genauigkeit mit dem Werkzeug, die auf einem Positionierfeh
ler des Halters mit Bezug zur Maschinenspindel beruht, her
beiführen wird.
Zur Befestigung von Bohrern, Fräsern, Reibahlen, Bohrstangen
und anderen unter Drehung spanabnehmend arbeitenden Werkzeu
gen an Spindeln von Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszen
tren, die in der Lage sind, zahlreiche Arten von Schneid
vorgängen automatisch auszuführen, wurden verschiedenartige
Werkzeughalter benutzt. Ein solcher Werkzeughalter trägt an
seinem einen Endteil ein Werkzeug, während sein anderes End
teil lösbar an der Maschinenspindel befestigt werden kann.
Die Berührungs- oder Positionierflächen des Werkzeughalters
und der Maschinenspindel sind jedoch aufgrund des Montierens
und Demontierens des Werkzeughalters an und von der Maschi
nenspindel einem Abrieb ausgesetzt. Darüber hinaus werden
diese kegelförmigen Flächen von Bohrspänen, Staub und Schmutz
sowie anderen Fremdkörpern beeinflußt, und das alles hat zum
Ergebnis, daß der Werkzeughalter nicht immer eine zufrieden
stellende Passung oder einen richtigen Paßsitz in der Werk
zeugspindel einnimmt. Somit ist es schwierig oder unmöglich
gewesen, einen Positionier- oder Lagefehler des Werkzeughal
ters aufgrund einer Fehlausrichtung oder Neigung seiner Achs-
bzw. Mittellinie mit Bezug zur Achs- bzw. Mittellinie der
Maschinenspindel zu vermeiden. Dieser Positionierfehler oder
diese Fehlausrichtung des Werkzeughalters hat ein erhöhtes
Verlaufen der Bohrstange am freien Ende des Halters zum
Ergebnis und führt folglich zu Bearbeitungsfehlern, z.B.
zu einer Obergröße im Durchmesser einer vom Werkzeug zu
fertigenden Bohrung. Das heißt mit anderen Worten, daß der
Positionierfehler des Werkzeughalters die mit dem Werkzeug zu
erzielende Bearbeitungsgenauigkeit herabsetzt.
Ein solcher Positionierfehler des Werkzeughalters gibt Anlaß
zu ernsthaften Schwierigkeiten, insbesondere bei einem Fein
bohren, Aufreiben und anderen Bearbeitungsvorgängen, die
eine relativ hohe Genauigkeit erfordern.
Im Hinblick auf das oben herausgestellte Problem wurde durch
die DE-OS 34 25 236
der Anmelderin ein Halter für ein drehendes
Schneidwerkzeug offenbart, der in der Lage ist, eine Ver
minderung in der Bearbeitungsgenauigkeit mit dem Werkzeug,
die auf einem Positionierfehler des Halters mit Bezug zur
Maschinenspindel zurückzuführen ist, zu vermeiden. Dieser
Werkzeughalter hat ein an der Maschinenspindel zu befesti
gendes Hauptteil und eine in diesem konzentrisch angeord
nete drehbare Welle mit einem Werkzeugbefestigungsteil an
ihrem einen Ende. Die drehbare Welle ist mit ihrem anderen
Endabschnitt mit dem Hauptteil des Werkzeughalters zu kop
peln, um von diesem Hauptteil ein Drehmoment aufzunehmen,
und sie ist mit Bezug zum Hauptteil des Werkzeughalters
axial sowie radial verlagerbar. Ferner weist der Werkzeug
halter ein fest radial auswärts von der Spindel angeordne
tes Positionierelement und ein radial auswärts von der dreh
baren Welle angeordnetes Gehäuse, wobei das Gehäuse und die
Welle relativ zueinander drehbar sind, auf. Das Gehäuse kann
mit dem Positionierelement zu seiner genauen Positionierung
durch dieses zum Eingriff kommen, wodurch auch die drehbare
Welle positioniert wird, während das Hauptteil des Werkzeug
halters an der Spindel befestigt wird.
Bei diesem Werkzeughalter wird ein drehendes Schneidwerkzeug
am einen Ende der drehbaren Welle befestigt, und diese wird
durch das fest rund um den Außenumfang des freien Spindelen
des angeordnete Positionierelement in eine genaue Lage ge
bracht. Demzufolge wird eine mögliche Fehlausrichtung des
Werkzeughalter-Hauptteils mit Bezug zur Spindel die Bear
beitungsgenauigkeit des von der drehbaren Welle getragenen
drehenden Schneidwerkzeugs nicht beeinträchtigen, was be
deutet, daß das genaue Positionieren des Gehäuses eine
hohe Bearbeitungspräzision ohne Rücksicht auf die Genauig
keit in der Befestigung des Hauptteils mit Bezug zur Ma
schinenspindel ermöglicht.
Nun besteht jedoch ein sich fortsetzendes Erfordernis für
eine weitere Steigerung in der Bearbeitungsgenauigkeit,
und zwar insbesondere bei Aufreib-, Feinbohr- und anderen
mit hoher Präzision auszuführenden Bearbeitungsvorgängen.
lnsofern liegt ein ständiger und wachsender Bedarf an Werk
zeughaltern für drehende Schneidwerkzeuge vor, die dazu bei
tragen, die Bearbeitungsgenauigkeit weiter zu verbessern.
Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, einen Halter
für drehende Schneidwerkzeuge zu schaffen, der gegenüber
dem in der DE-OS 34 25 236 offenbarten
Werkzeughalter in bezug auf die Bearbeitungsgenauigkeit
mit drehenden Schneidwerkzeugen oder spanabhebenden Werk
zeugen weiter verbessert ist.
Erfindungsgemäß wird ein Werkzeughalter zur Aufnahme eines
drehenden Schneidwerkzeugs, der an einer Spindel einer Werk
zeugmaschine zu befestigen ist, um dem Schneidwerkzeug eine
Drehbewegung zu vermitteln, geschaffen. Dieser Werkzeughal
ter umfaßt ein an der Spindel befestigtes Halterhauptteil,
das mit der Spindel um deren Achse dreht, eine zum Halter
hauptteil konzentrische drehbare Welle (Drehwelle) mit einem
Werkzeugbefestigungsteil an ihrem einen Endabschnitt für
die feste Halterung des Schneidwerkzeugs, die an ihrem an
deren Endabschnitt mit dem Halterhauptteil zur Aufnahme
eines Drehmoments gekoppelt ist derart, daß die Drehwelle
mit Bezug zum Halterhauptteil axial sowie radial verlagerbar
ist, ein ortsfest radial außerhalb der Spindel angeordnetes
Positionierelement und ein Gehäuse, das radial außerhalb
der Drehwelle derart angeordnet ist, daß das Gehäuse und
die Drehwelle relativ zueinander drehbar sind, und das mit
dem Positionierelement für seine genaue Positionierung durch
dieses zum Eingriff zu bringen ist, womit auch die Drehwelle
bei der Befestigung des Halterhauptteils positioniert wird.
Dieser Werkzeughalter ist dadurch gekennzeichnet, daß an
dem vom Halterhauptteil entfernten Endabschnitt des Ge
häuses eine Führungsbuchse fest gelagert ist, die eine
Bohrung aufweist, deren Innenumfangsfläche mit einer Außen
umfangsfläche eines Führungsstücks des Schneidwerkzeugs,
das am Befestigungsteil der Drehwelle gehalten ist, zur
Anlage kommt, um das Schneidwerkzeug drehbar zu führen.
Bei einer derartigen Anordnung wird die das drehende Schneid
werkzeug haltende Drehwelle durch das vom Positionierelement
in eine genaue Lage gebrachte Gehäuse positioniert. Demzu
folge sind die Drehwelle und das Schneidwerkzeug in hohem
Maß ganz genau mit Bezug zur Maschinenspindel ausgerichtet,
und zwar ohne Rücksicht auf eine mögliche Fehlausrichtung
des Halterhauptteils mit der Spindel. Ferner wird das an sei
nem einen Ende von der Drehwelle gehaltene Schneidwerkzeug
an seinem Führungsstück durch die fest am freien, vom Hal
terhauptteil abgelegenen Ende des Gehäuses gehaltene Füh
rungsbuchse geführt oder gelagert, so daß die Außenumfangs
fläche des Werkzeugführungsstücks an der die Bohrung in der
Führungsbuchse bestimmenden Innenumfangsfläche in Anlage ist.
Das hat zum Ergebnis, daß das drehende Schneidwerkzeug mit
einer hohen Lagegenauigkeit durch die Positionierfunktion
der Führungsbuchse wie auch des Gehäuses gelagert wird,
so daß das Schneidwerkzeug gegen ein ansonsten mögliches
Verlaufen am freien Schneidende geschützt ist, was die
Ausführung der gewünschten Bearbeitungsvorgänge mit einer
bemerkenswert erhöhten Genauigkeit möglich macht.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung
umfaßt die Drehwelle ein erstes sowie ein zweites Drehele
ment, die miteinander konzentrisch derart verbunden sind,
daß beide Drehelemente mit Bezug zueinander nicht drehbar,
jedoch axial bewegbar sind. Das erste Drehelement ist mit
dem Halterhauptteil gekoppelt, während das zweite Drehele
ment mit dem Werkzeugbefestigungsteil versehen ist. Zur
axialen Bewegung des zweiten Drehelements relativ zum ersten
ist eine axiale Antriebseinrichtung vorhanden, so daß das
Schneidwerkzeug mit Bezug zur Führungsbuchse axial bewegt
wird, während diese Buchse das Werkzeug an seinem Führungs
stück führt.
In einer vorteilhaften Ausbildung der obigen bevorzugten
Ausführungsform weist das zweite Drehelement ein mit dem
Gehäuse zusammenarbeitendes und damit eine Druckkammer im
Gehäuse teilweise bestimmendes Kolbenteil auf. Wenn in der
Druckkammer ein Fluiddruck zur Wirkung gebracht wird, so
wird das zweite Drehelement vom ersten axial wegbewegt und
das Schneidwerkzeug zum Werkstück hinbewegt.
In einer bevorzugten Anordnung gemäß der Erfindung haben das
Gehäuse und das Positionierelement eine erste bzw. zweite
Anschlagfläche, die, wenn das Gehäuse bei der Montage des
Werkzeughalters an der Maschinenspindel mit dem Positionier
element in Eingriff gebracht wird, aneinanderstoßen. Das
Gehäuse hat einen ersten Fluidkanal, der an seinem einen Ende
mit der oben erwähnten Druckkammer in Verbindung steht und an
seinem anderen Ende an der ersten Anschlagfläche des Gehäuses
offen ist. Das Positionierelement ist andererseits mit einem
zweiten Fluidkanal ausgestattet, der in einem dem anderen
Ende des in der ersten Anschlagfläche austretenden Fluid
kanals gegenüberliegenden Teil der zweiten Anschlagfläche
offen ist. Das Gehäuse und das Positionierelement enthalten
je ein Absperrventil, von denen das eine dem ersten, das
andere dem zweiten Fluidkanal zugeordnet ist. Das erste so
wie das zweite Absperrventil schließen den zugeordneten
Fluidkanal zur ersten sowie zweiten Anschlagfläche hin ab,
wenn das Gehäuse nicht mit dem Positionierelement in Ein
griff ist, d.h., wenn der Werkzeughalter nicht an der Ma
schinenspindel montiert ist. Wird das Gehäuse mit dem Po
sitionierelement in Eingriff gebracht und stoßen die beiden
Anschlagflächen aneinander, dann öffnen die beiden Absperr
ventile den jeweils zugehörigen Fluidkanal, die damit mit
einander in Verbidnung gebracht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die die Er
findung vorsieht, hat die Führungsbuchse an ihrer einen Stirn
seite einen Ringbund, der über ihre Außenumfangsfläche radial
nach außen ragt. Der freie Endabschnitt des Gehäuses ist mit
einer zur Drehwelle konzentrischen Aufnahmeöffnung versehen,
in die die Außenumfangsfläche der Führungsbuchse anliegend
eingeschoben werden kann, die am freien Gehäuseende entfern
bar befestigt ist, was durch Andrücken des Ringbundes der
Buchse an die Stirnfläche des Gehäuses mittels einer Befe
stigungsschraube bewirkt wird.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, daß
das Gehäuse eine Öffnung aufweist, die seine Umfangswand
zwischen den entgegengesetzten Gehäuseenden durchsetzt, so
daß die Öffnung einen Zugang zum Werkzeugbefestigungsteil
der Drehwelle bietet, um das Werkzeug am Befestigungsteil der
Drehwelle festzuklemmen.
Des weiteren hat in einer Ausführungsform gemäß der Erfin
dung die Führungsbuchse wenigstens eine Kühlmittel-Austritts
öffnung, die in der Bohrung der Buchse offen ist, um dem
Schneidwerkzeug ein Kühlmittel zuzuführen.
In einer Ausbildung nach der Erfindung ist die Kühlmittel-
Austrittsöffnung mit einem ersten Kühlmittel-Zufuhrkanal,
der im Gehäuse ausgebildet ist, verbunden, und dieser erste
Kanal wird mit einem im Positionierelement ausgestalteten
zweiten Kühlmittelkanal verbunden oder von diesem gelöst,
wobei dieses Verbinden oder Lösen durch ein erstes sowie
zweites Absperrventil, die zu den oben genannten Absperrven
tilen in den Fluidkanälen für die Axialbewegung des zweiten
Drehelements der Drehwelle identisch sind, bewerkstelligt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Drehwelle des
Werkzeughalters gemäß der Erfindung weist das Befestigungs
teil für das Werkzeug ein dieses festhaltendes Klemm- oder
Zangen-Spannfutter auf.
Die Aufgabe der Erfindung sowie deren Lösung wie auch wei
tere Ziele, Merkmale und Vorteile dieser werden aus der fol
genden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform deutlich. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Werkzeughalters für drehen
de Schneidwerkzeuge gemäß der Erfindung, der an einer
Spindel einer Werkzeugmaschine befestigt ist;
Fig. 2 eine Stirnansicht auf die rechte Seite des Werkzeug
halters von Fig. 1.
Eine zylindrische Spindel 2 eines Bearbeitungszentrums wird
um ihre Achse gedreht, und am freien Ende dieser Spindel 2
ist ein Werkzeughalter 6 gemäß der Erfindung befestigt, der
eine Reibahle 4 als ein drehendes Schneidwerkzeug hält, dem
er die Drehbewegungen der Spindel 2 vermittelt.
Der Werkzeughalter 6 umfaßt ein lösbar an der Spindel 2
befestigtes Halterhauptteil 8, eine konzentrisch zu diesem
Hauptteil 8 angeordnete drehbare Welle (Drehwelle) 14, die
die Reibahle 4 hält und aus einem ersten sowie zweiten,
konzentrisch miteinander verbundenen Drehelement 10 bzw. 12
besteht, wobei diese Drehelemente 10, 12 mit Bezug zueinan
der nicht drehbar, jedoch axial bewegbar sind, ein ortsfest
radial außerhalb der Spindel befestigtes Positionierelement
80, ein radial außerhalb der Drehwelle 14 angeordnetes, diese
Welle 14 positionierendes Gehäuse 16 und eine Führungsbuchse
18, die am axialen, vom Halterhauptteil 8 entfernt gelegenen
Endabschnitt des Gehäuses 16 fest gelagert ist. Das erste
Drehelement 10 der Drehwelle 14 ist mit dem Halterhaupt
teil 8 gekoppelt, das zweite Drehelement 12 hat ein die
Reibahle 4 haltendes Werkzeugbefestigungsteil.
Das Halterhauptteil 8 besteht aus einem Schaft 20 sowie einem
ringförmigen Drehmomentübertrager 21. Der Schaft 20 ist mit
einer äußeren Kegelfläche 22 sowie einer Axialbohrung 24 mit
abgestuften Durchmessern, die in einem radial mittigen Teil
des Schaftes 20 ausgebildet ist, versehen. Der Drehmoment
übertrager 21 ist in dem Teil der Axialbohrung 24, der den
größten Durchmesser hat, aufgenommen und mittels Schrauben
bolzen 26 am Schaft 20 befestigt. In eine im Drehmomentüber
trager 21 ausgestaltete Radialbohrung ist ein Drehmoment
übertragungszapfen 28 mit Preßsitz so eingefügt, daß das
eine Ende des Zapfens 28 vom Drehmomentübertrager 21 radial
einwärts und in eine axiale Bohrung 25 im Drehmomentüber
trager 21 ragt. Am kleinkalibrigen Endabschnitt des Halter
hauptteils 8 ist ein Zugzapfen 30 so angebracht, daß er von
der kleinkalibrigen Stirnfläche des Schaftes 20 in axialer
Richtung vorsteht. Der Schaft 20 weist einen Ringflansch 32
auf, der von der Außenumfangsfläche am großkalibrigen Ende
radial nach außen ragt und rechtwinklig zur Schaftachse ge
richtet ist. Der Ringflansch 32 hat Aussparungen oder Keil
nuten 34, die an der Stirnfläche der Spindel 2 ausgebildete
Eingriffszapfen oder Keile 38 aufnehmen, um eine Relativdre
hung zwischen der Spindel 2 und dem Halterhauptteil 8 zu
verhindern, wenn der Schaft 20 ausreichend weit in die Spin
del 2 hineingezogen worden ist, d.h., wenn die äußere Kegel
fläche 22 des Schaftes 20 in enge Berührung mit einer inne
ren, eine Kegelbohrung im freien Endabschnitt der Spindel 2
bestimmenden Kegelfläche 36 gebracht worden ist.
Das erste Drehelement 10 der Drehwelle 14 hat im Querschnitt
eine kreisförmige Gestalt, und ein Endabschnitt auf der
Seite des Hauptteils 8 ist axial verschiebbar in die Axial
bohrung 25 des Drehmomentübertragers 21 eingefügt, wobei
ein kleiner radialer Freiraum zwischen der Außenfläche
des ersten Drehelements 10 sowie der Innenfläche des Dreh
momentübertragers 21 eingehalten wird. Dieser Endabschnitt
des ersten Drehelements 10 hat in seiner Außenumfangsfläche
eine parallel zur Mittel- oder Drehachse des Elements 10
verlaufende axiale Nut, in die der oben erwähnte Drehmoment
übertragerzapfen 28 eingreift, so daß Drehbewegungen des Hal
terhauptteils 8 auf das erste Drehelement 10 übertragen wer
den. Im Zentrum des in den Drehmomentübertrager 21 eingrei
fenden Endabschnitts des ersten Drehelements 10 ist in die
ses ein Schraubenbolzen 42 so eingeschraubt, daß er die axia
le Bohrung 25 durchsetzt und sich in die Axialbohrung 24 er
streckt. Durch zwischen dem Kopf des Schraubenbolzens 42
und dem Drehmomentübertrager 21 angeordnete Belleville-
oder Kegelfedern 44 wird das erste Drehelement 10 zum Hal
terhauptteil hin gedrückt. Das bedeutet im besonderen, daß
das erste Drehelement 10 und das Halterhauptteil 8 so mitein
ander gekoppelt sind, daß sie axial mit Bezug zueinander ge
gen eine Federkraft der Kegelfedern 44 bewegbar oder verlager
bar sind und daß das erste Drehelement 10 wegen des Vorhan
denseins des oben erwähnten geringen Freiraumes zum Drehmo
mentübertrager 21 radial mit Bezug zum Hauptteil 8 verlagert
werden kann, d.h. es ist die Möglichkeit für eine geringe
Neigung und radiale Verlagerung der Achse des ersten Dreh
elements 10 in bezug auf die Achse des Halterhauptteils 8
gegeben.
Das zweite Drehelement 12 der Drehwelle 14 ist eine Welle
von kreisförmiger Gestalt im Querschnitt, die im Durchmesser
abgestuft ist und einen kleinkalibrigen, zum Halterhauptteil
8 hin sich erstreckenden Teil 46 aufweist, welcher lose in
eine im anderen Endabschnitt des ersten Drehelements 10, der
zum zuerst genannten, den Schraubenbolzen 42 tragenden End
abschnitt entgegengesetzt ist, ausgebildete Zentrumsboh
rung 48 eingefügt ist. In der diese Bohrung 48 bestimmenden
Innenfläche des ersten Drehelements 10 ist eine zu dessen
Achse parallele Keilnut 50 ausgestaltet, in die ein an der
Außenfläche des kleinkalibrigen Teils 46 des zweiten Dreh
elements 12 befestigter Keil 52 verschiebbar eingreift, so
daß das erste sowie zweite Drehelement 10 und 12 zueinander
hin oder voneinander weg bewegt werden können, während eine
Relativdrehung dieser Elemente 10, 12 verhindert ist.
Das zweite Drehelement 10 hat in dem dem kleinkalibrigen Teil
46 entgegengesetzten Endabschnitt eine Werkzeug-Aufnahmeboh
rung 54 mit abgestuften Durchmessern. Diese Aufnahmebohrung
54 weist an der Seite ihres Bodens einen kleinen Durchmesser,
an der Seite ihres offenen Endes einen großen Durchmesser auf.
Im großkalibrigen Teil der Aufnahmebohrung 54 sind zwei Konus
ringe 56, 57 sowie eine Klemmhülse 58 angeordnet, die zusam
menwirken, um ein die Reibahle 4 haltendes Klemm- oder Zan
genspannfutter zu bilden. Die Klemmhülse 58 ist allgemein
zylindrisch ausgebildet und mit mehreren, vom einen bzw.
vom anderen Ende abwechselnd sich erstreckenden sowie zur
Hülsenachse parallelen Schlitzen versehen. Ferner hat die
Klemmhülse 58 an ihren entgegengesetzten Endabschnitten
kegelige Außenumfangsflächen, die so geneigt sind, daß die
Hülse zu den Enden hin abfallende Flächen hat. Die Konus
ringe 56, 57 haben innere Kegelumfangsflächen, die mit den
kegeligen Außenumfangsflächen der Klemmhülse 58 in Berührung
gehalten werden. In einen Innengewindeabschnitt der Werkzeug-
Aufnahmebohrung 54 an ihrem offenen Ende ist eine Spannmut
ter 59 eingedreht. Bei Anbringen der Reibahle 4 am Werkzeug
halter 6 wird der Schaft der Reibahle in die Aufnahmebohrung
54 durch die Spannmutter 59 und die Klemmhülse 58 hindurch
eingesetzt, worauf die Spannmutter 59 in die Aufnahmebohrung
54 eingeschraubt wird, so daß die Klemmhülse 58 zu einem in
radialer Richtung verkleinerten Durchmesser elastisch zusam
mengedrückt wird, was einen ausreichenden Klemmdruck auf
den Schaft der Reibahle 4 zum Ergebnis hat. Somit bilden
bei der beschriebenen Ausführungsform die Werkzeug-Aufnahme
bohrung 54, die Konusringe 56, 57 und die Klemmhülse 58
ein wesentliches Teil des das Spannfutter aufweisenden Werk
zeugbefestigungsteils.
Rechtwinklig zur Achse des zweiten Drehelements 12 ist in der
Aufnahmebohrung 54 ein gerader Stift 60 fest angeordnet, der
mit einer am Reibahlenschaft ausgebildeten Abflachung 61 zur
Anlage kommt und somit eine Relativdrehung zwischen dem
zweiten Drehelement 12 sowie der Reibahle 4 verhindert. Fer
ner trägt der Schaft der Reibahle 4 an seiner Stirnfläche
einen eingeschraubten Anschlag 62, der axial zur Reibahle
verläuft, und wenn diese in die Werkzeug-Aufnahmebohrung 54
eingesetzt wird, dann stößt der Anschlag 62 gegen deren Bo
denfläche, so daß die axiale Lage der Reibahle 4 mit Bezug
zum zweiten Drehelement 12 durch die von der Stirnfläche der
Reibahle vorstehende spezifische Länge des Anschlags 62 be
stimmt wird.
Das oben erwähnte Gehäuse 16 ist radial außerhalb der aus
den Drehelementen 10 und 12 bestehenden Drehwelle 14 angeord
net und dazu ausgestaltet, die Drehwelle 14 so zu positionie
ren, daß sie mit Bezug zum Gehäuse 16 drehbar ist. Das Ge
häuse 16 hat eine allgemein zylindrische Gestalt mit unter
schiedlichen Außendurchmessern und ist über einen Zylinder
deckel 64 sowie eine Muffe 66, die an ihm befestigt sind,
mit dem zweiten Drehelement 12 verschiebbar in Anlage.
Ferner weist das Gehäuse 16 Innenflächen auf, die mit der
Außenfläche des zweiten Drehelements 12 unmittelbar oder
mittelbar über eine Buchse 68 in Gleitberührung gehalten
werden, so daß das zweite Drehelement 12 mit bezug zum Ge
häuse 16 dreh- und axial bewegbar ist. Auf der Seite des
Halterhauptteils 8 ist am offenen Ende des Gehäuses 16 ein
Lagerdeckel 70 befestigt, der mit dem Zylinderdeckel 64
und der Muffe 66 sowie der Büchse 68 zusammenarbeitet, um
eine im Gehäuse 16, genauer gesagt in einem Teil des Gehäu
ses, bewegbare Baugruppe zu bilden. Zwischen dem Lagerdec
kel 70 des Gehäuses 16 und einem Kranzstück 72, das sich von
der Außenumfangsfläche des ersten Drehelements 10 radial aus
wärts erstreckt, ist ein Drucklager 74 angeordnet, das eine
Schub- oder Drucklast vom ersten Drehelement 10 aufnehmen
kann.
An dem den Lagerdeckel 70 tragenden Ende ist das Gehäuse 16
mit einem konischen Ansatz, der eine konische Außenumfangs
fläche 76 hat, versehen, wobei diese Außenumfangsfläche 76
derart kegelig gestaltet ist, daß ihr Außendurchmesser in
einer zur Stirnseite des Ansatzes, d.h. zum Halterhauptteil
8 hin, verlaufenden Richtung abnimmt. Des weiteren ist das
Gehäuse 16 mit einem vom großkalibrigen Ende des Ansatzes bzw.
der Außenumfangsfläche 76 radial auswärts sowie rechtwinklig
zur Achse des Gehäuses 16 sich erstreckenden Ringbund 78
versehen.
Das ringförmige Positionierelement 80 ist an einem Ständer
teil 82 des Bearbeitungszentrums so befestigt, daß es den
freien Endabschnitt der Spindel 2 umschließt, und es hat
eine Öffnung, die teilweise von einer konischen Innenum
fangsfläche 84 bestimmt wird, welche zur konischen Außenum
fangsfläche 76 des Gehäuses 16 komplementär ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung paßt der konische Ansatz 76 des Gehäu
ses 16 in die konische Öffnung 84 des Positionierelements 80,
d.h., die komplementären Außen- und Innenumfangsflächen 76
und 84 werden, wenn das Halterhauptteil 8 in die Kegelbohrung
36 in der Spindel 2 eingesetzt wird, miteinander in Anlage
gebracht. Wenn diese konischen Flächen 76 und 84 miteinander
in Berührung sind, so wird eine Stirnfläche 86 des Ringbun
des 76 in stoßender Anlage an einer Stirnfläche 88 des Po
sitionierelements 80 gehalten. Diese zur Achse des Gehäuses
16 rechtwinkligen Stirnflächen 86, 88 dienen als gegenüber
liegende Anschlag- oder Stoßflächen für die axiale Positio
nierung des Gehäuses 16, das somit sowohl in der radialen
wie auch axialen Richtung mit Hilfe des Positionierelements
80 und mit Bezug zu diesem ganz genau positioniert und fest
gelegt wird.
Wie schon erwähnt wurde, werden das Halterhauptteil 8 und
das Gehäuse 16 durch die Kegelfedern 44 zueinander hin ge
drückt. Bei Einsetzen des Halterhauptteils 8 in die Spin
del 2 in einer noch zu beschreibenden Weise wird das Ge
häuse 16 zuerst mit dem Positionierelement 80 in Berührung
gebracht und dann das Halterhauptteil 8 ein wenig gegen die
Kraft der Federn 44 axial mit Bezug zum Gehäuse 16 verschoben,
wenn das in die Spindel 2 eingefügte Hauptteil 8 am Zugzap
fen 30 durch eine (nicht gezeigte) Zugstange einwärts gezo
gen wird. Anders ausgedrückt heißt das, daß die konischen
Flächen 76 und 84 miteinander in eine leichte Preßpassung
gebracht werden, wenn das Halterhauptteil 8 um eine geringe
Strecke von der Zugstange einwärts gezogen worden ist. Somit
wird das Gehäuse 16 in Druckanlage oder -berührung mit dem
Positionierelement 80 gehalten, wobei die Flächendrücke
von der Druckkraft der Kegelfedern 44 erzeugt werden, wäh
rend das Halterhauptteil 8 in der Spindel 2 an seinem Platz
eingebaut wird, d.h., nachdem der Werkzeughalter 6 an der
Spindel 2 angebracht worden ist.
Der am Gehäuse 16 befestigte Lagerdeckel 70 hat in seiner
der Stirnseite des Ringflansches 32 des Schaftes 20 gegen
überliegenden Stirnfläche Vertiefungen 92. Andererseits ist
der Ringflansch 32 mit Mitnehmerklauen 94 ausgestattet, die
mit entsprechenden Vertiefungen 92 zum Eingriff kommen kön
nen. Die Vertiefungen 92 und Mitnehmerklauen 94 arbeiten mit
den Kegelfedern 44 zusammen, um einen in Umfangsrichtung
wirkenden Riegelmechanismus zu bilden, der eine Relativdre
hung zwischen Halterhauptteil 8 und Gehäuse 16 unterbindet.
Im einzelnen heißt das, daß dann, wenn der Werkzeughalter 6
nicht an der Spindel 2 montiert ist, die Mitnehmerklauen 94
mit den Vertiefungen 92 durch die Kegelfedern 44 in Eingriff
gehalten werden, so daß das Halterhauptteil 8 und das Gehäuse
16 in Umfangsrichtung in bezug zueinander positioniert sind
und ihre Relativdrehung unmöglich ist.Wird der Werkzeughal
ter 6 jedoch an der Spindel 2 montiert, so wird das Haupt
teil 8 um eine geringfügige Strecke vom Gehäuse 16 wegbe
wegt, wobei die Mitnehmerklauen 94 aus den Vertiefungen 92
gelöst werden.
Das Gehäuse 16 hat in seiner Außenfläche eine Ringkehle 96,
in die ein (nicht gezeigter) Werkzeugwechselarm des Bear
beitungszentrums eingreift, der den Werkzeughalter 6 erfaßt.
Zur Montage des Werkzeughalters 6 an der Spindel 2 wird
dieser durch den Werkzeugwechselarm bewegt, so daß das Haupt
teil 8 in die Spindel 2, die auf ihre vorbestimmte, auf den
Umfang bezogene Winkellage ausgerichtet worden ist, einge
setzt wird. Während des Einsetzens des Halterhauptteils 8
in die Kegelbohrung 36 der Spindel kommen die Keilnuten 34
im Ringflansch 32 des Schaftes 20 mit den Antriebskeilen 38
an der Spindel 2 in Eingriff. Bevor die äußere Kegelfläche
22 des Schaftes 20 restlos mit der inneren Kegelfläche 36
der Spindel 2 in Anlage gebracht worden ist, kommen die ko
nischen Flächen 76 sowie 84 miteinander in Berührung und
stoßen die Stirnflächen 86 und 88 aneinander. Dann wird das
Halterhauptteil 8 mittels der Zugstange am Zugzapfen 34
einwärts gezogen, bis der Schaft 20 vollständig in die Ke
gelbohrung 36 der Spindel 2 eingepaßt ist. Während der Ein
wärtsbewegung des Hauptteils 8 über den Zugzapfen 30 wird
dieses Hauptteil 8 gegen die Druckkraft der Kegelfedern 44
vom Gehäuse 16 wegbewegt, was ein Lösen der Mitnehmerklauen
94 aus den dazu passenden Vertiefungen 92 zum Ergebnis hat,
so daß der Werkzeughalter 6 in seine Arbeitslage gebracht
worden ist, in der das Halterhauptteil 8 in Bezug auf das
Gehäuse 16 drehbar ist.
Das zweite Drehelement 12 der Drehwelle 14 hat in einem axial
mittleren Bereich ein Kolbenteil 98, das einen größeren
Durchmesser als die anderen Teile des Drehelements 12 hat.
Das Kolbenteil 98 ist mit der Innenumfangsfläche des Gehäu
ses 16 in Gleitberührung, so daß ein Teil des Gehäuses 16 als
ein Zylinder dient, in dem das Kolbenteil 98 in axialer Rich
tung des zweiten Drehelements verschoben werden kann. Am Kol
benteil 98 ist ein Dichtungsring 99 angebracht, der eine
Fluiddichtheit zwischen der Innenfläche des Gehäuses 16 und
der Außenfläche des Kolbenteils 98 gewährleistet. Auf der
einen Seite des Kolbenteils 98 ist in axialer Richtung des
zweiten Drehelements 12 eine erste Druckkammer 100 ausgebil
det, die von der Innenfläche des Gehäuses 16, vom Zylinderdec
kel 84, vom ersten Drehelement 10 und anderen, dem Kolbenteil
98 benachbarten Teilen begrenzt wird. Ein O-Ring 102 und
eine Ringdichtung 104 dienen der Aufrechterhaltung einer
Fluiddichtheit auf seiten der ersten Druckkammer 100. Auf
der anderen Seite des Kolbenteils 98 ist eine zweite Druck
kammer 106 ausgebildet, die von der Innenfläche des Gehäuses
16, von der Büchse 68 und von Außenflächen des zweiten Dreh
elements 12 bestimmt wird. Ein O-Ring 108 und eine Ringdich
tung 110 halten die Fluiddichtheit auf seiten der zweiten
Druckkammer 106 aufrecht.
Um das zweite Drehelement 12 bzw. das Kolbenteil 98 vom
ersten Drehelement 10 wegzubewegen, wird auf die erste Druck
kammer 100 durch einen das Gehäuse 16
sowie das Positionierelement 80 durchziehenden Fluidkanal
ein Fluiddruck zur Wirkung gebracht. Im einzelnen ist im
Gehäuse 16 ein erster Fluidkanal 112 ausgebildet, während
im Positionierelement 80 ein zweiter Fluidkanal 114 ausge
staltet ist. Der erste Fluidkanal 112 steht an seinem einen
Ende mit der ersten Druckkammer 100 in Verbindung und mündet
an seinem anderen Ende an der Stirnfläche 86. Der zweite
Fluidkanal 114 tritt an seinem einen Ende in der Stirnfläche
88 aus, während sein anderes Ende eine Einlaßöffnung 123
bildet.
Das Gehäuse 16 und das Positionierelement 80 enthalten ein
erstes bzw. zweites Absperrventil 116 bzw. 117, die nahe den
Stirnflächen 86 bzw. 88 in die Mündungen des ersten bzw.
zweiten Fluidkanals 112 bzw. 116 eingebaut sind. Das erste
sowie zweite Absperrventil 116, 117 enthalten ein erstes
bzw. zweites Absperrglied 118 bzw. 119, die parallel zur
Achse des Gehäuses 16 axial bewegbar sind. Die Absperrglie
der 118, 119 stehen in einander entgegengesetzten Richtungen
unter dem Druck von Federn 120 und 121, die ein Schließen
der Fluidkanäle 112, 114 an ihren Mündungen in den Stirnflä
chen 86, 88 dann bewirken, wenn das Gehäuse 16 nicht mit dem
Positionierelement 80 in Eingriff ist, d.h., wenn der Werk
zeughalter 6 nicht an der Spindel 2 montiert ist. In diesem
Zustand kann folglich aus dem ersten sowie zweiten Fluidka
nal 112, 114 kein Fluid austreten. Das erste Absperrglied
118 des ersten Absperrventils 116 hat einen axial gerichte
ten Ansatz, der gegen die gegenüßerliegende Stirnfläche des
zweiten Absperrglieds 119 stößt, wenn das Gehäuse 16 mit
dem Positionierelement 80 zum Eingriff gebracht wird, d.h.,
wenn die Stirnfläche 86 des Gehäuses 16 zum Anstoßen an der
Stirnfläche 88 des Positionierelements 80 gebracht wird.
Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn der Werkzeug
halter 6 an der Spindel 2 montiert wird, das erste und zweite
Absperrglied 118, 119 axial voneinander und von den den
Stirnflächen 86, 88 nahegelegenen Ventilsitzen gegen die
Druckkraft der Federn 120, 121 wegbewegt werden, so daß an
den Stirnflächen 86, 88 der erste und zweite Fluidkanal 112
sowie 114 miteinander in Verbindung kommen. In diesem Zustand
wird die Fluiddichtheit zwischen den Stirnflächen 86, 88
durch ein Abdichtelement 122, das an der Gehäusestirnfläche
86 befestigt ist, aufrechterhalten. Der zweite Fluidkanal
114 ist mit einer Druckquelle über eine äußere (nicht ge
zeigte) Leitung verbunden, die an die im Positionierelement
80 ausgebildete Einlaßöffnung 123 angeschlossen wird.
Die zweite Druckkammer 106 wird mit einem Fluidkanal 124 in
Verbindung gehalten, der an einen weiteren (nicht gezeigten)
Fluidkanal im Positionierelement 80 über einen weiteren Satz
von Absperrventilen 116, 117 angeschlossen wird, wenn das
Gehäuse 16 mit dem Positionierelement 80 zum Eingriff ge
bracht wird. Somit wird in der zweiten Druckkammer 106 ein
Fluiddruck zur Wirkung gebracht, um das zweite Drehelement
12 und damit das Kolbenteil 98 zum ersten Drehelement 10
hin zu bewegen.
Ein Filzring 125 dient dazu, ein Eindringen von Spänen oder
anderen Fremdkörpern zwischen die Gleitflächen des zweiten
Drehelements 12 und des Gehäuses 16 zu unterbinden.
Somit wird eine axial wirkende Antriebseinrichtung für die
axiale Bewegung des zweiten Drehelements 12 mit Bezug zum
ersten (10) von dem Gehäuse 16, dem Kolbenteil 98, der ersten
sowie zweiten Druckkammer 100 und 106, dem ersten sowie zwei
ten Fluidkanal 112 und 114, dem ersten sowie zweiten Absperr
ventil 116 und 117 sowie weiteren Bauelementen gebildet.
Das Gehäuse 16, das in der Hauptsache zylindrisch ausgestal
tet ist, ist in einem axialen Bereich zwischen dem Filzring
125 und seinem freien Ende in zwei parallelen Ebenen, die
zur Achse parallel verlaufen, aufgeschnitten, so daß, wie
Fig. 2 zeigt, zwei parallele Ausschnitte 126 gebildet werden.
Da die Tiefe dieser Ausschnitte 126 größer ist als die Stär
ke der zylindrischen Gehäusewand, ist das Gehäuse 16 mit
einem Paar von diametral gegenüberliegenden Öffnungen 131
(s. Fig. 1) versehen, die die zylindrische Gehäusewand
durchsetzen. Diese Öffnungen 131 bieten einen Zugang zum
Werkzeugbefestigungsteil des zweiten Drehelements 12, und
zwar insbesondere zur Spannmutter 59, um diese mit einem ge
eigneten Werkzeug zu drehen, so daß die Reibahle 4 mit ihrem
Schaft am Zangenspannfutter, das aus den Teilen 56, 57 und
58 gebildet wird, festgeklemmt werden kann.
Der dem Ende des Gehäuses 16, das mit dem Positionierelement
80 zu verbinden ist, gegenüberliegende Endabschnitt ist mit
einer axialen Aufnahmeöffnung 127 versehen, die konzentrisch
zum ersten sowie zweiten Drehelement 10 und 12 ausgebildet
und in die die bereits erwähnte Führungsbuchse 18 gleitend
in genauer Ausrichtung mit dem zweiten Drehelement 12 ein
gepaßt ist. Die Führungsbuchse 18 weist an ihrem äußeren
Ende einen Ringbund 128 auf, der sich von ihrer Außenum
fangsfläche, die mit der die axiale Aufnahmeöffnung 127
bestimmenden Innenumfangsfläche in Anlage ist, radial aus
wärts erstreckt. Dieser Ringbund 128 ist so ausgestaltet,
daß er an der Stirnfläche des Gehäuses 16 anstößt, wenn die
Führungsbuchse 18 in die Aufnahmeöffnung 127 eingeschoben
wird. Wie noch näher erläutert werden wird, ist die Führungs-
Buchse 18 lösbar am Gehäuse 16 befestigt, wozu eine Befe
stigungsschraube 130 dient, die in die Gehäusestirnfläche
eingeschraubt wird, um den Ringbund 128 gegen die Stirn
fläche des Gehäuses 16 zu drücken.
Die Führungsbuchse 18 hat eine Innenumfangsfläche 134, die
mit einem spanenden Bearbeitungsabschnitt 132 der Reibahle
4 in Anlage ist, wenn diese mit ihrem Schaft im Werkzeug
befestigungsteil des zweiten Drehelements 12 gehalten ist.
Das bedeutet, daß die Reibahle 4 an ihrem Schaft durch das
zweite Drehelement 12 sowohl axial wie auch radial positio
niert und festgehalten ist, während sie an ihrem vom Schaft
entfernten Bearbeitungsabschnitt 132 durch die Führungs
buchse 18 radial positioniert und gelagert ist. Somit dient
der Bearbeitungsabschnitt 132 als ein Führungsstück für
die Reibahle 4, mit dem diese durch die Führungsbuchse 18
drehbar geführt wird.
Wie schon gesagt wurde, bewirkt die Anwendung eines Fluid
drucks in der ersten Druckkammer 100 eine Wegbewegung des
zweiten Drehelements 12 vom ersten (10) bzw. vom Halterhaupt
teil 8 und damit eine Bewegung der Reibahle 4, so daß das
freie Ende des spanenden Bearbeitungsteils 132 über die
Stirnfläche der Führungsbuchse 18 vorgeschoben wird. Ande
rerseits wird die Reibahle 4 zum Halterhauptteil 8 hin durch
das zweite Drehelement 12 zurückgezogen, wenn in der zweiten
Druckkammer 106 ein Fluiddruck zur Wirkung kommt. Bei diesen
axialen Bewegungen der Reibahle 4 dient die Führungsbuchse
18 dazu, die Reibahle 4 drehbar zu lagern und zu führen.
Wie die Fig. 2 zeigt, ist der Ringbund 128 der Führungsbuchse
18 mit einer abgestuften Fläche 140 längs eines Außenumfangs
abschnitts versehen, und diese Fläche 140 dient der Anlage
an der Unterseite der Befestigungsschraube 130. Der Ring
bund 128 weist am einen Ende der abgestuften Fläche 140
einen bogenförmigen Ausschnitt 142 auf, der der Führungs
buchse 18 die Möglichkeit bietet, vom Kopf der Schraube 130
freizukommen, wenn dieser Ausschnitt durch Drehen der Füh
rungsbuchse bei gelockerter Schraube 130 in die passende
Umfangsstellung mit dem Schraubenkopf ausgerichtet ist.
In dieser ausgerichteten Lage von Ausschnitt 142 und Schrau
benkopf kann die Führungsbuchse 18 in einer Richtung vom
zweiten Drehelement 12 hinweg axial bewegt und somit leicht
vom Gehäuse 16 entfernt werden.
Das Gehäuse 16 und die Führungsbuchse 18 sind dazu ausgestal
tet, dem spanenden Bearbeitungsabschnitt 132 während eines
Arbeitsvorgangs ein Kühlmittel zuzuführen. Hierzu weist die
Führungsbuchse 18 mehrere Kühlmittel-Austrittsöffnungen 144
auf, die radial ihre zylindrische Wand durchsetzen sowie
in Umfangsrichtung der Führungsbuchse 18 gleiche Winkel
abstände zueinander haben. Diese radialen Kühlmittel-
Austrittsöffnungen stehen mit einem in der die Aufnahmeöff
nung 127 bestimmenden Innenumfangsfläche des Gehäuses 16
ausgebildeten Ringkanal 146 in Verbindung, der seinerseits
an einen das Gehäuse 16 durchsetzenden Kühlmittel-Zufuhrka
nal 148 angeschlossen ist. Ein im Positionierelement 80
ausgebildeter weiterer Kühlmittel-Zufuhrkanal 150 wird, wenn
das Gehäuse 16 mit dem Positionierelement 80 in Eingriff ge
bracht wird, mit dem Zufuhrkanal 148 verbunden. Das Gehäuse
16 und das Positionierelement 80 enthalten nahe den Stirn
flächen 86, 88 je ein weiteres Absperrventil 116 und 117,
wie sie vorher in Verbindung mit den Fluidkanälen 112, 114
beschrieben wurden. Das Positionierelement 80 ist mit einer
an eine Kühlmittelquelle über eine äußere Leitung angeschlos
senen Einlaßöffnung 152 versehen. Wenn der Werkzeughalter 6
an der Spindel 2 befestigt wird, dann werden die Kühlmittel-
Zufuhrkanäle 148 und 150 miteinander verbunden, so daß ein
Kühlmittel über den Ringkanal 146 und die radialen Austritts
öffnungen 144 zum spanenden Bearbeitungsabschnitt 132 der
Reibahle 4 geführt wird.
Zur Montage des vorstehend beschriebenen Werkzeughalters 6
wird dieser in die Kegelbohrung 36 der Spindel 2 eingebaut,
während die Reibahle 4 vom zweiten Drehelement 12 der Dreh
welle 14 gehalten wird. Obwohl das erste und zweite Dreh
element 10, 12 der Drehwelle 14 ganz genau in das Gehäuse
16 eingepaßt werden, ist das erste Drehelement 10 mit Bezug
zum Halterhauptteil 8 in einem geringen Ausmaß radial verla
gerbar. Somit wird das Gehäuse 16 durch das Positionierele
ment 80 in eine genaue Lage gebracht, ohne daß durch eine
Montagegenauigkeit des Halterhauptteils 8 mit Bezug zur
Spindel 2 eine Beeinflussung erfolgt. Da die Drehwelle 14
durch das Gehäuse 16 genau positioniert wird, wird auch die
vom zweiten Drehelement 12 der Drehwelle 14 gehaltene Reib
ahle 4 mit hoher Genauigkeit positoniert und bleibt im wesent
lichen frei von einer nachteiligen Wirkung einer möglichen
Fehlausrichtung des Halterhauptteils 8 mit Bezug zur Spin
del 2, die auf Grund eines übermäßigen Abriebs der zusammen
passenden oder -gehörigen Flächen bzw. einer Anhäufung von
Fremdkörpern an diesen Flächen auftreten kann.
Wenn auf das in die Spindel 2 eingesetzte Halterhauptteil 8
ein Zug am Zugzapfen 30 ausgeübt wird, dann wird eine Zug
kraft vom Hauptteil 8 über die Kegelfedern 44, den Schrauben
bolzen 42, das erste Drehelement 10, das Drucklager 74 und
den Lagerdeckel 70 auf das Gehäuse 16 übertragen. Das hat
zum Ergebnis, daß die konische Außenumfangsfläche 76 des
Gehäuses 16 in Druckanlage mit der konischen Innenumfangs
fläche 84 des Positionierelements 80 unter der Kraft der
Kegelfedern 44 gebracht wird, so daß die Achse des Gehäuses
16 genau mit der Mittelachse der Spindel 2 ausgerichtet ist.
Ferner wird eine ansonsten mögliche Neigung der Achse des
Gehäuses 16 verhindert, da die Stirnfläche 86 des Ringbun
des 78 des Gehäuses 16 fest in Druckanlage an der Stirnflä
che 88 des Positionierelements 80 an einem radial ausreichend
zur Achse des Gehäuses 16 entfernten Ort gehalten wird.
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das Po
sitionierelement 80 seine hohe Positioniergenauigkeit an
seiner konischen Innenumfangsfläche 84 und an seiner Stirn
fläche 84 beibehält, weil es nur dann zum Einsatz kommt,
wenn ein Bearbeitungsvorgang, der eine hohe Prazision ver
langt, ausgeführt wird. Das heißt mit anderen Worten,
daß der Abrieb an diesen Flächen 84 und 88, der auf einen
Eingriff mit dem Werkzeughalter 6 zurückzuführen ist, auf
einem minimalen Wert gehalten wird, weil ein gewöhnlich be
nutzter Werkzeughalter an der Spindel 2 ohne Eingriff mit
dem Positionierelement 80 montiert wird, wenn ein auszufüh
render Schneidvorgang nicht eine besonders hohe Bearbei
tungsgenauigkeit erfordert. Demzufolge wird das Gehäuse 16
mit einer ausreichend hohen Genauigkeit vom Positionierele
ment 80 für einen langen Zeitraum positioniert. Aus den oben
angegebenen Gründen wird die Reibahle 4 über die Drehwelle
14, die vom Gehäuse 16 genau positioniert wird, mit hoher
Genauigkeit in ihre Lage gebracht.
Ferner steigert oder fördert die fest am freien Ende des Ge
häuses gehaltene Führungsbuchse 18 die Positioniergenauigkeit
der Reibahle 4, indem sie deren Bearbeitungsabschnitt 132
drehbar abstützt. Da die Reibahle 4 vom Werkzeugbefesti
gungsteil des zweiten Drehelements 12 und von der Führungs
buchse 18 an zwei axial beabstandeten Stellen abgestützt
oder gelagert wird, wird die Ausrichtung der Reibahle 4
mit der Spindel 2 genau aufrechterhalten und insbesondere
ein ansonsten mögliches Verlaufen oder radiales Ablenken
der Reibahle an ihrem spanenden Ende wirksam durch die Füh
rungsbuchse 18 verhindert.
Mit dem an der Spindel 2 montierten Werkzeughalter 6 wird
eine Drehung der Spindel 2 auf das erste Drehelement 10 der
Drehwelle 14 durch Eingriff des Drehmomentübertragerzap
fens 28 mit der axialen Nut 40 und dann auf das zweite Dreh
element 12 durch Eingriff des Keils 52 mit der Keilnut 50
übertragen. Damit wird die am zweiten Drehelement 12 gehal
tene Reibahle 4 gedreht. Andererseits wird bei Aufbringen
eines Fluiddrucks in der ersten Druckkammer 100 das zweite
Drehelement 12 vom ersten (10) wegbewegt, so daß die Reib
ahle 4 vorgeschoben wird und ihr Bearbeitungsabschnitt 132
über die Stirnfläche der Führungsbuchse 18 vorsteht, wie in
Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist. Wenn die Reibahle 4 dreh
bar gelagert und axial vorgeschoben wird, wie oben beschrie
ben wurde, dann wird ein vorgesehener Aufreibvorgang an
einem an einer vorbestimmten Stelle aufgespannten Werkstück
ausgeführt. Da die Reibahle 4 durch die Führungsbuchse 18
an ihrem Bearbeitungsabschnitt 132 und dessen nächster Um
gebung, deren Ausrichtung mit der Spindel-Mittelachse eine
große Wirkung auf die Aufreibgenauigkeit ausüben, gelagert
oder geführt wird, kann die Reibahle 4 mit einem minimalen
Verlaufen und radialen Ablenken an ihrem Bearbeitungsab
schnitt 132 angetrieben werden. Deshalb ermöglicht es
der Werkzeughalter 6 gemäß der Erfindung der Reibahle 4,
eine Aufreibarbeit mit einer restlos zufriedenstellenden Ge
nauigkeit auszuführen.
Um eine gewünschte hohe Aufreibgenauigkeit zu erhalten, ist
es in der einschlägigen Technik allgemeine Praxis, eine Reib
ahle mittels einer Führungsbuchse zu führen, die an einer
Spannvorrichtung od. dgl., die mit Bezug zum Werkstück ange
ordnet ist, um dieses zu positionieren, befestigt ist. In
diesem Fall müssen jedoch einige Maßnahmen ergriffen werden,
um eine Störung oder Behinderung zwischen dieser positionie
renden Spannvorrichtung und anderen Werkzeugen, z.B. Bohrern,
zu vermeiden. In dieser Beziehung ist der erfindungsgemäße
Werkzeughalter 6 von Vorteil insofern, als die Führungs
buchse 18 vom Werkzeughalter 6 getragen und demzufolge vom
Werkstück zusammen mit dem Werkzeughalter abgezogen wird,
wenn dieser von der Spindel 2 gelöst wird. Das bedeutet,
daß die Führungsbuchse 18 keine Behinderung zu anderen
Schneidwerkzeugen, die der Bearbeitung des Werkstücks die
nen, darstellt, womit die Freizügigkeit im Aufspannen des
Werkstücks und in den Bearbeitungsvorgängen erhöht wird.
Bei Entfernen des Werkzeughalters 6 von der Spindel 2 wird
ersterer axial aus der Kegelbohrung 36 der Spindel mit hy
draulischem oder anderem Druck über den Zugzapfen 30 gesto
ßen. Bei dieser Axialbewegung des Halterhauptteils 8 drückt
der Ringflansch 32 gegen den Lagerdeckel 70 des Gehäuses
16, so daß der Preßsitz des Gehäuses 16 am Positionierele
ment 80 gelöst wird.
Wenngleich die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungs
form erläutert wurde, so ist klar, daß sie darauf nicht be
schränkt ist, sondern in anderer Weise verwirklicht werden
kann.
Obwohl der spanende Bearbeitungsabschnitt 132 der Reibahle 4
als ein Führungsstück verwendet wird, an dem die Reibahle 4
durch die Führungsbuchse 18 geführt oder gelagert wird, so
ist es möglich, die Reibahle 4 nahe dem Bearbeitungsabschnitt
132 mit einem ausschließlich für die Führung ausgebildeten
Führungsstück, das mit der Führungsbuchse 18 in Anlage kommt,
zu versehen.
Ferner ist klar, daß die aus einem getrennten ersten sowie
zweiten Drehelement 10 und 12, die axial mit Bezug zueinan
der beweglich sind, gebildete Drehwelle 14 auch durch eine
einstückige Drehwelle ersetzt werden kann. In diesem Fall
wird die Reibahle 4 an der Drehwelle so befestigt, daß ihr
Bearbeitungsabschnitt 132 die Führungsbuchse 18 um eine Strec
ke überragt, wie sie für eine gewünschte Aufreibtiefe notwen
dig ist, und die Reibahle 4 wird mit Bezug zum Werkstück
durch Bewegen der Spindel 2 oder des Werkstücks relativ
zueinander bewegt, anstatt die Reibahle 4 relativ zum Werk
zeughalter 6 wie bei der erläuterten Ausführungsform zu be
wegen. Bei dieser alternativen Ausführungsform gemäß der
Erfindung ist die axiale Antriebseinrichtung, die das Kolben
teil 98, die beiden Druckkammern 100 und 106, die Fluidka
näle 112, 114 usw. umfaßt, nicht erforderlich.
Wenngleich die gezeigte Ausführungsform eines Werkzeughalters
6 im Zusammenhang mit der Spindel 2 eines Bearbeitungszen
trums erläutert wurde, so ist klar, daß der Werkzeughalter
gemaß der Erfindung bei anderen Arten von Werkzeugmaschinen,
z.B. Bohrmaschinen, Sonderzweck-Maschinen usw., die mit einem
Werkzeugwechselmechanismus ausgestattet sind, zur Anwendung
kommen kann. Ersichtlicherweise kann der Werkzeughalter ge
mäß der Erfindung auch andere drehende und spanabhebende
Werkzeuge, z.B. Bohrstangen, anstelle einer Reibahle auf
nehmen.
Als eine weitere Abwandlung kann das Werkzeugbefestigungs
teil des Werkzeughalters, wobei hier ein mechanisches Spann
futter verwendet wird, eine hydraulisch betätigte Spannvor
richtung aufweisen, wie sie in der eingangs genannten DE-
Patentanmeldung P 34 25 236.3 offenbart ist; ferner kann
der in Umfangsrichtung wirkende Riegelmechanismus zwischen
dem Halterhauptteil 8 und dem Gehäuse 16 durch einen Mecha
nismus ersetzt werden, wie ihn diese Patentanmeldung be
schreibt. Vor allem kann im Endabschnitt des Gehäuses 16,
der mit dem Positionierelement 80 zu verbinden ist,ein vor
ragender Stift mit ausreichendem radialen Abstand von der
Achse des Gehäuses angeordnet sein, der für eine axiale Ver
schiebebewegung parallel zur Gehäuseachse ausgestaltet ist.
Der Stift wird normalerweise durch eine Druckfeder in seiner
vorstehenden Lage, in der das Ende des Stifts von der Stirn
fläche des Gehäuses 16 vorsteht und in Eingriff mit einer
im Halterhauptteil 8 ausgebildeten Vertiefung ist, gehalten,
solange der Werkzeughalter 6 nicht an der Spindel 2 montiert
ist. In der vorstehenden Stellung des Stifts sind das Halter
hauptteil 8 und das Gehäuse 16 umfangsseitig miteinander ver
riegelt, wobei eine Relativdrehung nicht möglich ist. Wenn
der Werkzeughalter 6 an der Spindel 2 montiert wird, so wird
der am Gehäuse 16 vorragende Stift zum Anstoßen an einem orts
festen Anschlag gebracht, wodurch der Stift in seine zurück
gezogene, von der zugehörigen Vertiefung im Halterhauptteil
8 entfernte Lage gedrückt wird, so daß das Halterhauptteil 8
relativ zum Gehäuse 16 drehen kann.
Es ist ferner möglich, das hier gezeigte Gehäuse 16 so ab
zuändern, daß es eine Mehrzahl von Positionierstiften paral
lel zur Achse des Gehäuses hat, wie das in Fig. 5 der oben
genannten DE-Patentanmeldung dargestellt ist. In diesem Fall
sind die Positionierstifte dazu ausgebildet, in entsprechen
de Löcher, die im Positionierelement ausgebildet sind, zu
passen, um das Gehäuse mit Bezug zum Positionierelement zu
positionieren.
Die Erfindung schafft somit einen Halter für ein drehendes
Schneidwerkzeug, der an der Spindel einer Werkzeugmaschine
anzubringen ist. Dieser Halter umfaßt ein an der Maschinen
spindel befestigtes Halterhauptteil, eine ein Werkzeugbefe
stigungsteil aufweisende Drehwelle, die mit dem Halterhaupt
teil so gekoppelt ist, daß sie relativ zum Halterhauptteil
axial und radial verlagerbar ist, ein Positionierelement,
das ortsfest radial außerhalb der Maschinenspindel angeord
net ist, und ein radial außerhalb der Drehwelle derart an
geordnetes Gehäuse, daß dieses und die Drehwelle relativ zu
einander drehbar sind. Das Gehäuse ist mit dem Positionier
element zum Eingriff zu bringen, um die Drehwelle zu posi
tionieren, während das Halterhauptteil an der Maschinenspin
del befestigt wird. Das Gehäuse weist eine fest an dem vom
Halterhauptteil entfernten Ende gehaltene Führungsbuchse auf,
die eine mit einer Außenumfangsfläche des im Werkzeugbefesti
gungsteil der Drehwelle gehaltenen Schneidwerkzeugs zur An
lage kommende lnnenumfangsfläche hat, so daß das Schneidwerk
zeug drehbar geführt ist.
Es ist aus der obigen, ins einzelne gehenden Beschreibung
klar, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen an der er
läuterten Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne
jedoch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Claims (8)
1. Halter für ein drehendes Schneidwerkzeug, der an
einer Spindel einer Werkzeugmaschine für eine drehende
Schneidbewegung des Schneidwerkzeugs zu befestigen ist, mit
einem an der Spindel angebrachten, um eine Achse der Spindel
drehenden Halterhauptteil, mit einer konzentrisch zum Hal
terhauptteil angeordneten Drehwelle, die an ihrem einen Ende
ein das Schneidwerkzeug haltendes Werkzeugbefestigungsteil
hat, an ihrem anderen Ende mit dem Halterhauptteil zur Auf
nahme eines Drehmoments von diesem gekoppelt ist und mit Be
zug zum Halterhauptteil axial sowie radial verlagerbar ist,
mit einem ortsfest radial außerhalb der Spindel angeordneten
Positionierelement und mit einem radial außerhalb der Dreh
welle derart angeordneten Gehäuse, daß dieses sowie die
Drehwelle mit Bezug zueinander drehbar sind, wobei das Ge
häuse mit dem Positionierelement zu seiner genauen Positio
nierung durch das Positionierelement und damit zur Positio
nierung der Drehwelle bei der Befestigung des Halterhaupt
teils an der Spindel zum Eingriff kommt nach dem Patent
34 25 236, dadurch gekennzeichnet, daß an einem vom Halter
hauptteil (8) entfernten axialen Endabschnitt des Gehäuses
(16) eine Führungsbuchse (18) befestigt ist, die eine eine
Bohrung begrenzende Innenumfangsfläche (134) hat, welche mit
einer Außenumfangsfläche eines Führungsstücks des vom Werk
zeugbefestigungsteil der Drehwelle (14) gehaltenen Schneid
werkzeugs (4) für dessen Führung bei der Drehbewegung zur
Anlage kommt.
2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehwelle (14) ein erstes, mit dem Halterhauptteil (8)
gekoppeltes Drehelement (10) sowie ein zweites, das
Werkzeugbefestigungsteil aufweisendes Drehelement (12),
die konzentrisch miteinander derart verbunden sind,
daß die beiden Drehelemente mit Bezug zueinander axial
bewegbar, jedoch nicht drehbar sind, und eine axial wir
kende Antriebseinrichtung (16, 98, 100, 106, 112, 114,
116, 117, 124) für eine axiale Bewegung des zweiten Dreh
elements (12) und damit des Schneidwerkzeugs (4) mit Be
zug zur Führungsbuchse (18) unter Führung des Schneidwerk
zeugs an seinem Führungsstück durch die Führungsbuchse
umfaßt.
3. Halter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweite Drehelement (12) ein mit dem Gehäuse (16)
zur teilweisen Begrenzung einer Druckkammer (100) im
Gehäuse (16) zusammenarbeitendes Kolbenteil (98) auf
weist und bei Anlegen eines Fluiddrucks in der Druckkam
mer (100) vom ersten Drehelement (10) axial wegbewegbar
ist.
4. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (18) an ihrem
einen Ende einen von ihrer Außenumfangsfläche radial aus
wärts sich erstreckenden Ringbund (128) hat, daß der vom
Halterhauptteil (8) entfernte Endabschnitt des Gehäuses
(16) eine zur Drehwelle (14) konzentrische Aufnahmeöff
nung (127) aufweist und daß die Führungsbuchse (18) an
ihrer Außenumfangsfläche mit der Aufnahmeöffnung ver
schiebbar zur Anlage zu bringen sowie lösbar am Endab
schnitt des Gehäuses (16) unter Druckanlage des Ringbun
des (128) gegen eine Stirnfläche des Endabschnitts mit
tels einer Befestigungsschraube (130) zu befestigen ist.
5. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) mit einer seine
Umfangswand zwischen den entgegengesetzten Gehäusewand
abschnitten durchsetzenden Öffnung (131) versehen ist,
die einen Zugang zum Werkzeugbefestigungsteil an der
Drehwelle (14) für ein Festklemmen des Schneidwerkzeugs
(4) am Werkzeugbefestigungsteil bietet.
6. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) sowie das Positio
nierelement (80) eine erste sowie zweite Stirnfläche
(86 bzw. 88) aufweisen, die bei Eingriff von Gehäuse
(16) und Positionierelement (80) aneinanderstoßen, daß
das Gehäuse (16) mit einem ersten, an seinem einen Ende
mit der Druckkammer (100) verbundenen, an seinem anderen
Ende an der ersten Stirnfläche (86) austretenden Fluid
kanal (112) versehen ist, daß das Positionierelement (80)
einen zweiten, an der zweiten Stirnfläche (88) gegenüber
dem anderen Ende des ersten Fluidkanals (112) austreten
den Fluidkanal (114) aufweist, daß das Gehäuse sowie das
Positionierelement mit einem ersten sowie zweiten
Absperrventil (116 bzw. 117) ausgestattet sind, von denen
je eines dem ersten bzw. zweiten Fluidkanal an der ersten
bzw. zweiten Stirnfläche zugeordnet ist und die den ersten
bzw. zweiten Fluidkanal (112, 114), wenn das Gehäuse und
das Positionierelement nicht miteinander in Eingriff sind,
schließen und bei Anstoßen der beiden Stirnflächen (86,
88), wenn das Gehäuse (16) mit dem Positionierelement
(80) zum Eingriff gelangt, die Fluidkanäle (112, 114)
öffnen sowie miteinander in Verbindung bringen.
7. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (18) wenigstens
eine an der Innenumfangsfläche (134) mündende Kühlmittel-
Austrittsöffnung (144) zur Zufuhr eines Kühlmittels zum
Schneidwerkzeug (4) aufweist.
8. Halter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (16) sowie das Positionierelement (80) eine
erste sowie zweite Stirnfläche (86 bzw. 88) aufweisen,
die bei Eingriff von Gehäuse und Positionierelement an
einanderstoßen, daß das Gehäuse (16) mit einem ersten, an
seinem einen Ende mit der wenigstens einen Kühlmittel-
Austrittsöffnung (144) in Verbindung stehenden, an seinem
anderen Ende an der ersten Stirnfläche (86) austretenden
Kühlmittel-Zufuhrkanal (146) versehen ist, daß das Posi
tionierelement (80) mit einem zweiten, an der zweiten
Stirnfläche (88) gegenüber dem anderen Ende des ersten
Kühlmittel-Zufuhrkanals (146) austretenden Kühlmittel-
Zufuhrkanal (148) versehen ist, daß das Gehäuse sowie
das Positionierelement mit einem ersten sowie zweiten
Absperrventil (116 bzw. 117) ausgestattet sind, von de
nen je eines dem ersten bzw. zweiten Kühlmittel-Zufuhr
kanal an der ersten bzw. zweiten Stirnfläche zugeord
net ist und die den ersten bzw. zweiten Kühlmittel-
Zufuhrkanal (148, 150), wenn das Gehäuse und das Posi
tionierelement nicht miteinander in Eingriff sind, schlie
ßen und bei Anstoßen der beiden Stirnflächen (86, 88),
wenn das Gehäuse (16) mit dem Positionierelement (80)
zum Eingriff gelangt, die Kühlmittel-Zufuhrkanäle (148,
150) öffnen sowie miteinander in Verbindung bringen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58126768A JPS6020832A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 回転切削工具ホルダ |
JP58170456A JPS6062434A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 回転切削工具ホルダ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3433696A1 DE3433696A1 (de) | 1985-04-25 |
DE3433696C2 true DE3433696C2 (de) | 1989-12-28 |
Family
ID=26462893
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843433696 Granted DE3433696A1 (de) | 1983-07-12 | 1984-09-13 | Halter fuer ein drehendes schneidwerkzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3433696A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012025399A1 (de) * | 2012-12-24 | 2014-06-26 | Sauter Feinmechanik Gmbh | Ausrichtvorrichtung, Ausrichtelement für eine solche Ausrichtvorrichtung und Ausrichtverfahren |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2921961C2 (de) * | 1979-05-30 | 1986-02-06 | Santrade Ltd., Luzern/Lucerne | Bohreinheit |
-
1984
- 1984-09-13 DE DE19843433696 patent/DE3433696A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012025399A1 (de) * | 2012-12-24 | 2014-06-26 | Sauter Feinmechanik Gmbh | Ausrichtvorrichtung, Ausrichtelement für eine solche Ausrichtvorrichtung und Ausrichtverfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3433696A1 (de) | 1985-04-25 |
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