DE3521799C2

DE3521799C2 -

Info

Publication number: DE3521799C2
Application number: DE3521799A
Authority: DE
Inventors: Otto 7121 Loechgau De Eckle
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE3521799A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter mit unterschiedlichen Schäf ten, die wechselweise in den Spindelkopf einsetzbar sind, welcher eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung zur Aufnah me eines Steilkegelschaftes eines ersten Werkzeughalters, eine die Aufnahmebohrung umgebende Stirnfläche und im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung eine zylin drische Paßbohrung zur Aufnahme eines zylindrischen Paßan satzes am Schaft eines zweiten Werkzeughalters aufweist, das am einen Ende des Paßansatzes mit einem zu diesem kon zentrischen Flansch und am anderen Ende des Paßansatzes mit einem bei Anlage des Flansches an der Stirnfläche mit Spiel in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung eingreifen den Kegelstumpf versehen ist, wobei in der Spindel eine Spannstange vorgesehen ist, die in dem an die Aufnahmeboh rung angrenzenden Bereich eine Spannzange bzw. ein Gewinde trägt, welche(s) jeweils mit einem am freien Ende jedes Schaftes vorgesehenen Anzugsbolzen bzw. Gewinde zusammen wirkt.The invention relates to a machine tool spindle and matching tool holder with different sheep which can be used alternately in the spindle head, which has a truncated cone-shaped receiving bore for receiving me of a steep taper shank of a first tool holder, an end face surrounding the receiving bore and Area of the frusto-conical receiving bore a cylin Drical fitting hole for receiving a cylindrical passer has set on the shaft of a second tool holder, that at one end of the pass with a con to this centric flange and at the other end of the fitting approach with a with the flange on the end face Engage play in the frustoconical mounting hole the truncated cone is provided, one in the spindle Tension rod is provided, which in the to the mounting hole a collet or a thread wears, each with one at the free end of each Provided pull stud or thread together works.

Eine derartige Werkzeugmaschinenspindel wurde anläßlich einer VDMA-Tagung am 26. 4. 1985 in Frankfurt bekannt (Unterlagen der Firma VALENITE-MODCO GmbH, D-6920 Sinsheim/Elsenz, "VAL-Spanneinheit für flexible Fertigung").Such a machine tool spindle became the occasion a VDMA conference on April 26, 1985 in Frankfurt known (documents from VALENITE-MODCO GmbH, D-6920 Sinsheim / Elsenz, "VAL clamping unit for flexible Production").

Eine derartige bekannte Werkzeugmaschinenspindel dient zur wahlweisen Aufnahme eines Werkzeughalters mit herkömmli chem Steilkegelschaft (DIN 2 080 oder 69 871) oder eines neu artigen Werkzeughalters, der anschließend an einen Flansch einen zylindrischen Paßzapfen aufweist. Werkzeughalter mit Steilkegelschaft haben in der Regel auch einen Flansch, der häufig mit einer umlaufenden Trapezrille zum Angriff des Wechselarmes eines automatischen Werkzeugwechslers bestimmt ist. Bei Werkzeughaltern mit Steilkegelschaft liegt jedoch der Flansch in der Regel nicht an der Stirn fläche der Spindel an. Der Werkzeughalter stützt sich vielmehr ausschließlich mit seinem Steilkegelschaft in der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung der Spindel ab. Wenn nun diese kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung durch Anordnung der zylindrischen Paßbohrung auf etwa der Hälfte ihrer Länge entfernt ist, dann fehlt ein großer Teil der Anlagefläche zwischen dem Steilkegelschaft und der kegel stumpfförmigen Aufnahmebohrung. Die ohnehin bezüglich der Kraftübertragung bei den heutigen Anforderungen man gelhafte Verbindung zwischen Werkzeughalter und Spindel wird hierdurch noch mehr nachteilig beeinträchtigt. Auch ist die Zentrierwirkung zwischen Steilkegelschaft und kegelstumpfförmiger Aufnahmebohrung bei den heutigen Genauigkeitsanforderungen ungenügend. Wird hingegen ein Werkzeughalter mit zylindrischem Paßansatz in die Spindel eingesetzt, dann wird zwar eine bessere Zentrierung zwischen Werkzeughalter und Werkzeugmaschinenspindel er reicht, allerdings ist die Abstützung dieses Werkzeughal ters quer zur Spindelachse nicht mehr so gut, da die zylindrische Paßbohrung erst mit einem größeren Abstand von der Spindelstirnfläche beginnt. Desweiteren weist der bekannte Werkzeughalter mit zylindrischem Paßansatz zwei diametral gegenüberliegende Spannstücke auf, die in zur Spindelachse radialer Richtung verschiebbar gelagert sind. Zwischen den inneren Enden dieser Spannstücke ist ein in axialer Richtung beweglicher Keil vorgesehen, der mit einem aus dem Kegelstumpf herausragenden Anzugsbolzen verbunden ist. An dem Anzugsbolzen greift die Spannzange der in der Werkzeugmaschinenspindel verschiebbar gelager ten Spannstange an. Durch deren axiale Verschiebung können die Spannstücke in radialer Richtung ausgefahren werden, wobei an den äußeren Enden vorgesehene Schrägflächen in abgeschrägte, in der Wandung der Paßbohrung eingearbeitete Vertiefungen eingreifen. Hierdurch wird der Flansch an die Stirnfläche der Spindel angepreßt. Nachteilig an die ser Einrichtung ist die Tatsache, daß keine besonders hohe Wiederholgenauigkeit beim Auswechseln der Werkzeug halter erreicht wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß trotz sehr enger Toleranzen zwischen dem Paßansatz und der Paßbohrung immer noch etwas Spiel zwischen beiden Teilen vorhanden sein muß. Da die beiden Spannstücke an radial gegenüberliegenden Seiten des Paßansatzes ausge fahren werden, wirken auf den Paßansatz in entgegenge setzten Richtungen etwa gleich große Reaktionskräfte ein. Je nach den Reibungsverhältnissen zwischen den Schräg flächen wird sich der Paßzapfen gegenüber der Paßbohrung so orientieren, daß er entweder im Bereich des einen Spannstückes oder im Bereich des gegenüberliegenden Spannstückes an der Paßbohrung anliegt. Es kann jedoch auch vorkommen, daß der Paßansatz eine beliebige Zwischen stellung zwischen beiden Extremstellungen einnimmt. Dies beeinträchtigt die Einwechseltoleranz und damit die Wieder holgenauigkeit beim wiederholten Einwechseln des gleichen Werkzeughalters oder verschiedener Werkzeughalter ganz wesentlich.Such a known machine tool spindle is used for optional mounting of a tool holder with conventional chem steep taper shank (DIN 2 080 or 69 871) or one new like tool holder, which is then attached to a flange has a cylindrical fitting pin. Tool holder with Steep taper shafts usually also have a flange, often with a circumferential trapezoidal groove to attack the changing arm of an automatic tool changer is determined. For tool holders with steep taper shanks however, the flange is usually not on the forehead surface of the spindle. The tool holder is supported rather only with its steep taper in from the truncated cone-shaped receiving bore of the spindle. If now through this frusto-conical receiving hole Arrangement of the cylindrical fitting hole on about half their length is removed, then a large part of the Contact surface between the steep taper shank and the taper truncated bore. Which anyway regarding the power transmission with today's requirements one Fixed connection between tool holder and spindle is thereby adversely affected even more. Also is the centering effect between steep taper shank and frustoconical mounting hole in today's Insufficient accuracy requirements. However, becomes a Tool holder with a cylindrical fit in the spindle better centering is used between tool holder and machine tool spindle is enough, but the support of this tool neck ters across the spindle axis is no longer as good as the cylindrical fitting bore only at a greater distance starts from the spindle face. Furthermore, points the well-known tool holder with a cylindrical fitting shoulder two diametrically opposed clamping pieces, which in Slidably mounted to the spindle axis in the radial direction are. There is between the inner ends of these clamping pieces an axially movable wedge is provided which with a pull stud protruding from the truncated cone connected is. The collet grips the pull stud which is slidably mounted in the machine tool spindle tension rod. By their axial displacement the clamping pieces are extended in the radial direction, at the outer ends provided inclined surfaces in bevelled, worked into the wall of the fitting bore Intervene. This will put the flange on pressed against the end face of the spindle. A disadvantage of that This facility is the fact that none is special high repeatability when changing tools holder is reached. This is due to the fact that despite very tight tolerances between the fitting approach and the fitting bore still some play between the two Parts must be available. Since the two clamping pieces on radially opposite sides of the fitting approach will drive counteract the approach to the pass directions use approximately equal reaction forces. Depending on the friction between the slant the fitting pin will be flat opposite the fitting hole orient so that it is either in the area of one Clamping piece or in the area of the opposite Clamping piece rests on the fitting bore. However, it can also happen that the passport approach any intermediate takes position between the two extreme positions. This affects the exchange tolerance and thus the re-entry fetching accuracy when changing the same again Tool holder or various tool holder entirely essential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeug maschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter mit unterschiedlichen Schäften der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei Einsatz eines Werkzeug halters mit Steilkegelschaft die Verbindung zwischen die sem und der Werkzeugmaschinenspindel möglichst wenig be einträchtigt wird und bei Einsatz eines Werkzeughalters mit zylindrischem Ansatz eine optimale Querabstützung mit hoher Zentriergenauigkeit erreicht wird. The invention has for its object a tool machine spindle and matching tool holder different shafts of the type mentioned in the introduction to improve in that when using a tool holder with steep taper shank the connection between the sem and the machine tool spindle as little as possible is impaired and when using a tool holder optimal cross-support with a cylindrical extension is achieved with high centering accuracy.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß die Paßbohrung unmittelbar an die Stirn fläche angrenzt und ihr Durchmesser geringfügig größer ist als der theoretische Durchmesser der kegelstumpf förmigen Aufnahmebohrung in der Ebene der Stirnfläche und daß die axiale Länge der Paßbohrung nur etwa 10-15% des theoretischen Durchmessers beträgt.This object is achieved according to the invention in that the fitting hole is directly on the forehead area adjacent and its diameter slightly larger is the truncated cone as the theoretical diameter shaped receiving hole in the plane of the end face and that the axial length of the fitting bore is only about 10-15% of the theoretical diameter.

Da die Paßbohrung nur eine verhältnismäßig kurze axiale Länge aufweist, geht durch die Paßbohrung nur verhältnis mäßig wenig von der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung verloren. Bei Einsatz eines Werkzeughalters mit Steil kegelschaft ist also trotz der zylindrischen Paßbohrung eine verhältnismäßig große Anlagefläche zwischen dem Steilkegelschaft und der kegelstumpfförmigen Aufnahme bohrung vorhanden, so daß die Verbindung zwischen Steil kegelschaft und Werkzeugmaschinenspindel durch die zylin drische Paßbohrung kaum beeinträchtigt wird. Die Anord nung der Paßbohrung unmittelbar angrenzend an die Stirn fläche der Werkzeugmaschinenspindel hat bei Einsatz von Werkzeughaltern mit zylindrischem Paßansatz den Vorteil, daß die Querabstützung des Werkzeughalters in unmittel barer Nachbarschaft der Stirnfläche erfolgt. Quer zur Spindelachse wirkende Querkräfte werden damit optimal vom Werkzeughalter auf die Spindel und umgekehrt übertragen. Dies ist gerade bei Werkzeughaltern mit zylindrischem Paßansatz von Wichtigkeit, da diese Werkzeughalter wegen der breiten Abstützung ihres Flansches an der Stirnfläche der Werkzeugmaschinenspindel zur Übertragung hoher Bear beitungskräfte besonders geeignet sind. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Toleranz zwischen dem zylindri schen Paßansatz und der zylindrischen Paßbohrung besonders eng zu halten, da wegen der geringen axialen Länge beider Teile diese in axialer Richtung auch nur sehr wenig gegen einander verschoben werden müssen. Since the fitting bore is only a relatively short axial Has length, goes through the fitting hole only ratio moderately little of the frustoconical bore lost. When using a tool holder with steep Taper shank is therefore despite the cylindrical fitting bore a relatively large investment area between the Steep taper shank and the frustoconical receptacle bore available so that the connection between steep taper shank and machine tool spindle through the cylin drische fitting bore is hardly affected. The arrangement the fitting hole immediately adjacent to the forehead The surface of the machine tool spindle has when using Tool holders with a cylindrical fitting approach have the advantage that the cross support of the tool holder in immediate real neighborhood of the face. Across The transverse forces acting on the spindle axis are thus optimally reduced Transfer tool holder to the spindle and vice versa. This is particularly the case with tool holders with a cylindrical one Fit approach important because of this tool holder the wide support of their flange on the face the machine tool spindle for transferring high bear workers are particularly suitable. Furthermore it is also possible to adjust the tolerance between the cylindri passport approach and the cylindrical fitting bore particularly keep tight because of the small axial length of both Divide them very little in the axial direction must be shifted from one another.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt The invention is in the following, based on in the drawing tion illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, teilweise im Längs schnitt, Fig. 1 shows a first embodiment, partially cut in the longitudinal,

Fig. 1a Einzelheiten der Stelle a der Fig. 1 in ver größertem Maßstab, FIG. 1a details of the point a of FIG. 1 in ver enlarged scale,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel teilweise im Längsschnitt, Fig. 2 shows a second embodiment, partially in longitudinal section;

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. 3 is a partial section along the line III-III of Fig. 2,

Fig. 4 die erfindungsgemäße Werkzeugmaschinenspindel mit eingesetztem, herkömmlichen Steilkegelschaft. Fig. 4 shows the machine tool spindle according to the invention with the conventional taper shank inserted.

Die Werkzeugmaschinenspindel 1 ist drehbar im Spindelstock 2 gelagert. An ihrem Spindelkopf 1 a weist die Werkzeugma schinenspindel 1 eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 auf, die entsprechend DIN 2 079 bzw. der entsprechenden ISO-Norm ausgebildet ist. Die Aufnahmebohrung 3 ist von einer ebenen, senkrecht zur Spindelachse A verlaufenden, ringförmigen Stirnfläche 4 umgeben. In einer zentralen Bohrung der Spindel 1 ist ferner eine Spannstange 5 axial verschiebbar gelagert, die an ihrem vorderen Ende im Be reich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3 eine Spannzange 6 trägt und entgegen der Kraft von nicht dar gestellten Tellerfedern zum Spindelkopf 1 a hin axial ver schiebbar ist (Fig. 2 u. 4).The machine tool spindle 1 is rotatably mounted in the headstock 2 . On its spindle head 1 a , the machine tool spindle 1 has a truncated cone-shaped receiving bore 3 , which is designed in accordance with DIN 2 079 or the corresponding ISO standard. The receiving bore 3 is surrounded by a flat, annular end face 4 that runs perpendicular to the spindle axis A. In a central bore of the spindle 1, a tension rod is also mounted axially displaceably 5, which is at its front end in the Be 3 reaching the frusto-conical receiving bore a collet 6 bears and against the force of not represent recorded disc springs to the spindle head 1 a toward axially ver slidably ( Figs. 2 and 4).

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, könnte die Spannstange 5 a anstelle der Spannzange 6 auch ein Gewinde 7 aufweisen und drehbar in der Spindel 1 gelagert sein.As shown in Fig. 1, the clamping rod 5 a instead of the collet 6 could also have a thread 7 and be rotatably mounted in the spindle 1 .

Unmittelbar angrenzend an die Stirnfläche 4 a weist der Spindelkopf 1 a im Bereich der Aufnahmebohrung 3 eine zylindrische Paßbohrung 8 auf. Der Durchmesser D dieser Paßbohrung ist nur geringfügig um etwa 1 mm größer als der theoretische Durchmesser d 1, den die kegelstumpfför mige Aufnahmebohrung 3 in der Ebene der Stirnfläche 4 haben würde. Dieser theoretische Durchmesser d 1 ist in der DIN 2 079 festgelegt und beträgt beispielsweise für Spindelkopfgröße Nr. 50 / 69,95 mm. Einzelheiten bezüglich dieses theoretischen Durchmessers d 1 und des Durchmessers D der Paßbohrung 8 sind in Fig. 1a dargestellt. Die Paßboh rung 8 ist in axialer Richtung verhältnismäßig kurz ausge bildet, wobei ihre axiale Länge L, gemessen von der Stirn fläche 4 aus, etwa 10-15%, vorzugsweise etwa 12%, des theoretischen Durchmessers d 1 betragen sollte. Der Durch messer D der Paßbohrung 8 wird mit einer Toleranz von +0,002 - +0,005 mm gefertigt.Immediately adjacent to the end face 4 a , the spindle head 1 a has a cylindrical fitting bore 8 in the region of the receiving bore 3 . The diameter D of this fitting bore is only slightly larger by about 1 mm than the theoretical diameter d 1 , which the truncated cone-shaped receiving bore 3 would have in the plane of the end face 4 . This theoretical diameter d 1 is defined in DIN 2 079 and is, for example, for spindle head size No. 50 / 69.95 mm. Details regarding this theoretical diameter d 1 and the diameter D of the fitting bore 8 are shown in Fig. 1a. The Paßboh tion 8 is relatively short out in the axial direction, its axial length L , measured from the end face 4 , should be about 10-15%, preferably about 12%, of the theoretical diameter d 1 . The diameter D of the fitting bore 8 is made with a tolerance of +0.002 - +0.005 mm.

In die Werkzeugmaschinenspindel 1 ist ein erster Werkzeug halter 9, der an seinem freien Ende 9 a ein nicht darge stelltes beliebiges Werkzeug, beispielsweise einen Bohr kopf, ein Ausdrehwerkzeug, einen Fräser, eine Reibahle od. dgl. tragen kann, mit seinem Steilkegelschaft 10, der entsprechend DIN 2 080 bzw. 69 871 ausgebildet ist, in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 einsetzbar. Am hinte ren, freien Ende des Steilkegelschaftes 10 kann ein An zugsbolzen 11 gemäß DIN 69 872 angeordnet sein, an welchem die Spannzange 5 angreift. Unter Wirkung der Tellerfedern wird der Steilkegelschaft 10 in die Spindel 1 eingezogen und dabei an die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 an gepreßt. Der Flansch 9 a, mit der für eine Greiferzange eines automatischen Werkzeugwechslers bestimmten Trapez rille 12, befindet sich hierbei in Abstand von der Stirn fläche 4, da es aus herstellungstechnischen Gründen nicht möglich ist, die Werkzeugmaschinenspindel 1 bzw. die ver schiedensten Werkzeugschäfte so zu fertigen, daß sowohl der Steilkegelschaft 10 an der Aufnahmebohrung 3 als auch der Flansch 9 b an der Stirnfläche 4 anliegen.In the machine tool spindle 1 is a first tool holder 9 , which can carry at its free end 9 a , not shown, any tool, for example a drilling head, a boring tool, a milling cutter, a reamer or the like, with its steep taper shank 10 , which is designed in accordance with DIN 2 080 or 69 871, can be inserted into the frustoconical receiving bore 3 . At the rear, free end of the steep taper shank 10 , a pull stud 11 according to DIN 69 872 can be arranged, on which the collet 5 engages. Under the action of the disc springs, the steep taper shank 10 is drawn into the spindle 1 and pressed against the frustoconical receiving bore 3 . The flange 9 a , with the trapezoidal groove for a gripper of an automatic tool changer 12 , is located at a distance from the end face 4 , since it is not possible for manufacturing reasons to manufacture the machine tool spindle 1 or the most diverse tool shafts that both the steep taper shank 10 abut the receiving bore 3 and the flange 9 b on the end face 4 .

In Fig. 1 ist ein zweiter Werkzeugschaft 13 dargestellt, an dessen freien Ende 13 a wiederum ein nicht dargestelltes Werkzeug angeordnet ist. Der Werkzeughalter 13 weist fer ner einen Flansch 13 b auf. Der Werkzeughalter 13 weist unmittelbar angrenzend an den Flansch 13 b einen zylindrischen Paßansatz 15 auf, der mit möglichst geringen radialen Toleranzen in die Paßbohrung 8 passen soll. Der Durchmesser des Paßansatzes 15 wird mit einer Toleranz von etwa -0,003 mm gefertigt. Die axiale Länge des Paßansatzes 15, gemessen von der Ringfläche 13 c des Flansches 13 b aus, ist geringfügig um etwa 0,5 mm kürzer als die axiale Länge der Paßbohrung 8, so daß sicherge stellt ist, daß der Werkzeughalter 13 stets mit seiner Ringfläche 13 c satt an der Stirnfläche 4 des Spindel kopfes 1 a anliegt, ohne daß der Paßansatz 15 am Grund der Paßbohrung 8 aufsitzt.In Fig. 1, a second tool shaft 13 is shown, at the free end 13 a in turn a tool, not shown, is arranged. The tool holder 13 also has a flange 13 b . The tool holder 13 has a cylindrical fitting shoulder 15 immediately adjacent to the flange 13 b , which should fit into the fitting bore 8 with the smallest possible radial tolerances. The diameter of the fitting shoulder 15 is made with a tolerance of approximately -0.003 mm. The axial length of the fitting shoulder 15 , measured from the annular surface 13 c of the flange 13 b , is slightly shorter by about 0.5 mm than the axial length of the fitting bore 8 , so that it is certain that the tool holder 13 is always with its annular surface 13 c fits snugly against the end face 4 of the spindle head 1 a , without the fitting shoulder 15 being seated at the bottom of the fitting bore 8 .

An dem Paßansatz 15 schließt sich ein Kegelstumpf 16 an, der jedoch so bemessen ist, daß zwischen der Mantelfläche des Kegelstumpfes 16 und der kegelstumpfförmigen Aufnahme bohrung 3 etwas Spiel vorhanden ist, wenn die Ringfläche 13 c an der Stirnfläche 4 anliegt. Am freien Ende 16 a des Kegelstumpfes kann wiederum, ähnlich wie in Fig. 4, ein mit einer Spannzange zusammenwirkender Anzugsbolzen vorge sehen sein, oder aber, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ein Innengewinde 17, in welches die Spannzange 5 a mit ihrem Außengewinde 7 einschraubbar ist. In diesem Fall ist die Spannzange 5 a nur drehbar, jedoch nicht axial verschiebbar in der Spindel 1 gelagert, und der Werkzeug halter 13 wird unter Wirkung der ineinandergreifenden Gewinde 7, 17 in den Spindelkopf 1 a eingezogen. Dabei wird der Werkzeughalter 13 mittels des in die Paßbohrung 8 eingreifenden Paßansatzes 15 gegenüber der Spindel 1 genau zentriert. Außerdem wird der Flansch 13 b mit seiner Ring fläche 13 c an die Stirnfläche 4 angepreßt. Da der Kegel stumpf 16 mit Spiel in die Aufnahmebohrung 3 eingreift, erfolgt die Anpressung der Ringfläche 13 c an die Stirn fläche 4 mit der vollen Spannkraft der Spannstange 5 a bzw. der Gewinde 7, 17. Querkräfte, die auf den Werkzeug halter 13 einwirken, werden in unmittelbarer Nachbarschaft der Stirnfläche 4 über den Paßansatz 15 und die Paßbohrung 8 auf die Spindel übertragen. Zur Übertragung des Drehmo mentes können ferner am Spindelkopf 1 a die üblichen Mit nehmersteine gemäß DIN 2 079 angeordnet sein, die zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Mitnehmernuten 18 im Flansch 13 b eingreifen. At the fitting approach 15 is a truncated cone 16 , but which is dimensioned such that between the outer surface of the truncated cone 16 and the truncated cone-shaped receiving bore 3 is some play when the annular surface 13 c abuts the end face 4 . At the free end 16 a of the truncated cone, in turn, similar to FIG. 4, a pulling bolt interacting with a collet can be seen, or, as shown in FIG. 1, an internal thread 17 into which the collet 5 a with its external thread 7 can be screwed. In this case, the collet 5 a is only rotatable, but not axially displaceably mounted in the spindle 1 , and the tool holder 13 is drawn into the spindle head 1 a under the action of the interlocking thread 7, 17 . The tool holder 13 is precisely centered with respect to the spindle 1 by means of the fitting shoulder 15 which engages in the fitting bore 8 . In addition, the flange 13 b with its ring surface 13 c is pressed against the end face 4 . Since the cone 16 bluntly engages in the receiving bore 3 , the ring surface 13 c is pressed against the end face 4 with the full clamping force of the tension rod 5 a or the thread 7, 17th Lateral forces acting on the tool holder 13 are transmitted in the immediate vicinity of the end face 4 via the fitting shoulder 15 and the fitting hole 8 on the spindle. To transmit the torque can also be arranged on the spindle head 1 a with the usual slave blocks according to DIN 2 079, which engage two diametrically opposed driver grooves 18 in the flange 13 b .

Bei der Einführung des Werkzeughalters 13 in den Spindel kopf 1 a dient zunächst der Kegelstumpf 16 als Grobführung. Der in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 eingrei fende Kegelstumpf 16 bewirkt eine Vorzentrierung des Werk zeughalters. Da jedoch zwischen dem zylindrischen Paßan satz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16 eine Stufe vorhanden ist, ist es zweckmäßig, zwischen der Stirnfläche 6 und der zylindrischen Paßbohrung 8 eine Fase 19 vorzusehen, die beispielsweise unter 45° gegenüber der Spindelachse A verlaufen kann. Die radiale Ausdehnung dieser Fase muß mindestens so groß sein wie der halbe Durchmesserunterschied zwischen dem Paßansatz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16 im Bereich des Paßansatzes 15. Die Fase 19 hat eine Zentrierwirkung auf den Paßansatz 15 und erleichtert dessen Einführung in die Paßbohrung 8. Anstelle der Fase 19 am Spindelkopf 1 a könnte eine entsprechend große Fase auch am Übergang zwischen Paßansatz 15 und Kegelstumpf 16 vorgesehen sein. Es wäre auch denkbar, eine Fase 19 sowohl am Spindelkopf als auch eine Fase am zylindrischen Paßansatz 15 vorzusehen, wobei dann die radialen Ausdehnungen beider Fasen zusammen etwas größer sein müßten als der halbe Durchmesserunterschied zwischen dem Paßansatz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16.When the tool holder 13 is introduced into the spindle head 1 a , the truncated cone 16 initially serves as a rough guide. The truncated cone 16 in the frustoconical receiving bore 3 causes a pre-centering of the tool holder. However, since there is a step between the cylindrical Paßan set 15 and the largest diameter of the truncated cone 16 , it is expedient to provide a chamfer 19 between the end face 6 and the cylindrical fitting bore 8, which chamfer can extend, for example, at 45 ° relative to the spindle axis A. The radial extent of this chamfer must be at least as large as half the diameter difference between the fitting shoulder 15 and the largest diameter of the truncated cone 16 in the region of the fitting shoulder 15 . The chamfer 19 has a centering effect on the fitting shoulder 15 and facilitates its insertion into the fitting bore 8 . Instead of the chamfer 19 on the spindle head 1 a , a correspondingly large chamfer could also be provided at the transition between the fitting shoulder 15 and the truncated cone 16 . It would also be conceivable to provide a chamfer 19 both on the spindle head and a chamfer on the cylindrical fitting shoulder 15 , in which case the radial dimensions of the two chamfers together would have to be somewhat larger than half the difference in diameter between the fitting shoulder 15 and the largest diameter of the truncated cone 16 .

Die Kraft der auf die Spannstange 5 wirkenden Tellerfedern ist bei bereits vorhandenen Werkzeugmaschinen festgelegt und auch aus räumlichen Gründen nicht beliebig vergrößerbar. Aus diesem Grund und vor allen Dingen, um die Wiederholungs genauigkeit bei mehrfachem Werkzeugwechsel zu steigern, d. h. die Wechseltoleranz möglichst gering zu halten, ist die in Fig. 2 dargestellte Spanneinrichtung zweckmäßiger weise vorgesehen. Bei dieser Spanneinrichtung ist im Kegel stumpf 16 ein zylindrisches Spannstück 20 in einer als Füh rung dienenden Querbohrung 21 radial verschiebbar. Das Spannstück 20 weist an seinem äußeren Ende einen Kegel stumpf 20 a oder eine schräg zur Spindelachse A verlaufen de Schrägfläche auf. Das Spannstück 20 weist ferner einen Längsschlitz 22 auf, welcher in einer schräg zur Spindel achse A verlaufenden Keilfläche 23 endet. In einer Axial bohrung 24 des Kegelstumpfes 16 ist ein Keil 25 axial verschiebbar. Der Keil 25 stützt sich mit seinem Rücken 25 a in der Axialbohrung 24 ab. Der Keil 25 ist mit dem Anzugsbolzen 26 fest verbunden. Eine Druckfeder 27 drückt auf einen zwischen dem Anzugsbolzen 26 und dem Keil 25 vorgesehenen zylindrischen Bund 28 und versucht damit den Keil in Richtung zum Paßansatz 15 zu drücken. Ferner weist der Keil 25 ein Langloch 29 auf, welches parallel zur Keil fläche 25 b verläuft. In dieses Langloch 29 greift ein im Spannstück 20 befestigter Querstift 30 mit Spiel ein. Im Spindelkopf 1 a ist radial eine Schraube 31 eingeschraubt, welche eine kegelstumpfförmige Vertiefung 32 aufweist. Die Spitzenwinkel dieser kegelstumpfförmigen Vertiefung 32 und des kegelstumpfförmigen Endes 20 a des Spannstückes 20 sind gleich groß. Die Achse A 1 des Spannstückes 20 ist von der Ringfläche 13 c in einem Abstand a 1 angeordnet, der etwas kleiner ist als der Abstand a 2 der Achse A 2 der Schraube 31 von der Stirnfläche 4. Die Ausgestaltung des in Fig. 2 dargestellten Werkzeughalters 13′ bezüglich des Flansches 13 b, des Paßansatzes 15 und des Kegelstum pfes 16, sowie weitere Teile, entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, weshalb für entspre chende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden und obige Beschreibung sinngemäß anzuwenden ist.The force of the plate springs acting on the tension rod 5 is fixed in existing machine tools and cannot be increased arbitrarily for spatial reasons. For this reason and above all, in order to increase the repeat accuracy with multiple tool changes, ie to keep the change tolerance as low as possible, the clamping device shown in FIG. 2 is expediently provided. In this clamping device is a truncated cone 16, a cylindrical clamping piece 20 in a serving as Füh tion transverse bore 21 is radially displaceable. The clamping piece 20 has at its outer end a truncated cone 20 a or an inclined surface to the spindle axis A de inclined surface. The clamping piece 20 also has a longitudinal slot 22 , which ends in a wedge surface 23 extending obliquely to the spindle axis A. In an axial bore 24 of the truncated cone 16 , a wedge 25 is axially displaceable. The wedge 25 is supported with its back 25 a in the axial bore 24 . The wedge 25 is firmly connected to the pull stud 26 . A compression spring 27 presses on a cylindrical collar 28 provided between the pull stud 26 and the wedge 25 and thus tries to press the wedge in the direction of the fitting shoulder 15 . Furthermore, the wedge 25 has an elongated hole 29 which extends parallel to the wedge surface 25 b . A cross pin 30 fastened in the tensioning piece 20 engages in this slot 29 with play. A screw 31 is screwed radially into the spindle head 1 a and has a truncated cone-shaped recess 32 . The tip angle of this frustoconical recess 32 and the frustoconical end 20 a of the clamping piece 20 are the same size. The axis A 1 of the clamping piece 20 is arranged at a distance a 1 from the annular surface 13 c , which is somewhat smaller than the distance a 2 of the axis A 2 of the screw 31 from the end face 4 . The design of the tool holder 13 shown in Fig. 2 ' with respect to the flange 13 b , the fitting shoulder 15 and the truncated cone 16 , as well as other parts, corresponds to the embodiment shown in Fig. 1, which is why the same reference numerals have been used for corresponding parts and the above description is to be applied accordingly.

Solange der Werkzeughalter 13′ nicht in der Spindel 1 festgespannt ist, wird der Keil 25 unter Wirkung der Feder 27 nach vorn in Richtung auf den Paßansatz 15 ge drückt. Über das Langloch 29 und den Querstift 30 wird das Spannstück 20 dabei mit seinem kegelstumpfförmigen Ende 20 a innerhalb des Kegelstumpfes 16 gehalten. Wenn der Anzugsbolzen 26 von der Spannzange 6 erfaßt und durch diese in Richtung B gezogen wird, dann bewegt sich der Keil 25 ebenfalls in Richtung B, wobei seine Keil fläche 25 b an der Keilfläche 23 des Spannstückes 20 ent langgleitet und dieses radial nach außen schiebt. Hierbei legt sich das kegelstumpfförmige Ende 20 a an die kegel stumpfförmige Vertiefung 32 an. Durch den axialen Ver satz der Achsen A 1 und A 2 wird die Ringfläche 13 c an die Stirnfläche 4 angepreßt. Die Keilflächen 23 und 25 b bzw. die Flächen der Kegelstümpfe 20 a und 32 bewirken dabei eine Verstärkung der durch die auf die Spannstange 5 wirkenden Tellerfedern erzeugten Spannkraft. Wichtig ist aber ferner, daß sich durch die Anlage des kegelstumpf förmigen Endes 20 a an der kegelstumpfförmigen Vertiefung 32 eine Reaktionskraft R in radialer Richtung ergibt, die den Paßansatz 15 an einer der Schraube 31 diametral gegenüberliegenden Stelle immer in der gleichen Richtung an die Paßbohrung 8 anpreßt. Hierdurch wird die gewünsch te große Wiederholgenauigkeit mit geringen Einwechsel toleranzen erreicht. Das Spannstück 20 ist in Fig. 2 lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit in einigem Abstand von dem Paßansatz 15 dargestellt worden. Es soll te jedoch in größtmöglicher Nähe zum Paßansatz 15 ange ordnet sein, um eventuelle Kippkräfte, die durch das einseitige radiale Ausfahren des Spannstückes 20 entste hen könnten, zu vermeiden. Bringt man das Spannstück 20 näher an den Paßansatz 15 heran, so kann auch die axiale Länge des Kegelstumpfes 16 verkürzt werden.As long as the tool holder 13 'is not clamped in the spindle 1 , the wedge 25 under the action of the spring 27 is pressed forward in the direction of the fitting shoulder 15 ge. About the slot 29 and the cross pin 30 , the clamping piece 20 is held with its frustoconical end 20 a within the truncated cone 16 . If the pull stud 26 is gripped by the collet 6 and pulled through it in direction B , then the wedge 25 also moves in the direction B , its wedge surface 25 b sliding along the wedge surface 23 of the clamping piece 20 and pushing it radially outward . Here, the frustoconical end 20 a bears against the frustoconical recess 32 . Due to the axial Ver set of the axes A 1 and A 2 , the annular surface 13 c is pressed against the end face 4 . The wedge surfaces 23 and 25 b or the surfaces of the truncated cones 20 a and 32 cause an increase in the clamping force generated by the plate springs acting on the tension rod 5 . However, it is also important that a reaction force R in the radial direction results from the abutment of the frustoconical end 20 a on the frustoconical recess 32 , which always gives the fitting shoulder 15 at a point diametrically opposite the screw 31 in the same direction to the fitting bore 8 presses. As a result, the desired high repeatability is achieved with small change tolerances. The clamping piece 20 has been shown in FIG. 2 for the sake of clarity at a distance from the fitting shoulder 15 . However, it should be arranged as close as possible to the fitting shoulder 15 in order to avoid possible tipping forces which could arise from the one-sided radial extension of the clamping piece 20 . If the clamping piece 20 is brought closer to the fitting shoulder 15 , the axial length of the truncated cone 16 can also be shortened.

Anstelle der in Fig. 4 dargestellten Trapezrille 12 kann gemäß Fig. 1 und 2 an dem Flansch des jeweiligen Werkzeughalters 13, 13′ eine andere Angriffsfläche für den Arm eines automatischen Werkzeugwechslers vorgesehen sein. Vorzugsweise ist dies ein radiales Gewinde 14 zum Ein griff der Spannschraube eines prismenförmigen Greifers, wie es in Fig. 1 und 2 der europäischen Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. O 1 25 529, dargestellt ist.Instead of the trapezoidal groove 12 shown in FIG. 4, another engagement surface for the arm of an automatic tool changer can be provided on the flange of the respective tool holder 13, 13 ' according to FIGS . 1 and 2. This is preferably a radial thread 14 for a grip of the clamping screw of a prism-shaped gripper, as shown in FIGS. 1 and 2 of the European patent application, publication no. O 1 25 529.

Claims

1. Machine tool spindle and matching tool holder, with different shafts that can be used alternately in the spindle head, which has a frustoconical mounting hole for receiving a steep taper shank of a first tool holder, an end face surrounding the mounting hole and in the area of the frustoconical mounting hole a cylindrical fitting hole for Inclusion of a cylindri's fitting approach on the shaft of a second tool holder, which is provided at one end of the fitting approach with a concentric to this flange and at the other end of the fitting approach with an engaging the flange on the end face with play in the frustoconical receiving bore engaging truncated cone , characterized in that the fitting bore ( 8 ) immediately adjoins the end face ( 4 ) and its diameter ( D) is slightly larger than the theoretical diameter (d 1 ) of the truncated cone-shaped receiving bore ( 3 ) in the plane d he end face ( 4 ) and that the axial length (L) of the fitting bore ( 8 ) is only about 10-15% of the theoretical diameter (d 1 ).

2. Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the diameter (D) of the fitting bore ( 8 ) is approximately 1 mm larger than the theoretical diameter (d 1 ).

3. Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that the axial length (L) of the fitting bore ( 8 ) carries about 12% of the theoretical diameter (d 1 ) be.

4. Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that between the end face ( 4 ) and the cylindrical fitting bore ( 8 ) a diameter difference between the fitting shoulder ( 15 ) and truncated cone ( 16 ) bridging chamfer ( 19 ) is provided.

5. Machine tool spindle according to claim 1, characterized in that a bevel bridging the diameter difference between the two parts is provided between the taper shank ( 16 ) and the fitting shoulder ( 15 ).