DE4042406C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit modularem Aufbau für angetriebene Werkzeuge zur Verwendung an Dreh­ maschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Moderne Drehmaschinen weisen einen Werkzeugrevolver oder eine ähnliche Aufnahmeeinrichtung zur gleichzeitigen Auf­ nahme einer größeren Anzahl von Werkzeugen auf. Diese Werkzeuge werden nacheinander durch Weiterschalten des Werkzeugrevolvers in Arbeitsstellung gebracht, so daß ein Werkstück ohne Werkzeugwechsel nacheinander durch die unterschiedlichsten Werkzeuge bearbeitet werden kann. Um eine Fertigbearbeitung des Werkstückes möglichst in einer einzigen Aufspannung auch in der Drehmaschine durchführen zu können, sind in die Aufnahme des Werkzeugrevolvers auch Werkzeughalter einsetzbar, die angetriebene Werkzeu­ ge, wie Bohr-, Fräs- oder Gewindeschneidwerkzeuge aufneh­ men können. Der Antrieb dieser im Werkzeughalter einzu­ spannenden angetriebenen Werkzeuge erfolgt über eine im Grundhalter drehbar gelagerte Antriebswelle, deren aus dem Einspannschaft des Grundhalters herausragendes, ein­ gangsseitiges Ende mit einem im Werkzeugrevolver vorge­ sehenen Drehantrieb kuppelbar ist. Da die Aufnahmen für die Werkzeughalter in den Werkzeugrevolvern die unter­ schiedlichsten Ausgestaltungen aufweisen, müssen auch die Einspannschäfte der Werkzeughalter an die Aufnahme des jeweiligen Werkzeugrevolvers angepaßt sein. Die Werk­ zeughalter selbst sind je nach der Bearbeitungsaufgabe in unterschiedlichster Weise ausgestaltet. Es gibt bei­ spielsweise Werkzeughalter, bei denen die angetriebenen Werkzeuge koaxial oder achsparallel oder radial zur Achse des Einspannschaftes angeordnet sind. Desweiteren muß für bestimmte Bearbeitungsaufgaben auch zwischen der Antriebs­ welle des Einspannschaftes und dem Werkzeug ein Getriebe vorgesehen sein, mit welchem die Drehgeschwindigkeit des Antriebsschaftes ins Schnelle übersetzt oder ins Langsame untersetzt wird.

Wegen dieser Vielzahl von unterschiedlichen Aufnahmen und unterschiedlich ausgestalteten Werkzeughaltern sind Werk­ zeughalter mit modularem Aufbau bekannt (Prospekt der Firma WTO WERKZEUG-EINRICHTUNGEN GmbH, D-7600 Offenburg, "WTO-Präzisions-Werkzeugeinrichtungen"), bei denen der Anwender dieser Werkzeuge einen Werkzeughal­ ter entsprechend der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe aus einzelnen Modulen zusammensetzen kann. Solche Module sind Grundhalter mit unterschiedlich ausgestalteten Einspann­ schäften, an welchen Werkzeugköpfe für Bohr- und Fräswerk­ zeuge, Werkzeugköpfe mit Gewindeschneideinrichtungen, Winkel-, Bohr- und -fräseinrichtungen, Werkzeugköpfe mit mehreren Spindeln, Exzenterdrehköpfe und dgl. befestigbar sind. Zwischen dem jeweiligen Grundhalter und dem jeweili­ gen Werkzeugkopf kann außerdem auch noch ein ein Getriebe enthaltendes Zwischenteil eingesetzt werden. Hierbei gibt es wiederum Zwischenteile mit Übersetzungs- und solche mit Untersetzungsgetrieben sowie Zwischenteile mit sogenanntem Versatz-Getriebe, bei welchen der Werkzeugkopf gegenüber der Achse des Einspannschaftes radial versetzt montierbar ist. Die Anzahl der vielfältigen Module, aus denen sich der Anwender einen der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe an­ gepaßten Werkzeughalter selbst zusammenbauen kann, ist hiermit nicht vollständig angegeben.

Bei den vorstehend beschriebenen Werkzeughaltern wird das Versatzgetriebe mit dem Grundhalter über vier Schrauben verbunden, die parallel zur Antriebswelle angeordnet sind. Ebenso erfolgt die Verbindung des Winkel-Werkzeugkopfes mit dem Versatzgetriebe über vier Verbindungsschrauben, die parallel zur angetriebenen Welle im Winkel-Werkzeug­ kopf angeordnet sind. Zur gegenseitigen Zentrierung der verschiedenen Module ist jeweils an dem einen Modul ein zylindrischer Zentrierbund und an dem benachbarten Modul eine Zentrierbohrung vorgesehen, in welche der Zentrier­ bund paßt. Ferner sind jeweils an dem einen Modul zwei um 180° zueinander versetzte Indexierbohrungen vorgesehen, in welche zwei entsprechende, am benachbarten Modul angeord­ nete Indexierbolzen eingreifen. Durch diese Indexierbohrun­ gen und Indexierbolzen ist das Versatzgetriebe gegenüber dem Grundhalter in einer vorbestimmten Stellung festge­ legt, ebenso wie der Winkel-Werkzeugkopf gegenüber dem Versatzgetriebe in einer vorbestimmten Stellung festge­ legt ist. Dies hat jedoch den Nachteil, daß mit einem aus den vorgenannten drei Modulen zusammengesetzten Werkzeug­ halter immer nur Bearbeitungen vorgenommen werden können, bei denen die Werkzeugachse eines in die Werkzeugaufnahme des Winkel-Werkzeugkopfes eingespannten Werkzeuges exakt radial zur Werkstückachse verläuft. Bearbeitungen, bei denen die Werkzeugachse parallel zu einem Radius des Werk­ stückes angeordnet ist, also die Werkstückachse nicht schneidet, sind mit einem solchen bekannten Werkzeug­ halter nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter mit modularem Aufbau für angetriebene Werkzeuge zur Verwendung an Drehmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches zu schaffen, mit welchem auch Bearbeitungen vorgenommen werden können, bei denen die Werkzeugachse gegenüber einem Radius des Werkstückes parallel zu diesem Radius verläuft.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Da bei dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter sowohl das Versatzgetriebe gegenüber dem Anbauflansch des Grund­ halters, als auch der Winkel-Werkzeugkopf gegenüber dem Versatzgetriebe verschwenkbar ist, kann durch Verschwen­ ken des Versatzgetriebes in der einen Drehrichtung um einen bestimmten Winkelbetrag und durch Verschwenken des Winkel-Werkzeugkopfes in der entgegengesetzten Dreh­ richtung um einen gleich großen Winkelbetrag das Werk­ zeug in eine Stellung gebracht werden, bei der die Werk­ zeugachse die Achse des Werkstückes nicht mehr schneidet, sondern in einem Abstand parallel zu einem Radius des Werkstückes verläuft. Nachdem die Werkzeugachse durch das beschriebene Verschwenken in die gewünschte Stel­ lung gebracht wurde, kann das Versatzgetriebe gegenüber dem Grundhalter und der Winkel-Werkzeugkopf gegenüber dem Versatzgetriebe fixiert werden, was beispielsweise mittels der vor beschriebenen, parallel zu der Antriebs­ welle und parallel zu der angetriebenen Welle verlaufen­ den Schrauben erfolgt. Mit einem auf diese Weise einge­ stellten Werkzeug können dann Bearbeitungen vorgenommen werden, die mit den oben beschriebenen bekannten Werkzeug­ haltern nicht möglich waren.

Die Erfindung ist in folgenden, anhand von mehreren in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines aus Grundhalter und Werk­ zeugkopf zusammengesetzten Werkzeughalters,

Fig. 2 einen Axialschnitt eines aus Grundhalter und Win­ kel-Werkzeugkopf zusammengesetzten Werkzeughalters,

Fig. 3 einen zusammengesetzten Werkzeughalter mit einem zwischen Grundhalter und Winkel-Werkzeugkopf an­ geordneten Versatzgetriebe,

Fig. 4 eine Stirnansicht eines zusammengesetzten Werk­ zeughalters in Richtung IV der Fig. 3.

Anhand der Zeichnung soll nicht nur der Aufbau des erfin­ dungsgemäßen Werkzeughalters erläutert werden, sondern auch wie sich aus den verschiedenen Modulen die unter­ schiedlichsten Werkzeughalter zusammensetzen lassen, wo­ bei jedoch die Variantenvielfalt nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Beispiele beschränkt ist. Jeder Werkzeughalter besteht mindestens aus einem Grundhalter 1 und einem Werkzeugkopf 2 oder 3. Zwischen Grundhalter 1 und dem jeweiligen Werkzeugkopf 2, 3 können Zwischenteile 4, 5, 6, die jeweils Getriebe enthalten, und/oder ein Zwischenteil 7, welches eine Kühlmittelzufüh­ rung enthält, eingesetzt werden. Es ist auch die Anord­ nung von zwei jeweils Getriebe enthaltenden Zwischentei­ len zwischen dem Grundhalter 1 und dem Werkzeugkopf 2, 3 möglich, so z. B. des Zwischenteiles 6 mit dem Versatzge­ triebe in Kombination mit dem das Untersetzungsgetriebe aufweisenden Zwischenteil 4 oder mit dem das Übersetzungs­ getriebe aufweisenden Zwischenteil 5.

Der Grundhalter 1 weist einen Einspannschaft 10 od. dgl. auf, mit welchem er in eine Aufnahme 11 des Werkzeugrevol­ vers 12 einer Drehmaschine einsetzbar ist. Grundsätzlich ist der Einspannschaft 10 der jeweiligen Aufnahme 11 in Form und Größe angepaßt, wobei hier die verschiedensten, bei Schnittstellen Werkzeug/Werkzeugmaschine üblichen Verbindungen möglich sind. Der Einspannschaft könnte auch als an den Werkzeugrevolver anschraubbares Befestigungs­ teil ausgebildet sein. An den Einspannschaft 10 schließt sich koaxial ein Anbauflansch 13 an, der einen Zentrier­ bund 13a für das am Anbauflansch 13 jeweils zu befesti­ gende Modul, nämlich einen der Werkzeugköpfe 2, 3 oder die Zwischenteile 4-7 aufweist. Die axiale Verbindung der einzelnen Module 1-7 untereinander kann mittels axial gerichteter, nicht dargestellter Schrauben erfol­ gen. Innerhalb des Einspannschaftes 10 und des Anbau­ flansches 13 ist eine Antriebswelle 14 mittels der im Einspannschaft 10 und im Anbauflansch 13 vorgesehenen Lager 15, 16 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 14 weist eingangsseitig eine Kerbverzahnung 17 oder dgl. auf, über welche sie mit einem nicht dargestellten Drehantrieb der Drehmaschine kuppelbar ist. Ferner weist die Antriebs­ welle 14 an ihrem ausgangsseitigen Ende ein Kupplungs­ teil 18 in Form eines Innen-Polygonprofils auf. An dieses Kupplungsteil 18 schließt sich eine Stützbohrung 19 an, deren Durchmesser dem Durchmesser D eines in die Stütz­ bohrung 19 einsteckbaren Stützzapfens 20, 21, 22, 23, 24, 25 entspricht.

Der Werkzeugkopf 2 weist eine mittels der Lager 26 im Gehäuse 27 drehbar gelagerte, antreibbare Welle 28 auf. Diese antreibbare Welle 28 ist an ihrem, dem Anbauflansch 13 zugekehrten, eingangsseitigen Ende mit einem als Außen- Polygonprofil ausgebildeten Kupplungsteil 29 versehen. An das Kupplungsteil schließt sich der Stützzapfen 20 an, der zum jeweils benachbarten Modul hin, hier dem Grund­ halter 1 hin, frei hinausragt. Um den modularen Aufbau der verschiedensten Werkzeughalter zu gewährleisten, weist der Stützzapfen 20 den gleichen Durchmesser auf, wie die Stützzapfen 21-25 der übrigen Module 3-7. Das Gehäuse 27 ist an seinem, dem Anbauflansch 13 zugekehrten Ende mit einer zum Zentrierbund 13a passenden Zentrierbohrung 30 versehen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Werkzeugkopf 2 weist die angetriebene Welle 28 ferner eine Werkzeugauf­ nahme 31 auf, in welcher ein Werkzeug 32, beispielsweise ein Fräser oder Bohrer, befestigbar ist.

Die angetriebene Welle 28 ist mittels der Lager 26 in einem axialen Abstand a1 radial abgestützt. In zusammen­ gebautem Zustand des Werkzeughalters greift, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, der Stützzapfen 20 der angetrie­ benen Welle 28 in die Stützbohrung 19 der Antriebswelle 14 passend ein. Hierdurch erfolgt eine weitere radiale Abstützung der angetriebenen Welle, so daß sich nunmehr ein wesentlich vergrößerter axialer Abstand a2 der beiden äußeren radialen Abstützungen ergibt. Die angetriebene Welle 28 ist damit in größerem axialen Abstand a2 abge­ stützt und es ergibt sich eine höhere Steifigkeit der Lagerung. Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 14 über die ineinandergreifenden Kupplungsteile 18, 29 auf die angetriebene Welle 28 übertragen. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Winkel-Werkzeugkopf ist die Werkzeugachse W rechtwinklig zur Achse A des Grundhalters 1 angeordnet. Teile gleicher Funktion sind mit Ausnahme des Stützzapfens 21 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie beim vor­ hergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß obige Beschreibung sinngemäß zutrifft. Obwohl hier für die an­ getriebene Welle 28 nur ein einziges Lager 26 vorgesehen ist, wird auch hier durch das Eingreifen des Stützzapfens 21 in die Stützbohrung 19 eine zusätzliche radiale Ab­ stützung in größerem Abstand a3 von dem einzigen Lager 26 und damit eine gute Abstützung der angetriebenen Welle 28 erreicht. Hierdurch wird in Richtung der Achse A des Grund­ halters 1 eine relativ kurze axiale Baulänge des Werkzeug­ kopfes 3 bewirkt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Winkel-Werkzeugkopf trägt die angetriebene Welle ein Kegelrad 33, mit welchem sie über das Kegelrad 34 die Radialspindel 35 antreibt. Diese trägt an ihrem freien Ende die Werkzeugaufnahme 31. An­ stelle einer einzigen Radialspindel 35 können auch mehre­ re Radialspindeln vorgesehen sein, ebenso wie an einem Werkzeugkopf von der angetriebenen Welle auch mehrere axial gerichtete Spindeln mit Werkzeugaufnahmen vorge­ sehen sein können.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zwischenteil 6 als sogenanntes Versatzgetriebe ausge­ bildet, bei dem die Zwischenwellenteile 36′, 37′ nicht koaxial zueinander, sondern achsparallel zueinander ange­ ordnet sind. Am eingangsseitigen Zwischenwellenteil 36′ ist der Stützzapfen 24 vorgesehen, welcher in die Stütz­ bohrung 19 des Grundhalters passend eingreift. Hierdurch erfolgt eine radiale Abstützung des Zwischenwellenteiles 36′, so daß dieses nur durch ein einziges Lager 42 im Ge­ häuse 43 abgestützt zu werden braucht. Hierdurch wird die axiale Baulänge des Zwischenteiles 6 verringert. Das aus­ gangsseitige Zwischenwellenteil 37′ ist ebenfalls nur durch ein Lager 44 im Gehäuse 43 gelagert. In diesem Fall greift der Stützzapfen 21 nicht nur in eine Stützbohrung 40 des Zwischenwellenteiles 37′ ein, sondern auch in ein Nadellager 45, welches im Gehäuse 43 vorgesehen ist. Durch dieses Nadellager 43, welches aus Platzgründen am Stützzapfen 21 angreift, wird nicht nur letzterer, son­ dern über den Stützzapfen 21 auch das Zwischenwellenteil 37′ zusätzlich radial abgestützt.

Mit einem Winkel-Werkzeugkopf 3, wie er in Fig. 3 darge­ stellt ist, können normalerweise nur Bearbeitungen vorge­ nommen werden, bei denen die Werkzeugachse W exakt radial zur Werkstückachse verläuft. Es sind jedoch manchmal auch Bearbeitungen erforderlich, bei denen die Werkzeugachse W gegenüber der Werkstückachse des Werkstückes 62, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, um den Betrag b versetzt sein muß. Diese Art der Bearbeitung, die nachstehend als außer­ mittige Bearbeitung bezeichnet wird, ist mit den bisher bekannten modularen Werkzeughaltern nicht möglich. Um auch eine derartige außermittige Bearbeitung zu ermöglichen, ist das als Versatzgetriebe ausgebildete Zwischenteil 6 gegenüber dem Anbauflansch 13 des Grundhalters 1 um des­ sen Achse verschwenkbar und in der eingestellten Schwenk­ stellung gegenüber dem Grundhalter 1 fixierbar. Außerdem ist auch der Winkel-Werkzeugkopf 3 gegenüber dem Zwischen­ teil 6 um eine parallel zu der Achse A des Grundteiles verlaufende Achse B verschwenkbar. Bei der Achse B han­ delt es sich um die Achse des in Fig. 3 dargestellten Zwischenwellenteiles 37′. Auch der Winkel-Werkzeugkopf 3 ist in der eingestellten Schwenkstellung gegenüber dem Zwischenteil 6 fixierbar. Hierdurch kann das Werkzeug 32 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung gebracht werden, bei der die Werkzeugachse W nicht die Achse S des Werk­ stückes 62 schneidet, sondern im Abstand b parallel zu einem Radius R des Werkstückes verläuft.

Claims (1)

1. Werkzeughalter mit modularem Aufbau für angetriebene Werkzeuge zur Verwendung an Drehmaschinen, mit einem Grundhalter, der einen in eine Aufnahme der Drehma­ schine einsetzbaren Einspannschaft od. dgl., einen daran koaxial anschließenden Anbauflansch, sowie eine in diesem und dem Einspannschaft drehbar gelagerte An­ triebswelle aufweist, mit einem Versatzgetriebe, wel­ ches in einem mit dem Anbauflansch verbindbaren Getrie­ begehäuse ein von der Antriebswelle antreibbares Eingangs-Zwischenwellenteil und ein hierzu paralleles Ausgangs-Zwischenwellenteil aufweist, und mit einem mit dem Getriebegehäuse verbindbaren Winkel-Werkzeug­ kopf, der eine von dem Ausgangs-Zwischenwellenteil an­ treibbare Welle und eine von dieser angetriebene, dreh­ bare Werkzeugaufnahme aufweist, deren Achse senkrecht zu der angetriebenen Welle angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sowohl das Versatzgetriebe (6) gegen­ über dem Anbauflansch (13) des Grundhalters (1) um des­ sen Achse (A) als auch der Winkel-Werkzeugkopf (3) gegenüber dem Versatzgetriebe (6) um die parallel zu der Achse des Grundhalters (1) verlaufende Achse (B) des Ausgangs-Zwischenwellenteiles (37′) verschwenkbar und in der eingestellten Schwenkstellung gegenüber dem benachbarten Modul fixierbar sind.