DE4214479A1 - Werkzeughalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einem Grundkörper, einem am rückwärtigen Ende des Grundkör­ pers angeordneten Schaft für den Anschluß an eine Ma­ schinenspindel oder einen Spindeladapter, eine am stirn­ seitigen Ende des Grundkörpers zur Schaftachse koaxial angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme eines achszentral ausgerichteten, mittels eines vorzugsweise als Spannfut­ ter oder Spannzange ausgebildeten Spannorgans einspann­ baren Werkzeugs, sowie einem von der Schaftseite aus in die Ausnehmung eingreifenden, axial im Grundkörper ge­ führten, einen stirnseitigen Positionieranschlag für das Werkzeug bildenden Stellorgan.

Werkzeughalter dieser Art sind vor allem zur Aufnahme von spanenden Werkzeugen mit Zylinderschaft, wie Boh­ rer, Fräser und Reibwerkzeuge geeignet. Die Ausnehmung ist dabei üblicherweise als Spannfutter oder als Spann­ zangenaufnahme ausgebildet. Das achszentral in die Aus­ nehmung eingreifende Stellorgan kann in einem vorgege­ benen Bereich verstellt werden und dient mit seinem stirnseitigen Positionieranschlag zur axialen Einstel­ lung des Werkzeugs. Üblicherweise wird als Stellorgan eine Verstellschraube verwendet, die nur durch den Schaft hindurch oder durch die Ausnehmung hindurch von außen betätigbar ist. Zur Verstellung des Stellorgans muß also entweder der Werkzeughalter von der Spindel oder das Werkzeug aus dem Werkzeughalter entfernt wer­ den.

Weiter ist es bei einem Werkzeughalter der eingangs an­ gegebenen Art bekannt (DE-A-41 01 438) , das Stellorgan mit einem von der Mantelfläche des Grundkörpers aus be­ tätigbaren Verstellmechanismus zu verstellen. Das Stell­ organ ist dort als Schieber mit einem einseitig ange­ ordneten randoffenen Querschlitz ausgebildet. Der Ver­ stellmechanismus umfaßt einen im Grundkörper drehbar angeordneten zylindrischen Einsteller, der mit einem gegenüber der Achse des Einstellers seitlich versetzten Exzenterstift in den Querschlitz des Stellorgans mit Spiel eingreift. In einer eingestellten Position wird das Stellorgan mittelbar durch eine mit ihrer Stirnsei­ te gegen den Einsteller einwirkende Klemmschraube fest­ gelegt. Bei dieser Konstruktion wird als nachteilig empfunden, daß der Verstellweg durch den Durchmesser des Einstellers und die Exzentrizität des Exzenterzap­ fens festgelegt ist und daß die Drehung des Einstellers nichtlinear in eine Verschiebebewegung des Stellorgans umgesetzt wird. Weiter wird als nachteilig empfunden, daß das Stellorgan in einer ausgewählten Position nur mittelbar und nicht unmittelbar am Grundkörper festleg­ bar ist, so daß sich aufgrund des notwendigerweise vor­ handenen Spiels des Exzenterzapfens im Querschlitz zwangsläufig Einstellungsgenauigkeiten ergeben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, dessen Stellor­ gan über eine weite Verstellstrecke unter linearer Um­ setzung eines Drehwegs in einen Verstellweg von der Außenseite des Grundkörpers her einstellbar und zuver­ lässig am Grundkörper festlegbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vor­ geschlagen, daß das Stellorgan als achsparallel ausge­ richtete Zahnstange ausgebildet ist, und daß im Grund­ körper ein mit der Zahnstange kämmendes Zahnrad sowie ein gegen die Zahnstange verschiebbares Klemmelement gelagert sind, wobei das Zahnrad und das Klemmelement von der Mantelfläche des Grundkörpers aus betätigbar sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Zahnrad eine langgestreckte walzenförmige Gestalt aufweist und daß die Drehachse des Zahnrads senkrecht zur Schaftachse ausgerichtet ist. Vorteilhaf­ terweise sind am Zahnrad zwei nach einander gegenüber­ liegenden Seiten überstehende Achszapfen angeformt, von denen der eine in eine Gleitlagerbohrung des Grundkör­ pers und der andere in eine in den Grundkörper von außen eingesetzte, vorzugsweise eingeschraubte Lagerhülse eingreift. Die Lagerhülse kann dabei eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme des betreffenden Achszapfens des Zahnrads aufweisen, während der betreffende Achszapfen mit einer stirnseitigen Mehrkantaussparung für den Ein­ griff eines Verstellwerkzeugs versehen sein kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Zahnstange eine achsparallel ausge­ richtete Keilnut für den Eingriff des mit einer ent­ sprechenden Keil- oder Konusspitze versehenen Klemmele­ ments aufweist. Das Klemmelement kann hierzu als senk­ recht zur Zahnstange im Grundkörper verstellbare, mit einer Konusspitze in die Keilnut der Zahnstange eingrei­ fende Klemmschraube ausgebildet sein. Mit diesen Maßnah­ men wird eine vom Umfang des Grundkörpers aus betätig­ bare Keilklemmung gewährleistet, die eine sichere Fest­ stellung des Stellorgans innerhalb des Grundkörpers ge­ währleistet. Vorteilhafterweise ist hierzu das Klemm­ element auf der dem Zahnrad gegenüberliegenden Seite der Zahnstange im Grundkörper angeordnet, während ent­ sprechend die Keilnut auf der der Verzahnung gegenüber­ liegenden Längsseite der Zahnstange angeordnet ist.

Um mit einfachen Mitteln eine genaue Führung des Stell­ organs im Grundkörper zu ermöglichen, ist das Stellor­ gan zweckmäßig als in einer Zylinderführung des Grund­ körpers geführter Zylinderbolzen ausgebildet, auf des­ sen einer Längsseite die Zahnstangenverzahnung ange­ ordnet und auf dessen anderer Seite die Keilnut ausge­ spart ist. Der Verstellweg des Stellkörpers innerhalb des Grundkörpers kann einfach dadurch begrenzt werden, daß die Keilnut an ihren stirnseitigen Enden unter Bil­ dung eines vorzugsweise keil- oder teilkonusförmigen Anschlags für das Klemmorgan geschlossen ist.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Drehachsen des Zahnrads und der Klemmschraube im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind, wobei die Klemmschraubenachse gegen die Zahnradachse in Richtung Werkzeug geringfügig, und zwar um weniger als der Zahnradradius versetzt im Grundkörper angeordnet ist. Auf diese Weise wird in jeder Position des Stell­ organs durch Spannen des Klemmelements eine zuverlässi­ ge Verklemmung gegenüber dem Grundkörper und nicht al­ lein gegenüber dem Zahnrad gewährleistet.

Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht kann da­ durch erzielt werden, daß die Zahnstange mit einer durchgehenden achszentralen Bohrung versehen ist und daß die Keilnut bodenseitig zur achszentralen Bohrung des Stellorgans hin durchbrochen ist. Das Stellorgan kann in diesem Falle unter der Einwirkung des mit sei­ ner Keil- oder Konusspitze gegen die Keilflanken an­ drückenden Klemmorgans zumindest lokal aufgespreizt und mit seinen teilzylindrischen Mantelsegmenten kraft­ schlüssig gegen die Zylinderführung des Grundkörpers angepreßt werden. Vorteilhafterweise greift das Klemm­ element mit seiner Keil- oder Konusspitze durch den bo­ denseitigen Durchbruch der Keilnut hindurch. Die achs­ zentrale Bohrung der Zahnstange eignet sich gleichzei­ tig für den Kühlmitteldurchtritt vom Schaft zum Werk­ zeug.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Werkzeughalters mit von außen betätigbarem Stellorgan in teilweise aufgebrochener Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Werkzeughalter be­ steht im wesentlichen aus einem Grundkörper 10, einem als Paßzapfen 12 mit Pendelbolzen 14 ausgebildeten Schaft für den Anschluß an eine nicht dargestellte Ma­ schinenspindel oder einen Spindeladapter, einer dem Paßzapfen 12 gegenüberliegenden stirnseitigen Ausneh­ mung 16 zur Aufnahme einer mit einer Überwurfmutter 18 und einem Außengewinde 20 in der Ausnehmung 16 festleg­ baren Spannzange 22 sowie ein Werkzeug 24 und ein als Positionieranschlag für das Werkzeug 24 dienendes, in Achsrichtung des Werkzeughalters über einen von außen betätigbaren Verstellmechanismus 26 betätigbaren Stell­ organ 28. Das Stellorgan 28 ist als Zahnstange ausgebil­ det: Es trägt an seiner einen Längsseite eine Linearver­ zahnung, die mit einem im Grundkörper drehbar gelager­ ten, walzenförmigen Zahnrad 32 kämmt. Weiter ist das Stellorgan mit seinen teilzylindrischen Mantelflächen 34 in einer Zylinderführung 36 des Grundkörpers in sei­ ner axialen Verschieberichtung geführt. Auf seiner der Linearverzahnung 30 gegenüberliegenden Seite weist das Stellorgan 28 eine achsparallel ausgerichtete Keilnut 38 auf, in die eine in einer Gewindebohrung 40 des Grundkörpers geführte Klemmschraube 42 mit ihrer koni­ schen Spitze 44 senkrecht zur Verschieberichtung des Stellorgans 28 eingreift. Die Keilnut 38 ist an ihren Enden durch keil- oder konusförmige Begrenzungsanschlä­ ge 46 für die Klemmschraubenspitze 44 geschlossen. Die Begrenzungsanschläge 46 begrenzen somit den Verschiebe­ weg des Stellorgans 28 innerhalb des Grundkörpers 10.

Das walzenförmige Zahnrad 32 weist zwei stirnseitig überstehende Lagerzapfen 48, 50 auf, von denen der eine (48) in einer Gleitlagerbohrung 52 des Grundkörpers ge­ lagert ist, während der andere (50) durch die Zentral­ bohrung 54 einer Lagerhülse 56 bis zu deren außenseiti­ gen Stirnfläche hindurchgreift. Die Lagerhülse greift mit ihrem zylindrischen Ansatz 58 in die Gehäusebohrung 60 für das Zahnrad 32 ein und ist mit einem Gewindeteil 62 in ein Innengewinde 64 des Grundkörpers 10 verdreh­ sicher eingeschraubt. Das Zahnrad 32 und die Klemm­ schraube 42 weisen von außen her zugängliche Sechskant­ ausnehmungen 66, 68 auf, über die sie mit Hilfe eines Inbusschlüssels verstellbar sind. Die Verdrehung des Zahnrads 32 wird dabei linear in eine Verschiebebewe­ gung des Stellorgans 28 umgesetzt. Es ist daher mög­ lich, den Verschiebeweg durch eine in Umfangsrichtung gleichgeteilte Millimeter-Skala am Umfang der Lagerhül­ se 56 anzuzeigen.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die zueinander senk­ rechten Drehachsen 70, 72 des Zahnrads 32 und der Klemm­ schraube 42 in Verschieberichtung des Stellorgans 28 etwas versetzt angeordnet, so daß beim Anziehen der Klemmschraube 42 ein Drehmoment auf das langgestreckte Stellorgan 28 ausgeübt wird, das zu einer Verspannung des Stellorgans innerhalb der Zylinderführung 36 führt.

Das Stellorgan 28 ist mit einer Längsbohrung 74 verse­ hen, durch die hindurch das Werkzeug 24 vom Schaft her mit Kühlmittel beaufschlagbar ist. Die Keilnut 38 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel bodenseitig zur Längsbohrung 74 des Stellorgans 28 hin durchbrochen, so daß das Stellorgan unter der Einwirkung der andrücken­ den Konusspitze 42 der Klemmschraube 44 lokal aufge­ spreizt und mit seinen teilzylindrischen Mantelsegmen­ ten 34 kraftschlüssig gegen die Zylinderführung 36 des Grundkörpers 10 anpreßbar ist.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf einen Werkzeughalter mit einem Grundkörper 10, einem am rückwärtigen Ende des Grund­ körpers 10 angeordneten Schaft 12 für den Anschluß an eine Maschinenspindel und einer am stirnseitigen Ende des Grundkörpers 12 ausgesparten, zur Schaftachse ko­ axial angeordneten Ausnehmung 16 zur Aufnahme eines achszentral ausgerichteten, mittels eines Spannorgans 22 einspannbaren Werkzeugs 24. Im Grundkörper 10 ist außerdem ein Stellorgan 28 axial geführt, das als Posi­ tionieranschlag für das Werkzeug 24 dient. Um eine ein­ fache Verstellung des Stellorgans von der Außenseite des Werkzeughalters her zu ermöglichen, ist das Stell­ organ 28 als achsparallel ausgerichtete Zahnstange aus­ gebildet, während im Grundkörper 10 ein mit der Verzah­ nung 30 der Zahnstange kämmendes Zahnrad 32 sowie eine in eine Keilnut 38 des Stellorgans 28 mit ihrer Konus­ spitze 44 eingreifende Klemmschraube 42 gelagert sind.

Claims (18)

1. Werkzeughalter mit einem Grundkörper (10) , einem am rückwärtigen Ende des Grundkörpers (10) angeordne­ ten Schaft (12) für den Anschluß an eine Maschi­ nenspindel oder einen Spindeladapter, eine zum stirnseitigen Ende des Grundkörpers hin offene, zur Schaftachse koaxial angeordnete Ausnehmung (16) zur Aufnahme eines achszentral ausgerichteten, mittels eines vorzugsweise als Spannfutter oder Spannzange (22) ausgebildeten Spannorgans einspannbaren Werk­ zeugs (24), sowie einem von der Schaftseite aus in die Ausnehmung (16) eingreifenden, axial im Grund­ körper (10) geführten, einen stirnseitigen Positio­ nieranschlag für das Werkzeug (24) bildenden Stell­ organ (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Stell­ organ (28) als achsparallel ausgerichtete Zahnstan­ ge ausgebildet ist, und daß im Grundkörper ein mit der Verzahnung (30) der Zahnstange kämmendes Zahn­ rad (32) und ein gegen die Zahnstange (28) ver­ schiebbares Klemmelement (42) gelagert sind.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zahnrad (32) und das Klemmelement (42) von der Mantelfläche des Grundkörpers (10) aus betätigbar sind.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zahnrad (32) eine langge­ streckte walzenförmige Gestalt aufweist.

4. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (70) des Zahnrads senkrecht zur Schaftachse ausgerichtet ist.

5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Zahnrad (32) zwei nach einander gegenüberliegenden Seiten überstehen­ de Lagerzapfen (48, 50) angeformt sind, von denen der eine (48) in eine Gleitlagerbohrung (52) des Grundkörpers (10) und der andere in eine in den Grundkörper (10) von außen eingesetzte, vorzugswei­ se eingeschraubte Lagerhülse (56) eingreift.

6. Werkzeughalter nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerhülse (56) eine durchgehende Lagerbohrung (54) zur Aufnahme des betreffenden La­ gerzapfens (50) aufweist, und daß der Lagerzapfen (50) eine stirnseitige Mehrkantaussparung (66) für den Eingriff eines Verstellwerkzeugs aufweist.

7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (28) ei­ ne achsparallel ausgerichtete Keilnut (38) für den Eingriff des mit einer entsprechenden Keil- oder Konusspitze (44) versehenen Klemmelements (42) auf­ weist.

8. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Klemmelement als senkrecht zur Verschieberichtung des Stellorgans (28) im Grund­ körper verstellbare, mit einer Konusspitze (44) in die Keilnut (38) des Stellorgans eingreifende Klemm­ schraube (42) ausgebildet ist.

9. Werkzeughalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Klemmelement (42) auf der dem Zahnrad (32) gegenüberliegenden Seite des Stellor­ gans (28) im Grundkörper (10) angeordnet ist.

10. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilnut (38) auf der der Zahnstangenverzahnung (30) gegenüberliegen­ den Längsseite des Stellorgans (28) angeordnet ist.

11. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (28) mittels einander gegenüberliegender, außerhalb der Verzahnung (30) und der Keilnut (38) angeordneter teilzylindrischer Mantelsegmente (34) in einer Zy­ linderführung (36) des Grundkörpers (10) in seiner Verschieberichtung geführt ist.

12. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilnut (38) an ih­ ren stirnseitigen Enden unter Bildung je eines vor­ zugsweise keil- oder teilkonusförmigen Begrenzungs­ anschlags für das Klemmelement (42) geschlossen ist.

13. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen (70, 72) des Zahnrads (32) und der Klemmschraube (42) im we­ sentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

14. Werkzeughalter nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmschraubendrehachse (72) ge­ gen die Zahnraddrehachse (70) in Richtung Werkzeug­ ausnehmung (16) vorzugsweise um weniger als der Zahnradradius (32) gegeneinander versetzt im Grund­ körper (10) angeordnet ist.

15. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (28) ei­ ne durchgehende achszentrale Bohrung (74) aufweist.

16. Werkzeughalter nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Keilnut (38) bodenseitig zur achszentralen Bohrung (74) des Stellorgans (28) hin durchbrochen ist.

17. Werkzeughalter nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellorgan (28) unter der Einwir­ kung des mit seiner Keil- oder Konusspitze (44) ge­ gen die Keilflanken andrückenden Klemmelements (42) zumindest lokal aufspreizbar und mit seinen teilzy­ lindrischen Mantelsegmenten (34) kraftschlüssig ge­ gen die Zylinderführung (36) des Grundkörpers (10) anpreßbar ist.

18. Werkzeughalter nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (42) mit sei­ ner Keil- oder Konusspitze (44) durch den bodensei­ tigen Durchbruch der Keilnut (38) hindurchgreift.