DE4313580A1 - Werkzeugeinspannschaft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Einsetzen in eine Werkzeugaufnahme für dem Meißeln und/oder Schlagbohren dienende Handwerkzeuggeräte mit einem Einspannschaft, der mindestens eine axial geschlossene Verriegelungsnut und mindestens eine von einer kreisrunden Kontur abweichende, axial zum freien Ende des Einspannschaftes hin offene Mit­ nahmefläche aufweist.

Im Werkzeugschaft eines aus der DE-PS 25 51 125 bekannten Bohrers der eingangs genannten Art ist eine axial geschlos­ sene Nut mit halbkreisförmigem Querschnitt angeordnet. Die Enden der Nut sind hohlkugelförmig ausgestaltet und in die Nut greift ein kugelförmiger Verriegelungskörper ein, der in einer Werkzeugaufnahme radial versetzbar geführt ist. Mit Hilfe des Verriegelungskörpers wird die axiale Beweglichkeit des Einspannschaftes in der Werkzeugaufnahme begrenzt.

Im Werkzeugschaft sind axial zum freien Ende des Einspann­ schaftes hin offene Drehmitnahmenuten mit Mitnahmeflächen angeordnet. Diese Mitnahmeflächen wirken mit einem leisten­ förmigen Drehmitnehmer der Werkzeugaufnahme zusammen. Der leistenförmige Drehmitnehmer ist feststehend in der Werk­ zeugaufnahme angeordnet.

Bei Werkzeugen mit kleinem Arbeitsdurchmesser und einem re­ lativ zu großen Einspannschaftdurchmesser ist es erforder­ lich, im Bereich des Einspannschaftes eine starke Material­ verformung bzw. Zerspanung durchzuführen, was mit einem großen Aufwand verbunden ist. Eine derartige Herstellung ist unwirtschaftlich und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Ein­ spannschaft des Werkzeuges derart auszubilden, daß auch bei einem Werkzeug mit kleinem Arbeitsdurchmesser die Herstel­ lung kostengünstig erfolgen kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Querschnitt des Einspannschaftes als polygonartiges Profil mit gerundeten Ecken ausgebildet ist, wobei die Führungs­ kontur des Einspannschaftes vom Eckmaß von mindestens zwei Ecken gebildet ist und zumindest eine Mitnahmefläche im Be­ reich einer Profilfläche angeordnet ist.

Durch die Ausbildung des Einspannschaftes als polygonartiges Profil werden zusätzliche Mitnahmeflächen gebildet, die der Übertragung des Drehmomentes dienen. Der Verschleiß im Bereich des Einspannschaftes wird dadurch deutlich verrin­ gert, da der Kontaktbereich zwischen dem Einspannschaft und der Werkzeugaufnahme im Bereich der Mitnahmefläche größer ausgebildet ist. Zudem ist insbesondere die Herstellung von Werkzeugen mit kleinem Arbeitsdurchmesser wirtschaftlicher, da im Bereich des Einspannschaftes weniger Material umge­ formt werden muß.

Die am Umfang zwischen Profilflächen befindlichen Ecken dienen der Zentrierung des Einspannschaftes in der Werk­ zeugaufnahme. Die Ecken sind gerundet ausgebildet und bilden somit eine radiale Führungskontur.

Bei einer kreisrunden Aufnahmeöffnung der Werkzeugaufnahme ist die Führungskontur vorzugsweise von mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden Ecken gebildet. An­ stelle von nur zwei Ecken können auch drei Ecken als soge­ nannte Dreipunktauflage Anwendung finden, wobei sich die gerundeten Ecken auf dem gleichen Durchmesser befinden und jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet sind.

Damit eine Führung des Einspannschaftes in der Werkzeugauf­ nahme verschleißgering gewährleistet werden kann, ist die Führungskontur zweckmäßigerweise von vier Ecken gebildet, wobei jeweils zwei Ecken einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

Je größer die Anzahl der Ecken ist, umso geringer ist die einzelne radial auftretende Belastung einer einzelnen Ecke.

Vorzugsweise sind am Einspannschaft wenigstens zwei Mitnah­ meflächen vorgesehen. Durch die Anordnung einer zweiten bzw. mehrerer Mitnahmeflächen wird eine gleichmäßigere, zentrale Drehmomentübertragung erzielt.

Zweckmäßigerweise sind wenigstens ein Teil der Mitnahme­ flächen im wesentlichen radial verlaufende Bereiche von axial zum freien Ende des Einspannschaftes hin offenen Dreh­ mitnahmenuten. Um eine bessere Drehmomentübertragung von der Werkzeugaufnahme auf den Einspannschaft erzielen zu können, weisen die von den Profilflächen gebildeten Mitnahmeflächen radiale Ausnehmungen auf, welche eine Vergrößerung der Mit­ nahmefläche bewirken.

Als besonders vorteilhaft erweisen sich Drehmitnahmenuten, die Flanken aufweisen, von denen zumindest die mitnahmesei­ tigen Flanken im wesentlichen radial verlaufen. Die Flanken bilden eine direkte Angriffsfläche für die in Umfangsrich­ tung wirkende Drehmomentübertragung.

Abhängig von der Form der Werkzeugaufnahme kann das polygon­ artige Profil des Einspannschaft vorteilhafterweise als Vier­ kantpolygon ausgebildet sein. Der Querschnitt eines derarti­ gen Einspannschaftes kann im wesentlichen quadratisch oder rechteckig sein. Bei einem quadratisch ausgebildeten Ein­ spannschaft sind alle Profilflächen im wesentlichen gleich groß ausgebildet. Der rechteckige Einspannschaft besitzt Profilflächen, die unterschiedlich groß ausgebildet sind. Wird die Verriegelungsnut im Bereich einer der kleineren Profilflächen angeordnet, so stehen die größeren Profil­ flächen für die Drehmitnahme zur Verfügung. Aufgrund der größeren Profilflächen ist es möglich, zusätzliche Aus­ nehmungen für Drehmitnahmeelemente anzuordnen.

Um eine Vergrößerung der Profilflächen zu erreichen, können die Profilflächen des als Vierkantpolygons ausgebildeten Profils des Einspannschaftes vorzugsweise konvex oder konkav ausgebildet sein.

Um eine kostengünstige Herstellung eines erfindungsgemäßen Einspannschaftes gewährleisten zu können, ist der Einspann­ schaft in seinem Ausgangszustand ein Pressrohling mit qua­ dratischem oder rechteckigem Querschnitt, der durch Massiv­ umformung in seine endgültige Form bringbar ist. Bei der Massivumformung wird der Einspannschaft durch Stauchen und Anpressen in seine endgültige Form gebracht.

Die in vorstehend erwähnter Weise ausgebildeten Werkzeuge haben den Vorteil, daß sie in einer herkömmlichen Werk­ zeugaufnahme beispielsweise entsprechend der DE-PS 25 51 125 verwendet werden können. Dies allerdings mit der Einbuße, daß höhere Anteile an Drehmomenten nicht übertragbar sind, da die Profilflächen ohne Funktion bleiben. Die erfindungs­ gemäßen Vorteile, d. h. die Möglichkeit einer Erhöhung des zu übertragenden Drehmomentes können dagegen dann ausgeschöpft werden, wenn das Werkzeug in eine Werkzeugaufnahme mit einer Aufnahmeöffnung eingesetzt wird, deren Querschnitt zweckmäßigerweise polygonartig ausgebildet ist und Polygonflächen aufweist, wobei mindestens eine der Polygonflächen mit einer Mitnahmefläche des Einspannschaftes des Werkzeuges zusammen­ wirkt und wobei eine andere Polygonfläche eine Durchtritts­ öffnung für ein radial versetzbares Verriegelungselement auf­ weist, das mit der Verriegelungsnut des Einspannschaftes des Werkzeuges in Verbindung bringbar ist.

Um geringe Wandstärken der Führung zu vermeiden, sind die Ecken der Polygonflächen vorzugsweise gerundet ausgebildet.

Zweckmäßigerweise weist wenigstens eine Polygonfläche einen sich axial erstreckenden leistenförmigen Drehmitnehmer, mit im wesentlichen radial verlaufenden Gegenflächen auf, die mit den im wesentlichen radial verlaufenden Mitnahmeflächen zusammenwirken. Durch die Anordnung derartiger Drehmitnehmer wird eine bessere Verteilung und eine bessere Übertragung des Drehmomentes von der Werkzeugaufnahme auf den Einspann­ schaft des Werkzeuges erreicht.

Zweckmäßigerweise ist der Querschnitt der Aufnahmeöffnung als Vierkantpolygon mit Polygonflächen ausgebildet. Die im wesentlichen symmetrisch angeordneten und im wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Polygonflächen und gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung des Drehmomentes auf den Einspannschaft des Werkzeuges.

Vorzugsweise sind die Polygonflächen des Vierkantpolygons konkav oder konvex ausgebildet. Dadurch entsteht eine Ver­ größerung der Polygonflächen, so daß die von der Werk­ zeugaufnahme auf den Einspannschaft des Werkzeuges über­ tragene Kraft auf eine größere Fläche verteilt wird. Da­ durch entstehen geringere Flächenpressungen.

Die Erfindung wird, anhand von Ausführungsbeispielen, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1, 3, 5, 7, 9, 11 Querschnitte von verschiedenen Ausführungsbeispielen des Ein­ spannschaftes von sechs verschie­ denen Werkzeugen;

Fig. 2, 4, 6, 8, 10, 12 Seitenansichten der Einspannschäfte nach den Fig. 1, 3, 5, 7, 9 und 11 in verkleinerter Darstellung.

Fig. 13 Schnitt durch eine schematisch dargestellte Werkzeugaufnahme mit einem Einspannschaft gemäß den Fig. 3 und 4.

Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Einspannschaft 1, 10 weist einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit im wesentlichen gleich großen Profilflächen auf. Im Bereich zweier diametral gegenüberliegend angeordneter Profilflächen sind Verriegelungsnuten 2, 19 angeordnet, die in axialer Richtung beidseitig geschlossen sind. Die Enden der Verrie­ gelungsnuten 2, 19 sind jeweils hohlkugelförmig ausgebildet.

Die um 90° zu den Verriegelungsnuten 2, 19 angeordneten Profilflächen bilden Mitnahmeflächen 3, 12 die der Drehmo­ mentübertragung dienen. Die für die genaue Zentrierung des Einspannschaftes 1, 10 in einer nicht dargestellten Werk­ zeugaufnahme notwendige Führungskontur wird von den Ecken 4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16 gebildet.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Mitnahmeflächen 12 wei­ sen axial verlaufende Drehmitnahmenuten 11 auf, die zum Ende des Einspannschaftes 10 hin offen ausgebildet sind. Durch die zusätzliche Anordnung derartiger Drehmitnahmenuten 11 entstehen zusätzliche, im wesentlichen radial verlaufende Mitnahmeflächen 17, 18, die der besseren Übertragung des Drehmomentes von einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme auf den Einspannschaft 10 dienen.

Der in Fig. 5 und 6 dargestellte Einspannschaft 20 besitzt einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Aufgrund dieses Querschnittes sind die gebildeten Profilflächen un­ terschiedlich groß. Im Bereich der kleineren Profilflächen sind jeweils axial geschlossene Verriegelungsnuten 21 ange­ ordnet. Die Enden dieser Verriegelungsnuten 21 sind hohl­ kugelförmig ausgebildet.

Zur Bildung der Mitnahmeflächen 22 findet ja Bereich der größeren Profilflächen eine Materialverformung statt. Diese wird während des Herstellvorganges, dadurch erreicht, daß beidseitig jeweils zwei axial verlaufende Vertiefungen 27 in die Profilflächen eingepreßt werden. Das dabei verdrängte Material gelangt auf diese Weise zum restlichen Bereich der Profilflächen, so daß erhöhte Mitnahmeflächen 22 entstehen.

Die in Fig. 5 dargestellte strichlierte Linie stellt die Größe eines vierkantförmigen Pressrohlinges 28 dar, wie er zur Herstellung eines derartigen Einspannschaftes 20 benö­ tigt wird. Durch die Verwendung von vierkantförmigen Preß­ rohlingen 28 wird eine erhebliche Kostenreduzierung durch Materialeinsparung erreicht. Gegenüber einem runden Preß­ rohling wird bei einem vierkantförmigen Pressrohling 28 ein erheblicher Anteil an Umformungsarbeit eingespart.

Damit der Einsteckschaft 20 mit dem rechteckigen Querschnitt innerhalb einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme radial genau geführt werden kann, bilden die Ecken 23, 24, 25, 26 die entsprechende Führungskontur.

Die Fig. 7 und 8 zeigen ebenfalls einen Einspannschaft 30, der im wesentlichen aus einem Vierkantpolygon hergestellt ist, wobei zwei einander diametral gegenüberliegende Ecken 33, 35 abgeschrägt und zwei weitere Ecken 34, 36 gerundet sind. Die für das zentrale Führen des Werkzeuges innerhalb einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme notwendige Füh­ rungskontur wird von den zwei einander diametral gegenüber­ liegenden, gerundeten Ecken 34, 36 gebildet. Der Einspann­ schaft 30 weist an zwei einander diametral gegenüberliegenden Profilflächen axial geschlossene Verriegelungsnuten 31 auf. Die beiden weiteren, einander im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Profilflächen bilden Mitnahmeflächen 32. Diese Mitnahmeflächen 32 besitzen, jeweils eine dem Zentrie­ ren des Werkzeuges dienende, parallel verlaufende Drehmit­ nahmenut 35. Dadurch bilden sich im wesentlichen radial verlaufende zusätzliche Mitnahmeflächen 36.

Der in den Fig. 9 und 10 dargestellte Einspannschaft 40 ist als Vierkantpolygon ausgebildet. Der Querschnitt zeigt im wesentlichen gleich große, konvex ausgebildete Profilflä­ chen. Im Bereich zweier diametral gegenüberliegend angeord­ neter Profilflächen sind Verriegelungsnuten 49 angeordnet, die in axialer Richtung beidseitig geschlossen sind. Die Enden der Verriegelungsnuten, 49 sind jeweils hohlkugelförmig ausgebildet.

Die um 90° zu den Verriegelungsnuten 49 angeordneten Profil­ flächen bilden Mitnahmeflächen 42, die der Drehmomentüber­ tragung dienen. Die Mitnahmeflächen 42 weisen axial verlau­ fende Drehmitnahmenuten 41 auf, die zum Ende des Einspann­ schaftes 40 hin offen ausgebildet sind. Durch die zusätz­ liche Anordnung derartig Drehmitnahmenuten 41 entstehen zu­ sätzliche, im wesentlichen radial verlaufende Mitnahmeflä­ chen 47, 48, die der besseren Übertragung des Drehmomentes von einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme auf den Ein­ spannschaft 40 dienen.

Die Führungskontur des Einsteckschaftes 40 wird von den Ecken 43, 44, 45, 46 bestimmt.

Der in den Fig. 11 und 12 dargestellte Einspannschaft 50 weist im wesentlichen gleich große, konkavartig ausgebil­ dete Profilflächen auf. Im Bereich zweier diametral gegen­ überliegend angeordneter Profilflächen sind Verriegelungs­ nuten 59 angeordnet, die in axialer Richtung beidseitig ge­ schlossen sind. Die Enden der Verriegelungsnuten 59 sind jeweils hohlkugelförmig ausgebildet.

Die um 90° zu den Verriegelungsnuten 59 angeordneten Pro­ filflächen 52 bilden Mitnahmeflächen 52, die der Drehmo­ mentübertragung dienen. Die für die genaue Zentrierung des Einspannschaftes 50 in einer nicht dargestellten Werkzeug­ aufnahme notwendige Führungskontur wird von den Ecken 53, 54, 55, 57 gebildet.

Die Mitnahmeflächen 52 weisen axial verlaufende Drehmitnah­ menuten 51 auf, die zum Ende des Einspannschaftes 50 hin offen ausgebildet sind. Durch die zusätzliche Anordnung derartiger Drehmitnahmenuten 51 entstehen zusätzliche, im wesentlichen radial verlaufende Mitnahmeflächen 57, 58, die der besseren Übertragung des Drehmomentes von einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme auf den Einspannschaft 50 dienen.

Die Herstellung des Werkzeuges, bei der das Ausgangsprodukt ein umzuformender Pressrohling ist, ist auch für die Ausfüh­ rungsbeispiele gemäß Fig. 1 bis 4 und Fig. 7 bis 12 mög­ lich, wobei der Querschnitt des Pressrohrlings rund, qua­ dratisch, rechteckig oder polygonartig ausgebildet sein kann.

In Fig. 13 ist schematisch eine Werkzeugaufnahme dargestellt, in welche der Einspannschaft 10 des Werkzeuges entsprechend Fig. 3 und 4 eingesetzt ist. Die Werkzeugaufnahme weist eine Führung 60 mit einer Aufnahmeöffnung, eine Betätigungshülse 73 sowie einen die Betätigungshülse 73 umgebenden Käfig 72 auf. Durch Versetzen der Betätigungshülse 73 entweder axial oder in Umfangsrichtung, ist eine im gezeigten Beispiel nicht dargestellte Ausnehmung, in Radialprojektion eines Verriege­ lungselementes 67 bringbar, so daß dieses in einer Durch­ trittsöffnung 66 geführte Verriegelungselement 67 radial aus­ weichen kann. Dies führt dazu, daß das Verriegelungselement 67 aus der Verriegelungsnut 19 ausrücken kann und dadurch den Einspannschaft 10 freigibt, so daß das Werkzeug aus der Führung 60 und damit aus der Werkzeugaufnahme entnommen wer­ den kann.

Der Aufnahmequerschnitt der Führung 60 ist polygonartig ausgebildet und besitzt gleich große Polygonflächen 61, 62. Die Ecken 68, 69, 70, 71 der Polygonflächen 61, 62 sind gerundet ausgebildet.

Die Führung 60 weist zwei von den Polygonflächen 61 in die lichte Weite der Aufnahmeöffnung ragende, sich axial er­ streckende, leistenförmige Drehmitnehmer 63 mit im wesent­ lichen radial verlaufenden Gegenflächen 64, 65 auf.

Claims (14)

1. Werkzeug zum Einsetzen in eine Werkzeugaufnahme für dem Meißeln und/oder Schlagbohren dienende Handwerkzeug­ geräte mit einem Einspannschaft (1, 10, 20, 30, 40, 50,) der mindestens eine axial geschlossene Verriege­ lungsnut (2, 19, 21, 31, 49, 59) und mindestens eine von einer kreisrunden Kontur abweichende, axial zum freien Ende des Einspannschaftes hin offene Mitnahme­ fläche (3, 12, 17, 18, 22, 32, 36, 42, 47, 48, 52, 57, 58) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer­ schnitt des Einspannschaftes (1, 10, 20, 30, 40, 50) als polygonartiges Profil mit Profilflächen und gerun­ deten Ecken (4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16, 23, 24, 25, 26, 34, 36, 43, 44, 45, 46, 53, 54, 55, 56) ausgebildet ist, wobei die Führungskontur des Einspannschaftes (1, 10, 20, 30, 40, 50) vom Eckmaß von mindestens zwei Ecken (4, 5, 6, 7, 13, 14, 15, 16, 23, 24, 25, 26, 34, 36, 43, 44, 45, 46, 53, 54, 55, 56) gebildet ist und zumindest eine Mitnahmefläche (3, 12, 17, 18, 22, 32, 36, 42, 47, 48, 52, 57, 58) im Bereich einer Profil­ fläche angeordnet ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskontur von mindestens zwei einander diame­ tral gegenüberliegenden Ecken (4, 6; 5, 7; 13, 15; 14, 16; 23, 25; 24, 26; 34, 36; 43, 45, 44, 46; 53, 55; 54, 56) gebildet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungskontur von vier Ecken (4, 5, 6, 7; 13, 14, 15, 16; 23, 24, 25, 26; 43, 44, 45, 46; 53, 54, 55, 56) gebildet ist, wobei jeweils zwei Ecken (4, 6; 5, 7; 13, 15; 14, 16; 23, 25; 24, 26; 43, 45; 44, 46; 53, 55; 54, 56) einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens zwei Mitnahmeflächen (3, 12, 17, 18, 22, 32, 36, 42, 47, 48, 52, 57, 58) vorge­ sehen sind.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Mitnahme­ flächen (17, 18, 36, 47, 48, 57, 58) ja wesentlichen radial verlaufende Bereiche von axial zum freien Ende des Einspannschaftes (10, 30, 40, 50) hin offenen Drehmitnahmenuten (11, 35, 41, 51) sind.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das polygonartige Profil als Vier­ kantpolygon ausgebildet ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilflächen des als Vierkantpolygon ausgebildeten Profils des Einspannschaftes (40) konvex ausgebildet sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilflächen des als Vierkantpolygon ausgebildeten Profils des Einspannschaftes (40) konkav ausgebildet sind.

9. Werkzeugaufnahme mit einer Aufnahmeöffnung für Werk­ zeuge, insbesondere nach einem, der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Auf­ nahmeöffnung polygonartig ausgebildet ist und Polygon­ flächen (61, 62) aufweist, wobei mindestens eine der Polygonflächen (61) mit einer Mitnahmefläche (12) des Einspannschaftes (10) des Werkzeuges zusammenwirkt und wobei eine andere Polygonfläche (62) eine Durchtritts­ öffnung (66) für ein radial versetzbares Verriegelungs­ element (67) aufweist, das mit der Verriegelungsnut (19) des Einspannschaftes (10) des Werkzeuges in Ver­ bindung bringbar ist.

10. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ecken (68, 69, 70, 71) der Polygonflächen (61, 62) abgerundet ausgebildet sind.

11. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine Polygonfläche (61) einen sich axial erstreckenden, leistenförmigen Dreh­ mitnehmer (63), mit im wesentlichen radial verlaufenden Gegenflächen (64, 65) aufweist, die mit den im wesentlichen radial verlaufenden Bereichen der Mitnah­ meflächen (17, 18) zusammenwirken.

12. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Aufnahmeöffnung als Vierkantpolygon ausgebildet ist.

13. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polygonflächen (61, 62) des Vier­ kantpolygons konkav ausgebildet sind.

14. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polygonflächen (61, 62) des Vier­ kantpolygons konvex ausgebildet sind.