DE60116746T2

DE60116746T2 - Werkzeugkupplung

Info

Publication number: DE60116746T2
Application number: DE60116746T
Authority: DE
Inventors: Gil Hecht
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: AU2001244500B2; ZA200208041B; US20010041089A1; JP4117131B2; EP1280624B1; PL356967A1; BR0110426A; KR100589072B1; HUP0302399A3; IL136032A; DE60116746D1; AU4450001A; WO2001085371A1; ES2254384T3; HUP0302399A2; CZ295855B6; HU225124B1; ATE315974T1; RU2271899C2; JP2003532844A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkupplung, die eine Schraubkopplung verwendet, um insbesondere in Schneidwerkzeuganordnungen verwendet zu werden, die verschiedene Köpfe verwenden, die an einem einzelnen Werkzeughalter verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Werkzeugkupplungen mit Vater- und Mutterteilen, die eine Schraubkopplung verwenden, sind bekannt. Ein solches Vaterteil weist gewöhnlich einen Außengewindeabschnitt auf, der einem entsprechenden Innengewindeabschnitt im Mutterteil entspricht. Ein Beispiel für einen solchen Werkzeugkupplungs-Koppelmechanismus ist im US-Patent 5 114 286 offenbart. Wie in US 5 114 286 gezeigt, ist eine Vaterkupplung (11) axial mit einer Mutterkupplung (13) ausgerichtet. Die Vaterkupplung (11) hat ein schraubenförmiges Außengewinde (21), das bemessen und geformt ist, um mit einem entsprechenden schraubenförmigen Innengewinde (23) in der Mutterkupplung (13) übereinzustimmen. Ein Nachteil des Koppelmechanismus der beschriebenen Art ist schematisch in 1 dargestellt (und deutlich in 1 und 5 von US 5 114 286 gezeigt). Darunter ist die Tatsache zu verstehen, daß vor der vordersten Gewindespitze 14 des Vaterteils 12 ein schmaler Halsabschnitt 16 ausgebildet ist, der das vordere Ende des Vaterteils schwächt. Der Begriff "schmaler Halsabschnitt" bezeichnet hierin einen Bereich des Vaterteils mit einem Durchmesser, der gleich dem Kerndurchmesser des Gewindes ist.
Ein weiteres Problem, das mit solchen Werkzeugkupplungen verbunden ist, betrifft die Tatsache, daß die vorderste Gewindespitze und auch die hinterste Gewindespitze unvollständig sind, da sie schmale Auslaufabschnitte an ihren offenen Enden haben. Dies ist beispielsweise in 2 des US-Patents 1 407 335 von Reynolds deutlich gezeigt. Solche schmalen End abschnitte sind zu schwach, um Axiallasten zwischen Vater- und Mutterteil zu übertragen.
Eine Lösung des Problems ist im US-Patent 4 735 537 von Rath offenbart, der lehrt, wie ein schmaler Halsabschnitt reduziert werden kann. Im Gewindeabschnitt des Vaterteils von US 4 735 537 hat der innere Endabschnitt des Gewindes seine volle Abmessung nahezu bis zu dem Punkt, wo er endet. Dadurch kann der Übergangsbereich kürzer ausgeführt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugkupplung mit Vater- und Mutterteil mit passenden Gewinden bereitzustellen, in denen die Gewinde sowohl im Vater- als auch im Mutterteil keinen herkömmlichen Auslauf mit unvollständigem Querschnitt haben, wodurch eine kürzere und festere Werkzeugkupplung bereitgestellt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Werkzeugkupplung mit einer Achse A und mit einem Vaterteil und einem Mutterteil bereitgestellt;
wobei das Vaterteil eine Achse B aufweist und aufweist:
einen Vaterkörperabschnitt; und
einen Vaterkupplungsabschnitt, der vom Vaterkörperabschnitt nach hinten vorsteht, wobei der Vaterkupplungsabschnitt einen vorderen gewindelosen Abschnitt benachbart zu dem Vaterkörperabschnitt und einen hinteren Gewindeabschnitt hat, der an einem hinteren Ende endet;
wobei der Gewindeabschnitt des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewinde hat, das in einem vorderen Endteil benachbart zu dem vorderen Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts und in einem hinteren Endteil benachbart zu dem hinteren Ende des hinteren Vaterkupplungsabschnitts endet, wobei das Gewinde einen mittleren Bereich von gleichmäßiger Tiefe zwischen dem vorderen und dem hinteren Endteil hat;
der vordere Endteil des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewindegrund mit einer variablen Tiefe ist, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleich ist, bis zu keiner Tiefe allmählich abnimmt;
der hintere Endteil des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewindekopf mit einer variablen Höhe ist, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleich ist, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt;
wobei das Mutterteil eine Achse C hat und aufweist:
einen Mutterkörperabschnitt; und
einen Mutterkupplungsabschnitt mit einer Bohrung zum Aufnehmen des Vaterkupplungsabschnitts, wobei sich die Bohrung von einer vorderen Fläche des Mutterteils in Richtung des Mutterkörperabschnitts nach hinten erstreckt, wobei die Bohrung einen vorderen gewindelosen Abschnitt benachbart zur vorderen Fläche und einen hinteren Gewindeabschnitt hat, der benachbart zu dem Mutterkörperabschnitt endet;
wobei der Gewindeabschnitt des Mutterkupplungsabschnitts ein Gewinde hat, das in einem vorderen Endteil benachbart zu dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts und in einem hinteren Endteil benachbart zu dem Mutterkörperabschnitt endet, wobei das Gewinde des Mutterkupplungsabschnitts einen mittleren Bereich zwischen dem vorderen und hinteren Endteil hat, wobei das Gewinde des mittleren Bereichs des Mutterkupplungsabschnitts eine Tiefe hat, die der gleichmäßigen Tiefe gleich ist;
der vordere Endteil des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts eine Gewindespitze mit einer variablen Höhe ist, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Tiefe gleicht, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt;
der hintere Endteil des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts ein Gewindegrund mit einer variablen Tiefe ist, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleicht, bis zu keiner Tiefe abnimmt;
wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung der Gewindeabschnitt des Vaterteils mit dem Gewindeabschnitt des Mutterteils in Eingriff tritt;
der vordere Teil des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der vordere Endteil des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts einen Spalt mit einer ersten Winkelgröße zwischen sich haben; und
der hintere Endteil des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der hintere Endteil des Gewindes des Mutterkupp lungsabschnitts einen Spalt mit einer zweiten Winkelgröße zwischen sich haben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Vaterkörperabschnitt ferner eine nach hinten gewandte ringförmige Schulter benachbart zu dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Vaterkupplungsteils auf, und die Stirnfläche des Mutterteils ist eine nach vorn gewandte ringförmige Schulter; und
wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts an die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts anstößt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts kegelstumpfförmig und verjüngt sich nach hinten in Richtung des hinteren Gewindeabschnitts des Mutterkupplungsabschnitts, und der vordere gewindelose Abschnitt der Bohrung des Mutterkupplungsabschnitts ist kegelstumpfförmig und verjüngt sich in Richtung des Mutterkörperabschnitts nach hinten; und
wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts an den vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts anstößt.
Normalerweise ist die erste Winkelgröße im Bereich von 20° bis 90°.
Vorzugsweise ist die erste Winkelgröße 70°.
Normalerweise ist die zweite Winkelgröße im Bereich von 20° bis 90°.
Vorzugsweise ist die zweite Winkelgröße 70°.
Erfindungsgemäß haben der vordere und der hintere Endteil des Außen- und Innengewindeabschnitts jeweils eine Winkelgröße im Bereich von 5° bis 30°.
Vorzugsweise haben der vordere und hintere Endteil des Innen- und Außengewindeabschnitts jeweils eine Winkelgröße von 15°.
Normalerweise ist das Vaterteil aus Sintercarbid und das Mutterteil aus Stahl.
Erfindungsgemäß stößt während des Zusammenschraubens des Vater- und Mutterteils der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsteils an den vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsteils an, bevor die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts an der ringförmigen Schulter des Mutterkörperabschnitts anstößt.
Wenn der gewindelose vordere Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts in erste Berührung mit dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts kommt, ist die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts um einen Abstand L von der ringförmigen Schulter des Mutterkörperabschnitts beabstandet.
Normalerweise liegt der Abstand L im Bereich von 0,1 bis 0, 6 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht der Abstand L 0,3 mm
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts und die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts senkrecht zur Achse A.
Normalerweise sind die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts und die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts geschliffen.
Ferner sind normalerweise der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts und der vordere gewindelose Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts geschliffen.
Und weiterhin ist normalerweise der Gewindeabschnitt des Vaterteils geschliffen.
Vorzugsweise verjüngt sich der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts in einem Winkel α1 in bezug auf die Achse B, der vordere gewindelose Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts verjüngt sich in einem Winkel α2 in bezug auf die Achse C, und der Winkel α1 entspricht dem Winkel α2.
Normalerweise liegen die Winkel α1 und α2 im Bereich von 2,5° bis 3,5°.
Ferner sind die Winkel α1 und α2 normalerweise 3°.
Als Wahlmöglichkeit ist der Winkel α1 um 0,25° größer als der Winkel α2.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der Gewindeabschnitt des Vaterteils und der Gewindeabschnitt des Mutterteils ein eingängiges Gewinde.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese in der Praxis ausgeführt werden kann, wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die folgendes zeigen:
1 ist eine Seitenansicht eines Vaterteils eines bekannten Koppelmechanismus;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeugs, das eine erfindungsgemäße Werkzeugkupplung verwendet;
3 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Schneidwerkzeugs aus 2;
4 ist eine perspektivische Ansicht des Vaterteils aus 3 und zeigt den vorderen Endteil des Gewindes;
5 ist eine perspektivische Ansicht des Vaterteils aus 3 und zeigt den hinteren Endteil des Gewindes;
6 ist eine perspektivische Teilansicht des Mutterteils aus 3 und zeigt den vorderen Endteil des Gewindes;
7 ist eine perspektivische Teilansicht des Mutterteils aus 3 und zeigt den hinteren Endteil des Gewindes;
8 ist eine Schnittansicht, bezogen auf eine Ebene, die durch die Achse A des Vater- und Mutterteils läuft, wenn der gewindelose vordere Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts in ersten Kontakt mit dem gewindelosen vorderen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts tritt;
9 ist eine Schnittansicht der Werkzeugkupplung aus 2, bezogen auf eine Ebene, die durch die Achse A läuft;
10 ist eine Teilseitenansicht eines Vaterteils mit einem bekannten Gewinde;
11 ist eine Teilseitenansicht eines Vaterteils mit einem erfindungsgemäßen Gewinde;
12 ist eine Rückansicht des in 3 gezeigten Vaterteils;
13 ist eine Vorderansicht des in 3 gezeigten Mutterteils;
14 ist eine Schnittansicht des Vaterteils in Eingriff mit dem Mutterteil, bezogen auf eine Ebene XIV-XIV in 9; und
15 ist eine Schnittansicht des Vaterteils in Eingriff mit dem Mutterteil, bezogen auf eine Ebene XV-XV in 9.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Wir betrachten 2 bis 11. Wie gezeigt, weist eine Werkzeugkupplung 20 mit einer Längsachse A ein Vaterteil 22 und ein Mutterteil 24 auf. Gemäß einer spezifischen Anwendung der Erfindung bildet die Werkzeugkupplung 20 eine Schneidwerkzeuganordnung, bei der das Vaterteil 22 aus Sintercarbid ist und einen Schneidkopf bildet und das Mutterteil 24 aus Werkzeugstahl ist und einen Halteschaft bildet.
Das Vaterteil 22 hat eine Längsachse B, einen Körperabschnitt 26 und einen Kupplungsabschnitt 28, der vom hinteren Ende 30 des Körperabschnitts 26 nach hinten vorsteht. Die Struktur des Körperabschnitts 26 ist nicht beschrieben, da sie kein wesentliches Merkmal der Erfindung ist und eine beliebige gewünschte Form haben kann. Das hintere Ende 30 des Körperabschnitts 26 weist eine nach hinten gewandte ringförmige Schulterfläche 32 auf. Die nach hinten gewandte ringförmige Schulter 32 hat eine Drehsymmetrie um die Achse B und ist senkrecht zu dieser.
Der Kupplungsabschnitt 28 hat einen vorderen gewindelosen Abschnitt 36, der zum Vaterkörperabschnitt 26 benachbart ist, und einen hinteren Gewindeabschnitt 38, der an einem hinteren Ende 39 endet. Der vordere gewindelose Abschnitt 36 des Vaterkupplungsabschnitts weist eine kegelstumpfförmige Fläche 40 auf, die sich in Richtung des hinteren Gewindeabschnitts 38 nach hinten verjüngt und in einem Winkel α1 in bezug auf die Achse B geneigt ist. Der Winkel α1 liegt normalerweise im Bereich von 2,5° bis 3,5°. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Winkel α1 3°.
Der hintere Gewindeabschnitt 38 des Kupplungsabschnitts 28 hat ein Gewinde 46, das in einem vorderen Endteil 41 endet, der zum vorderen Abschnitt 36 des Vaterkupplungsabschnitts 28 benachbart ist, und in einem hinteren Endteil 43 endet, der zum hinteren Ende 39 des hinteren Abschnitts 38 des Vaterkupplungsabschnitts 28 benachbart ist. Das Gewinde 46 hat einen Zwischenabschnitt 45 mit gleichmäßiger Tiefe zwischen dem vorderen Endteil 41 und dem hinteren Endteil 43. Ebenso hat der Zwischenabschnitt 45 eine gleichmäßige Höhe h, die der gleichmäßigen Tiefe entspricht und die radiale Differenz zwischen der Spitze und dem Grund des Gewindes definiert. Das Gewinde 46 hat einen Steigungswinkel α, gemessen in bezug auf die Ebene senkrecht zur Achse B. Normalerweise ist der Steigungswinkel im Bereich von 4° bis 5°. Das Gewinde 46 hat einen trapezförmigen Querschnitt mit abgerundeten Kanten. Um einen schmalen Halsabschnitt benachbart dem vorderen Abschnitt 36 des Vaterkupplungsabschnitts 28 zu vermeiden, wodurch das Vaterteil 22 geschwächt wird, ist der vordere Endteil 41 des Gewindes 46, wie am besten in 4 und 5 zu sehen ist, ein Gewindegrund 48 mit einer variablen Tiefe, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes entspricht, bis zu keiner Tiefe allmählich abnimmt. Ebenso ist der hintere Endteil 43 des Gewindes 46 eine Gewindespitze 50 mit einer variablen Höhe, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes entspricht, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt.
Eine weitere Gewindeeigenschaft von Bedeutung für die Erfindung ist die Gewindedicke T. Die Gewindedicke T ist hierin als maximale Dicke einer Spitze definiert, gemessen entlang einer Linie, die einen Winkel α mit der Achse B bildet.
10 zeigt ein bekanntes Gewinde an einem Vaterkörper 80. Die Dicke des Gewindes ist bis zu einem Punkt P1, wo das Gewinde das hintere Ende 82 des Vaterkörpers 80 erreicht, konstant. Von einem Punkt, der mit P1 definiert ist, nimmt die Dicke T des Gewindes allmählich ab, bis sie an einem Punkt P2 null wird. Der Abschnitt 88 des Gewindes zwischen den Punkten P1 und P2 mit einer Höhe h entlang seines Hauptteils kann nicht als nutzbares Gewinde angesehen werden, und da es sich um einen unvollständigen Gewindegang handelt, kann er eine Last nicht angemessen übertragen, wie dies ein vollständiger Gewindegang kann. Der Abschnitt 88 hat üblicherweise eine Winkelgröße θ (nicht dargestellt), wie in einer Endansicht des Gewindes zu sehen ist, die bei gemeinhin verwendeten Steigungswinkeln im Bereich von 120° bis 270° liegt. Was die Begriffe "nutzbares Gewinde", "unvollständiger Gewindegang" und "vollständiger Gewindegang" betrifft, so wird Bezug genommen auf "Machinery's Handbook, 25. Auflage", 1996, Industrial Press Inc., New York, S. 1631–1634.
Trotz der Tatsache, daß der Abschnitt 88 keine Last übertragen kann wie der Rest des vollständigen Gewindes, ist es daher unnötig, daß es eine Höhe h entlang seines Hauptteils hat. Dies bedeutet, daß, wenn der Vaterkörper 80 mit einem entsprechenden Mutterkörper in Eingriff ist (nicht dargestellt), ein entsprechendes Innengewinde zum Aufnehmen des Abschnitts 88 verbleiben muß. Ein solches Innengewinde, daß keine Last überträgt, ist außerdem unnötig und schwächt den Mutterkörper.
Um diese oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, wird ein erfindungsgemäßes Gewinde, wie in 11 gezeigt, ohne den Abschnitt 88 hergestellt. Vom Punkt P1 auf der Spitze 50 nimmt das Gewinde bis zum Punkt P3 über einen Mittelabschnitt 92 allmählich ab. Der Punkt 90 ist von der Achse B um den gleichen Abstand wie der Gewindegrund 48 beabstandet. Üblicherweise hat der Mittelabschnitt 92 eine Winkelgröße θ1 von weniger als 30° und hat dabei normalerweise den Wert von 15°. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Vaterteil aus Sintercarbid, und das Gewinde wird durch Schleifen erzeugt. Die Winkelgröße θ1 des Zwischenabschnitts 92 wird durch den Radius der verwendeten Schleifscheibe bestimmt.
Das oben beschriebene Prinzip mit den jeweiligen Änderungen, die ausgeführt werden müssen, gilt für beide Enden der erfindungsgemäßen Gewinde im Vater- und Mutterteil.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die nach hinten gewandte Schulter 32, die kegelstumpfförmige Fläche 40 und das Gewinde 46 geschliffen.
Das Mutterteil 24 hat eine Längsachse C, eine Seitenumfangsfläche 58 und eine vordere Fläche 60, die mit der Seiten umfangsfläche 58 verbunden ist. Die vordere Fläche 60 hat eine ringförmige axial gerichtete Anschlagfläche 62, die eine Drehsymmetrie um die Achse C hat und senkrecht zu dieser ist.
Eine Bohrung 64 erstreckt sich von der vorderen Fläche 60 nach hinten. Die Bohrung 64 bildet einen Kupplungsabschnitt 59 des Mutterteils und liegt vor dem Mutterkörperabschnitt 61. Die Bohrung 64 hat einen vorderen Abschnitt 66 und einen hinteren Abschnitt 68. Der vordere Abschnitt 66 weist eine kegelstumpfförmige Fläche 70 auf, die sich in Richtung des Mutterkörperabschnitts 61 nach hinten verjüngt und in einem Winkel α2 in bezug auf die Achse C geneigt ist . Der Winkel α2 liegt im Bereich von 2,5° bis 3,5°. Erfindungsgemäß ist der Winkel α2 vorzugsweise 3°. Der hintere Abschnitt 68 hat ein Gewinde 72. Das Gewinde 72 hat einen trapezförmigen Querschnitt mit gerundeten Kanten, die mit dem Gewinde 46 des Vaterteils in Eingriff treten. Das Gewinde 72 endet in einem vorderen Endteil 63 benachbart dem vorderen Abschnitt 66 des Mutterkupplungsabschnitts 59 und in einem hinteren Endteil 65 benachbart dem Mutterkörperabschnitt 61. Das Gewinde 72 hat einen Zwischenabschnitt 67 mit gleichmäßiger Tiefe zwischen dem vorderen Endteil 63 und dem hinteren Endteil 65. Das Gewinde 72 hat einen Steigungswinkel α, der der gleiche ist wie der Steigungswinkel des Gewindes 46 des Vaterteils. Wie am besten in 6 und 7 zu sehen ist, ist der vordere Endteil 63 des Gewindes 72 eine Gewindespitze 74 mit einer variablen Höhe, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Höhe des Gewindes entspricht, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt. Der hintere Endteil 65 des Gewindes 72 ist ein Gewindegrund 76 mit einer variablen Tiefe, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleicht, bis zu keiner Tiefe allmählich abnimmt.
Um die Werkzeugkupplung zusammenzufügen, wird das Vaterteil 22 im Mutterteil 24 angeordnet und relativ zu diesem gedreht, wobei das Außengewinde 46 mit dem Innengewinde 72 in Eingriff tritt. Das Außengewinde 46 und das Innengewinde 72 drehen sich frei, bis die kegelstumpfförmige Fläche 40 in ersten Kontakt mit der kegelstumpfförmigen Fläche 70 tritt. In dieser Position ist die nach hinten gewandte ringförmige Schulterfläche 32 um einen Abstand L von der Anschlagfläche 62 beabstandet (siehe 8). Die Länge L liegt normalerweise im Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Länge L 0,3 mm.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Neigungswinkel α1 der kegelstumpfförmigen Fläche 40 gleich dem Neigungswinkel α2 der kegelstumpfförmigen Fläche 70. Daher wird sichergestellt, daß beide kugelstumpfförmigen Flächen 40 und 70 in vollen Kontakt miteinander treten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Neigungswinkel α1 der kegelstumpfförmigen Fläche 40 um 0,25° größer als der Neigungswinkel α2 der kegelstumpfförmigen Fläche 70. Bei dieser Ausführungsform wird sichergestellt, daß der erste Kontakt zwischen beiden kegelstumpfförmigen Flächen 40 und 70 an ihren vorderen Abschnitten erfolgt, wodurch die Festigkeit der Werkzeugkupplung im vorderen Verbindungsabschnitt zwischen dem Vaterteil 22 und dem Mutterteil 24 nahe der Schulterfläche 32 und der Anschlagfläche 62 erhöht wird.
Nach dem ersten Kontakt zwischen dem kegelstumpfförmigen Flächen wird das Vaterteil 22 zwangsweise gegen das Mutterteil 24 festgezogen, bis der Abstand L auf null reduziert ist und die ringförmige Schulter 32 des Vaterteils an der Anschlagfläche 62 des Mutterteils anliegt. Dadurch, daß die beiden Flächen 32 und 62 aneinander anliegen, bewirkt die kegelstumpfförmige Fläche 40 des Vaterteils eine geringe ringförmige radial nach außen gerichtete Verformung der kegelstumpfförmigen Fläche 70 des Mutterteils. Die Verformung wird durch die relative geringe Dicke der Wand des Mutterteils in dem Bereich der kegelstumpfförmigen Fläche 70 ermöglicht.
Wenn das Vaterteil vollständig mit dem Mutterteil in Eingriff ist, überlappen die Achsen A, B und C, der vordere Endteil 41 des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der vordere Endteil 63 des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts haben einen Spalt 94 mit einer ersten Winkelgröße θ2 zwischen sich. Außerdem haben der hintere Endteil 43 des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der hintere Endteil 65 des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts einen Spalt 95 mit einer zweiten Winkelgröße θ3 zwischen sich. Die Ausführung der Ge winde stellt sicher, daß die Winkelgröße 82 und die Winkelgröße θ3 beide kleiner als 90° sind, weshalb ein fester und starrer Eingriff sichergestellt ist, ohne daß ein relativ schwacher Querschnitt vorhanden ist. Normalerweise liegen die erste und zweite Winkelgröße im Bereich von 20° bis 90°. Vorzugsweise sind die erste und zweite Winkelgröße 70°.
Die Berührung zwischen den Flächen 32 und 62 stellen die Starrheit im Umfang der Kontaktfläche zwischen dem Vater- und dem Mutterteil sicher. Die Berührung zwischen den kegelstumpfförmigen Flächen 40 und 70 stellt Konzentrizität zwischen dem Vater- und dem Mutterteil sicher und trägt ferner einen wesentlichen Teil des Drehmoments, das während des Schneidvorgangs vom Mutterteil auf das Vaterteil ausgeübt wird. Die spezielle Ausführung mit dem vollen Eingriff zwischen den Gewinden des Vaterteils und des Mutterteils erübrigt relativ schwache Querschnitte, so daß die Gesamtfestigkeit der Werkzeugkupplung erhöht wird.
Die erfindungsgemäße Werkzeugkupplung wird für Schneidwerkzeuge mit einem Schneidkopfdurchmesser im Bereich von 6 bis 20 mm verwendet. Bei Bedarf verjüngt sich zur Erhöhung der Starrheit des Schneidwerkzeugs die Seitenumfangsfläche des Körperabschnitts des Mutterteils nach vorn in einem spitzen Winkel β in bezug auf die Achse C, wobei der Winkel β normalerweise im Bereich von 0° bis 5° liegt. Wenn es beispielsweise gewünscht wird, Wände tiefer Aussparungen zu bearbeiten, wird die Seitenumfangsfläche 58 des Mutterteils zylindrisch mit einem Durchmesser ausgeführt, der kleiner ist als der Durchmesser des Umfangs 34 des Körperabschnitts des Vaterteils, wodurch die Bearbeitungstiefe nicht durch den Halteschaft beschränkt wird.
Es versteht sich, daß die oben beschriebene Werkzeugkupplung der Schneidwerkzeuganordnung nicht auf einen Schneidkopf und einen Halteschaft beschränkt ist. Beispielsweise kann die Werkzeugkupplung als Verlängerung zweier beliebiger zusammengehöriger Teile, die Vater- und Mutterteil bilden, verwendet werden.

Claims

Werkzeugkupplung (20) mit einer Achse A und mit einem Vaterteil (22) und einem Mutterteil (24); wobei das Vaterteil eine Achse B hat und aufweist: einen Vaterkörperabschnitt (26); und einen Vaterkupplungsabschnitt (28), der vom Vaterkörperabschnitt nach hinten vorsteht, wobei der Vaterkupplungsabschnitt einen vorderen gewindelosen Abschnitt (36) benachbart zu dem Vaterkörperabschnitt und einen hinteren Gewindeabschnitt (38) hat, der an einem hinteren Ende (39) endet; wobei der Gewindeabschnitt des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewinde (46) hat, das in einem vorderen Endteil (41) benachbart zu dem vorderen Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts und in einem hinteren Endteil (43) benachbart zu dem hinteren Ende des hinteren Abschnitts des Vaterkupplungsabschnitts endet, wobei das Gewinde einen mittleren Bereich (45) von gleichmäßiger Tiefe zwischen dem vorderen und dem hinteren Endteil (41, 43) hat; der vordere Endteil (41) des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewindegrund (48) mit einer variablen Tiefe ist, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleich ist, bis zu keiner Tiefe allmählich abnimmt; der hintere Endteil (43) des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts ein Gewindekopf (50) mit einer variablen Höhe ist, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleich ist, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt; wobei das Mutterteil eine Achse C hat und aufweist: einen Mutterkörperabschnitt (61); und einen Mutterkupplungsabschnitt (59) mit einer Bohrung (64) zum Aufnehmen des Vaterkupplungsabschnitts, wobei sich die Bohrung von einer vorderen Fläche (60) des Mutterteils in Richtung des Mutterkörperabschnitts nach hinten erstreckt, wobei die Bohrung einen vorderen gewindelosen Abschnitt (66) benachbart zur vorderen Fläche und einen hinteren Gewindeab schnitt (68) hat, der benachbart zu dem Mutterkörperabschnitt endet; wobei der Gewindeabschnitt des Mutterkupplungsabschnitts ein Gewinde (72) hat, das in einem vorderen Endteil (63) benachbart zu dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts und in einem hinteren Endteil (65) benachbart zu dem Mutterkörperabschnitt endet, wobei das Gewinde des Mutterkupplungsabschnitts einen mittleren Bereich (67) zwischen dem vorderen und hinteren Endteil hat, wobei das Gewinde des mittleren Bereichs des Mutterkupplungsabschnitts eine Tiefe hat, die der gleichmäßigen Tiefe gleich ist; der vordere Endteil (63) des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts eine Gewindespitze (74) mit einer variablen Höhe ist, die von einer Höhe, die der gleichmäßigen Tiefe gleicht, bis zu keiner Höhe allmählich abnimmt; der hintere Endteil (65) des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts ein Gewindegrund (76) mit einer variablen Tiefe ist, die von einer Tiefe, die der gleichmäßigen Tiefe des Gewindes gleicht, bis zu keiner Tiefe abnimmt; wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung der Gewindeabschnitt (38) des Vaterteils mit dem Gewindeabschnitt (68) des Mutterteils in Eingriff tritt; der vordere Endteil (41) des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der vordere Endteil (63) des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts einen Spalt (94) mit einer ersten Winkelgröße (θ2) zwischen sich haben; und der hintere Endteil (43) des Gewindes des Vaterkupplungsabschnitts und der hintere Endteil (65) des Gewindes des Mutterkupplungsabschnitts einen Spalt (95) mit einer zweiten Winkelgröße (θ3) zwischen sich haben.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei der Vaterkörperabschnitt ferner eine nach hinten gewandte ringförmige Schulter (32) benachbart zu dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Vaterkupplungsteils aufweist und die Stirnfläche (60) des Mutterteils eine nach vorn gewandte ringförmige Schulter ist; und wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts an die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts anstößt.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei der vordere gewindelose Abschnitt (36) des Vaterkupplungsabschnitts kegelstumpfförmig ist und sich nach hinten in Richtung des hinteren Gewindeabschnitts des Vaterkupplungsabschnitts kegelig verjüngt und der vordere gewindelose Abschnitt (66) der Bohrung des Mutterkupplungsabschnitts kegelstumpfförmig ist und sich in Richtung des Mutterkörperabschnitts nach hinten kegelig verjüngt; und wobei beim Zusammenschrauben des Vater- und Mutterteils zur Ausbildung einer Werkzeugkupplungsverbindung der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts an den vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts anstößt.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei die erste Winkelgröße in einem Bereich von 20° bis 90° ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 4, wobei die erste Winkelgröße 70° ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei die zweite Winkelgröße in einem Bereich von 20° bis 90° ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 6, wobei die zweite Winkelgröße 70° ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei die vorderen und hinteren Endteile (41, 63; 43, 65) des Vater- und Muttergewindeabschnitts jeweils eine Winkelgröße im Bereich von 5° bis 30° haben.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 8, wobei die vorderen und hinteren Endteile des Vater- und Muttergewindeabschnitts jeweils eine Winkelgröße von 15° haben.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei das Vaterteil aus Sintercarbid ist und das Mutterteil aus Stahl ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 2, wobei während der Gewindeverbindung des Vater- und Mutterteils der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsteils an den vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsteils anstößt, bevor die ringförmige Schulter des Vaterköperabschnitts an der ringförmigen Schulter des Mutterkörperabschnitts anstößt.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 11, wobei, wenn der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts in erste Berührung mit dem vorderen gewindelosen Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts kommt, die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts um einen Abstand L von der ringförmigen Schulter des Mutterkörperabschnitts beabstandet ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 12, wobei der Abstand L im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm liegt.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 13, wobei der Abstand L 0,3 mm entspricht.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 2, wobei die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts und die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts senkrecht zur Achse A sind.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 2, wobei die ringförmige Schulter des Vaterkörperabschnitts und die ringförmige Schulter des Mutterkörperabschnitts geschliffen sind.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 2, wobei der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts und der vordere gewindelose Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts geschliffen sind.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei der Gewindeabschnitt des Vaterteils geschliffen ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 3, wobei der vordere gewindelose Abschnitt des Vaterkupplungsabschnitts sich in einem Winkel α1 in bezug auf die Achse B konisch verjüngt und der vordere gewindelose Abschnitt des Mutterkupplungsabschnitts sich in einem Winkel α2 in bezug auf die Achse C konisch verjüngt, wobei der Winkel α1 gleich dem Winkel α2 ist.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 19, wobei die Winkel α1 und α2 im Bereich von 2,5° bis 3,5° sind.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 20, wobei die Winkel α1 und α2 3° sind.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 19, wobei der Winkel α1 um 0,25° größer ist als der Winkel α2.
Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, wobei der Gewindeabschnitt des Vaterteils und der Gewindeabschnitt des Mutterteils ein eingängiges Gewinde ist.