DE69301896T2

DE69301896T2 - Werkzeugeinspannvorrichtung

Info

Publication number: DE69301896T2
Application number: DE69301896T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ishikawa
Original assignee: NT Tool Corp
Current assignee: NT Tool Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-10-07
Also published as: EP0596272A1; JP3261180B2; EP0596272B1; US5352074A; JPH06134608A; DE69301896D1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, mittels derer Schneidwerkzeuge wie etwa Bohrer oder Schaftfräser auf einer Hauptwelle eines Maschinenwerkzeugs montiert werden können, und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Werkzeugeinspannung (Werkzeugeinspannvorrichtung), durch die die Schneidwerkzeuge leicht und rasch angebracht oder abgenommen werden können.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die nachstehend beschriebene Vorrichtung ist eine der Werkzeugeinspanneinrichtungen gemäß diesem Typ. Wie in den Figuren 14 und 15 gezeigt ist, weist eine Vorrichtung zur Werkzeugeinspannung eine Hauptwelle 1h und einen Einführungsabschnitt 2h auf. Die Hauptwelle 1h weist ein Einführungsloch 3h mit offenen und geschlossenen Enden, eine Aufnahmeoberfläche 61h im Bereich um das offene Ende des Einführungslochs 3h, und einen Stop- oder Anschlagflansch 10h auf, der sich radial erstreckt. Auf der anderen Seite weist der Einführungsabschnitt 2h einen Hauptkörper 15h und ein ringförmiges Eingriffselement 16h auf, das um den Hauptkörper lsh herum angeordnet ist. Der Hauptkörper 15h ist an einem seiner Endabschnitte mit einer Einführungsstange (Einführungsstab) versehen, die an das Einführungsloch 3h formmaßig anpaßbar bzw. an dessen Form angepaßt ist, und ist an seinem anderen Ende mit einer Werkzeugaufnahme 23h und mit einer Anschlagfläche 62h versehen, die dazu ausgelegt ist, mit der Aufnahmefläche 61h in Anschlag zu gelangen, wenn die Einführungsstange 21h in das Einführungsloch 3h eingebracht wird. Das ringförmige Eingriffselement 16h ist mit Verriegelungs- bzw. Sperrnägeln 34h versehen, die dazu ausgelegt sind, mit einer rückseitigen Endfläche des Anschlagflansches 10h in Eingriff zu treten. Das ringförmige Eingriffselement 16h ist mit dem Hauptkörper 15h mit Hilfe eines nachgiebigen oder federnden Elements 70 verbunden, das dazu ausgelegt ist, das ringförmige Eingriffselement 16h in einer von dem Hauptkörper 15h wegführenden Richtung vorzuspannen, wenn die Anschlagfläche 61h an der Aufnahmefläche 61h anschlägt und sich die Sperrnägel 34h mit dem Anschlagflansch 10h in Eingriff befinden.
Bei einer Werkzeugeinspanneinrichtung dieses Typs kann ein Werkzeug, das bereits zuvor in die Werkzeughalterung 23h eingebracht ist, an der Hauptwelle 1h durch einen einfachen Vorgang angebrachr werden, nämlich durch Einführung der Einführungsstange 20h in das Einführungsloch 3h derart, daß die Anschlagoberfläche 62h dazu gebracht wird, an der Aufnahmeoberfläche 61h anzuschlagen, und die Spermägel 34h in Eingriff mit dem Anschlag- bzw. Sperrflansch 10h gebracht werden, und kann durch einen umgekehrten Vorgang von der Hauptwelle 1h genommen werden. Da das ringförmige Eingriffselement 10h für die Montage und die Abnahme des Werkzeugs in dem Einführungsabschnitt 2h der Werkzeugeinspanneinrichtung vorgesehen ist, d.h. da die Hauptwelle 1h lediglich einen kleinen Raum benötigt, der ausreichend ist, den kleinen Sperrflansch 10h, der mit den Sperrnägeln 30h in Eingriff zu bringen ist, aufzunehmen, aber kein großer Raumbedarf zur Aufnahme des ringförmigen Eingriffselements 10h mit einer großen axialen Größe benötigt wird, kann die Hauptwelle 1h im Hinblick auf ihre axiale Länge kleiner ausgelegt werden. Es kann die Hauptwelle 1h so ausgelegt werden, daß sie nur mit Schwierigkeiten durch eine Biegekraft verbogen wird, die in einer quer zu der Achse der Hauptwelle ih verlaufenden Richtung ausgeübt wird, und es kann die Querauslenkung des Werkzeugs wirksam verhindert werden.
Bei der Werkzeugeinspanneinrichtung mit dem vorstehend erläuterten Aufbau treten jedoch die nachstehend diskutierten Probleme auf. Wenn z.B. ein Schaftfräser als das Werkzeug eingesetzt wird, wird in manchen Fällen durch ein Werkstück eine Zugkraft in der Richtung, die in Fig. 15 durch einen Pfeil 57h angezeigt ist, auf das Werkzeug ausgeübt. Diese Kraft wird auf das nachgiebige Element 70 über den Hauptkörper 15h in dem Einführungsabschnitt 2h ausgeübt. Falls demzufolge die Kraft größer ist als die nachgiebige Kraft bzw. Federkraft des nachgiebigen Elements 70, wird sie gemäß der Darstellung in Fig. 16 begrenzt und es bewegt sich der Hauptkörper 15h in der Rich tung des Pfeils 57h. Diese Bewegung des Hauptkörpers lsh stellt nichts anderes dar als axiale Bewegung des Werkzeugs. Als Ergebnis verringert sich die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks und es wird die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks rauh.

Kurzfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werkzeugeinspanneinrichtung zu schaffen, durch die Werkzeuge leicht und rasch an einer Hauptwelle angebracht und von dieser abgenommen werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werkzeugeinspanneinrichtung zu schaffen, bei der die Hauptwelle eines Maschinenwerkzeugs in der axialen Messung klein sein kann und so ausgelegt sein kann, daß sie nur mit Schwierigkeiten durch eine Kraft verbogen wird, die in einer die Achse der Hauptwelle kreuzenden Richtung ausgeübt wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Werkzeugeinspanneinrichtung zu schaffen, bei der ein montiertes Werkzeug fest gegenüber einer Zugkraft gehalten werden kann, die auf das Werkzeug durch ein Werkstück, das durch das Werkzeug zu bearbeiten ist, ausgeübt wird, was zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit und einer sauber bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks führt.
Eine Werkzeugeinspanneinrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung weist eine Hauptwelle, die ein Einführungsloch und einen Anschlag- bzw. Sperrflansch enthält, und einen Einführungsabschnitt auf, der einen Hauptkörper, ein ringförmiges Eingriffselement, das um den Hauptkörper herum angeordnet ist, Keilelemente und ein ringförmiges Klemmelement auf, das außerhalb des ringförmigen Eingriffselements angeordnet ist und in der axialen Richtung vorgespannt ist. Wenn der Hauptkörper mit einem darin montierten Werkzeug in das Einführungsloch eingebracht wird und dort anschlägt, und Sperrnägel, die an dem ringförmigen Eingriffselement ausgebildet sind, mit dem Anschlag- bzw. Sperrflansch in Eingriff treten, werden die Keilelemente durch das ringförmige Klemmelement fest in dem Bodenabschnitt des Raums zwischen einer ersten Aufnahmewand, die an dem Hauptkörper vorgesehen ist, und einer zweiten Aufnahmewand gehalten, die an dem ringförmigen Eingriffselement vorgesehen ist. Die Zugkraft, die von einem Werkstück über die erste Wand, die Keilelemente, die zweite Wand und die Sperrnägel ausgeübt wird, wird durch den Sperrflansch aufgenommen und führt nicht zu einer Bewegung des Werkzeugs.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Ansicht, in der ein partieller Querschnitt einer Werkzeugeinspanneinrichtung dargestellt ist, wobei eine Hauptwelle und ein Einführungsabschnitt getrennt sind,
Fig. 2 zeigt eine Ansicht, die gleichartig ist wie diejenige gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß der Einführungsabschnitt als partieller Schnitt entlang eines Querschnitts gezeigt ist, der sich von demjenigen gemaß Fig. 1 um 90 Grad unterscheidet,
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Werkzeugeinspanneinrichtung in auseinandergebautem Zustand,
Fig. 4 zeigt eine Ansicht, in der der Eingriffsabschnitt in einer Position dargestellt ist, bei der er aus der in Fig. 1 gezeigten Position in ein Einführungsloch der Hauptwelle eingebracht ist,
Fig. 5 zeigt eine Ansicht, die gleichartig ist wie diejenige in Fig. 5, wobei jedoch ein partieller Abschnitt entlang des gleichen Querschnitts wie in Fig. 2 dargestellt ist,
Fig. 6 zeigt eine Ansicht, die den Einführungsabschnitt in einem vollständig in der Hauptwelle eingebauten Zustand zeigt, wobei der Einführungsabschnitt als partieller Schnitt entlang des gleichen Querschnitts wie in Fig. 4 dargestellt ist,
Fig. 7 zeigt eine Ansicht, die gleichartig ist wie diejenige gemaß Fig. 6, wobei der Einführungsabschnitt in partiellem Schnitt entlang des gleichen Quersclinitts wie in Fig. 5 dargestellt ist,
Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Ausschnittsansicht, in der der Hauptabschnitt gemaß Fig. 4 dargestellt ist,
Fig. 9 ist eine Ansicht, die gleichartig ist wie diejenige gemaß Fig. 8, wobei jedoch ein Moment unmittelbar nach dem Beginn der Betätigung eines ringförmigen Klammer- bzw. Klemmelements dargestellt ist,
Fig. 10 ist eine vergrößerte Ausschnittsansicht, in der der Hauptabschnitt gemaß Fig. 6 dargestellt ist,
Fig. 11 zeigt eine partielle Schnittansicht, in der ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer unterschiedlichen Beziehung zwischen einer Anschlagoberfläche und einer Aufnahmeoberfläche dargestellt ist,
Fig. 12 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer sich wiederum unterscheidenden Beziehung zwischen der Anschlagoberfläche und der Aufnahmeoberfläche,
Fig. 13 zeigt eine vergrößerte Ausschnittsansicht, in der der Hauptabschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels dargestellt ist, wobei eine erste und eine zweite Aufnahmewand in einer unterschiedlichen Weise verkippt sind,
Fig. 14 zeigt eine Ansicht, in der eine herkömmliche Werkzeugeinspanneinrichtung teilweise im Schnitt dargestellt ist,
Fig. 15 zeigt eine vergrößerte Ausschnittsansicht, in der der Hauptabschnitt der Vorrichtung gemaß Fig. 14 in vollständig zusammengebautem Zustand dargestellt ist, und
Fig. 16 zeigt ein Ansicht, in der die Vorrichtung gemaß Fig. 15 im Schnitt gezeigt ist, wobei ein Hauptkörper in einem Einführungsabschnitt einer starken Zugkraft ausgesetzt ist.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Gemäß den Figuren 1 bis 3 weist eine Werkzeugeinspanneinrichtung eine Hauptwelle 1 eines Maschinenwerkzeugs und einen Einführungsabschnitt 2 auf. Die Hauptwelle 1 ist mit einem Einführungsloch 3 versehen, das offene und geschlossene Ende aufweist. Dieses Einführungsloch 3 ist an seiner offenen Seite mit einer konischen Oberfläche 4 versehen und weist an seiner geschlossenen Endseite eine zylindrische Oberfläche 5 auf, wobei die konische Oberfläche 4 dazu ausgelegt ist, als eine Aufnahmefläche für den Einführungsabschnitt 2 zu wirken. Zwei Kerben 6 sind in dem vorderen Endabschnitt der Hauptwelle 1 ausgebildet. Die innere Hälfte jeder Kerbe 6 ist so ausgelegt, daß sie als eine angepaßte Vertiefung bzw. Paßvertiefung 7 wirkt, damit ein Drehen des Einführungsabschnitts 2 relativ zu der Hauptwelle 1 verhindert wird, und die äußere Hälfte ist so ausgelegt, daß sie als eine Paßrille 8 für die Einführung von Sperrnägeln, die im weiteren Text beschrieben werden, wirkt. Die Hauptwelle 1 ist an ihrer äußeren seitlichen Oberfläche mit einer Eingriffsrille 9 versehen, die an die Paßrille 8 angrenzt, und es ist ein radial vorstehender Anschlag- bzw. Sperrflansch 10 zwischen der Eingriffsrille 9 und der vorderen Endfläche der Hauptwelle 1 gebildet.
Der Einführungsabschnitt 2 enthält im wesentlichen drei Elemente eines Hauptkörpers 15, ein ringförmiges Eingriffselement 16, das um den Hauptkörper 15 herum angeordnet ist, und ein ringförmiges Klemm- bzw. Klammerelement 17, das außerhalb des Elements 16 angeordnet ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das ringförmige Klemmelement 10 mit einem ringförmigen Verbindungselement 18 versehen, das im weiteren Text beschrieben wird. Der Hauptkörper 15 ist an seinem hinteren Endbereich mit einer Einführungsstange 20 versehen. Die Einführungsstange 20 ist mit einer konischen Stange 21 und einer zylindrischen Stange 21 ausgestattet, die an die konische Oberfläche 4 bzw. an die zylindrische Oberfläche 5 des Einfülrrungslochs 3 formmäßig anpaßbar bzw. angepaßt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die äußere Oberfläche der konischen Stange 21 als die vorstehend erwähnte Anschlagoberfläche für einen Anschlag an der Aufnahmefläche ausgebildet. Der Hauptkörper 15 ist an seinem vorderen Endbereich mit einer Werkzeugaufnahme bzw. Werkzeughalterung 23 versehen. Als ein Beispiel für diese Werkzeughalterung 23 wird eine Spannzange eingesetzt. Die Spannzange ist in bekannter Weise aufgebaut und weist einen Spannzangeneinsatz 24, eine Befestigungskappe 21, die sich in kämmendem Eingriff mit einem mit Gewinde versehenen Abschnitt 26 an dem Hauptkörper 15 befindet, und eine Kombination aus einem ringförmigen Verbindungselement 27 und Kugeln 28 für die Verbindung der Befestigungskappe mit dem Spannzangeneinsatz 24 auf. Der Hauptkörper 15 ist an seinem zwischenliegenden äußeren Abschnitt mit einem Flansch 30 versehen. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, bildet die vorderen Endfläche des Flansches 30 eine erste Aufnalhnewand 31 für die Aufnahme von Keilelementen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Flansch 30 mit einem Paar Einschnitten 32 an diametral entgegengesetzten Positionen versehen.
Das ringförmige Eingriffselement 16 ist an der inneren Oberfläche seines rückseitigen Endabschnitts mit Verriegelungs- bzw. Sperrnägeln 34 versehen. Die Sperrnägel 34 sind an zwei Positionen in Übereinstimmung mit den vorstehend erwähnten Paßrillen 8 versehen. Das ringförmige Eingriffselement 16 ist an der inneren Oberfläche seines vorderen Endbereichs mit einem inneren Flanschelement 35 versehen. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die rückseitige Oberfläche des Flanschelements 35 als eine zweite Aufnahmewand 36 für die Aufnahme von Keilelementen ausgebildet und ist der ersten Aufnahmewand 31 zugewandt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, vergrößert sich die Trennung bzw. der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Aufnahmewand mit einem sich vergrößernden radialen Abstand zu der Achse des Hauptkörpers 15. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine Anzahl von haltenden Löchern 37, die an die Aufnahmewand 36 angrenzen, in dem inneren Eingriffselement 16 ausgebildet, und es sind Keilelemente 38 in den oder nahe bei den haltenden Löchern 37 und in dem Raum zwischen den Aufnahmewänden 31 und 36 angeordnet. Harte Stahlkugeln werden als die Keilelemente 38 eingesetzt. Die Keilelemente 38 sind dazu ausgelegt, daß sie radial von der Achse des Hauptkörpers 15 wegbewegbar sind, wobei die haltenden Löcher als Aufnahmeräume dienen. Die Keilelemente 38 können auch jede andere beliebige Form wie etwa die Form von Rollen oder Walzen aufweisen, vorausgesetzt, daß die Form für eine radiale Bewegung der Keilelemente 38 geeignet ist. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das ringförmige Eingriffselement 16 an seinen beiden Positionen mit jeweiligen Ausnehmungen oder Einschnitten 39 versehen, die den vorstehend erwähnten Ausnehmungen oder Einschnitten 32 entsprechen.
Diejenige innere Oberfläche des ringförmigen Klemmelements 17, die dazu dient, den haltenden Löchern 37 zugewendet zu sein, ist zulaufend ausgebildet und bildet eine geneigte oder verkippte Stoß- bzw. Schubfläche 41 für ein radiales Drücken der Keilelemente 38. Das vorstehend erwähnte ringförmige Verbindungselement 18 ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 an dem ringförmigen Klemmelement 17 mittels Schrauben 43 befestigt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das ringförmige Verbindungselement 18 mit zwei vorspringenden Stücken 44 versehen, die durch die Einschnitte 39 und 32 in Richtung zu der Einführungsstange 20 des Hauptkörpers 15 vorstehen.
Nachfolgend wird eine Konstruktion beschrieben, die dazu ausgelegt ist, das ringförmige Eingriffselement 16 und das ringförmige Klammerelement 17 in Richtung zu der Einführungsstange 20 vorzuspannen. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist ein Federsitz 46 an der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers 15 vorgesehen und wird durch einen Anschlag 47 positioniert, der an dem Hauptkörper 15 befestigt ist. Ein Druckfeder 48 ist zwischen den Federsitz 46 und das Flanschelement 35 in dem ringförmigen Eingriffselement 16 eingebracht. Weiterhin ist eine Druckfeder 49, die stärker ist als die Feder 48, zwischen den Federsitz 46 und einen Federsitz 50 eingebracht, der an dem ringförmigen Verbindungselement 18 vorgesehen ist.
Im folgenden wird beschrieben, wie die Werkzeugeinspanneinrichtung mit dem vorstehend erläuterten Aufbau zu benutzen ist. Zunächst wird ein Werkzeug wie etwa ein Schaftfräser 51 vorab in der Werkzeughalterung 23 befestigt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Nachfolgend wird die Einführungsstange 20 in das Einführungsloch 3 ausgehend von der Position der Stange 20, die in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, in diejenige Position gebracht, die in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, und es wird die konische Stange 21 in Kontakt mit der konischen Oberfläche 4 gebracht. In diesem Fall ist die winkelmäßige Position des Einführungsabschnitts 2 relativ zu der Hauptwelle 1 festgelegt, so daß sich die Sperrnägel 34 durch die Paßrillen 8 hindurch bewegen können. Wenn der Einführungsabschnitt 2 auf diese Weise in das Loch 3 eingebracht ist, liegen die rückseitigen Endflächen der vorstehenden Stücke 44 an der vorderen Endfläche 1a von der Hauptwelle 1 an, die Feder 49 ist zusammengedrückt, das ringförmige Klemmelement 17 ist relativ zu dem Hauptkörper 15 in Richtung zu der Werkzeughalterung 23 verlagert, und es ist die einen großen Radius aufweisende Seite der Schuboberfläche 41 den Keilelementen 48 zugewandt. Nachfolgend wird der Einführungsabschnitt 2 relativ zu der Hauptwelle 1 in der Uhrzeigerrichtung oder in der Gegenuhrzeigerrichtung um 90 Grad gedreht. Die vorstehenden Stücke 44 werden dann durch die Vorspannkraft der Feder 49 dazu veranlaßt, mit den Paßvertiefungen 7 in Eingriff zu treten, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, und es wird demzufolge der Einführungsabschnitt 2 daran gehindert, sich relativ zu der Hauptwelle 1 zu drehen. Das ringförmige Klemmelement 17 wird in seine Position, die in Fig. 6 gezeigt ist, durch die Kraft der Feder 49 bewegt, und es drückt die Schuboberfläche 44 die Keilelemente 38 in Richtung zu dem Bodenabschnitt des Raums zwischen der ersten Aufnahmewand 31 und der zweiten Aufnahmewand 36, wie es Fig. 10 gezeigt ist. Als Ergebnis befinden sich die Sperrnägel 34 mit der rückseitigen Endfläche 10a des Anschlagflansches 10 in Eingriff, und es ist der Einführungsabschnitt 2 an der Hauptwelle 1 befestigt.
Im weiteren Text wird der Arbeitsvorgang aus dem Zustand, der in Fig. 4 gezeigt ist, zu dem in Fig. 6 gezeigten Zustand in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 10 erläutert. Zunächst wird gemäß Fig. 8 das ringförmige Eingriffselement 16 durch die Vorspannkraft der Feder 48 in die Richtung gedrückt, die durch einen Pfeil 53 bezeichnet ist, und es werden die Sperrnägel 34 von der Endfläche 10a entfernt gehalten. Zu diesem Zeitpunkt werden die Keilelemente 38 durch die Aufnahmewände 39 und 36, die einen Raum mit einem Querschnitt in der Form eines V definieren, radial nach außen gedrückt. In diesem Zustand liegen die vorstehend erwähnten vorstehenden Stücke 44 an den Paßvertiefungen 7 an, was dazu führt, daß die Vorspannkraft der Feder 49 auf das ringförmige Klemmelement 17 ausgeübt wird, und dieses Element damit beginnt, sich aus seiner Position, die in Fig. 8 gezeigt ist, in der Richtung zu bewegen, die durch einen Pfeil 54 bezeichnet ist. Die Schuboberfläche 41 des ringförmigen Klemmelements 17 beginnt damit, die Keilelemente 38 radial in Richtung zu dem Bodenabschnitt des Raums zwischen den Aufnahmewänden 31 und 36 zu drücken, wie es in Fig. 9 gezeigt ist. Das ringförmige Eingriffselement 16 wird durch die gedrückten Keilelemte 38 entgegen der durch die Feder 48 ausgeübten Vorspannkraft in der Richtung bewegt, die durch einen Pfeil 56 bezeichnet ist, und es nähern sich die Spermägel 34 der Endfläche 10a an. Wenn die Keilelemente 38 noch tiefer gedrückt werden, schlagen die Spermägel 34 an der Endfläche 10a an, das ringförmige Klemmelement 17, das ringförmige Eingriffselement 16 und die Keilelemte 38 beenden ihre Bewegung, und der Eingriffsabschnitt 2 wird relativ zu der Hauptwelle 1 festgelegt.
Die Hauptwelle 1 mit dem daran angebrachten Werkzeug 41 wird in einer bekannten Weise gedreht und es wird durch das Werkzeug 41 eine maschinelle Bearbeitung an einem Werkstück durchgeführt. Selbst wenn auf das Werkzeug 41 und auf den Hauptkörper 15 eine Zugkraft durch das Werkstück in der Richtung, die in Fig. 10 mit einem Pfeil 57 bezeichnet ist, in dem Fall dieser maschinellen Schneidbearbeitung ausgeübt wird, wird die Hauptwelle 1 durch die nachstehend beschriebene Folge von Abläufen zuverlässig daran gehindert, sich in dieser Richtung zu bewegen. Wenn die Kraft in der Richtung des Pfeils 57 auf den Hauptkörper 15 ausgeübt wird, wird die Kraft nämlich über die erste Aufnahmewand 31 auf die Keilelemente 38 als eine Kraft ausgeübt, die ein Herausdrücken derselben in der radialen Richtung (in der nach oben gerichteten Richtung gemäß Fig. 10) hervorzurufen versucht. Da das ringförmige Klemmelement 17 jedoch durch die Feder 49 in der Richtung des Pfeils 54 vorgespannt wird und darüber hinaus die Schuboberfläche 41 eine sanfte Neigung bildet, werden die Keilelemente 38 zuverlässig daran gehindert, radial nach außen gedrückt zu werden. Demzufolge wird die Zugkraft durch die Keilelemente 38 auf die zweite Aufnahmewand 36 ausgeübt. Da die Spermägel 34, die einstückig mit dem ringförmigen Eingriffselement 16 ausgebildet sind, jedoch in festem Eingriff mit dem Anschlagflansch 10 stehen, bewegt sich dieses Element, auch wenn es mit der Wand 36 verbunden ist, nicht in der Richtung des Pfeils 57. Demzufolge wird der Hauptkörper 15 zuverlässig daran gehindert, sich in der Richtung des Pfeils 57 zu bewegen.
Je größer der Winkel β ist, den die Aufnahinewand 36 mit der Achse des Einführungsabschnitts 2 einschließt, oder je kleiner der Winkel ist, den die Schuboberfläche 41 mit der Achse einschließt, desto zuverlässiger werden die Keilelemente 38 daran gehindert, radial nach außen gedrückt zu werden, selbst wenn die Feder 49 nur eine schwache Vorspannkraft erzeugt, und es können die Elemente 38 eine stärkere Zugkraft tolerieren. Im Gegensatz hierzu kann der Hub, den das ringförmige Klemmelement 17 bei den Abläufen, die in den Figuren 18 gezeigt sind, zurückzulegen hat, um so kürzer sein, je kleiner der Winkel oder je größer der Winkel ist. Demgemäß ist es ratsam, die Werte der Winkel und in Abhängigkeit von den Einsatzzwecken und Arten von Werkzeugeinspanneinrichtungen festzulegen, und es beträgt der Winkel vorzugsweise 10 bis 20 Grad, wie z.B. 15 Grad, und der Winkel beträgt vorzugsweise 30 bis 60 Grad wie etwa 45 Grad, und zwar in dem Fall einer Werkzeugeinspanneinrichtung für den vorstehend erwähnten Bohrer und Schaftfräser als Beispiel.
Wenn das Werkzeug 51 in der Hauptwelle 1 abgenommen wird, wird zunächst das ringförmige Klemmelement 17 entgegen der von der Feder 49 ausgeübten Vorspannkraft in Richtung zu der Werkzeughalterung 23 herausgezogen. Die vorstehenden Stücke 44 treten aus den Paßvertietüngen 7 heraus. Nachfolgend wird der Einführabschnitt 2 relativ zu der Hauptwelle 1 um 90 Grad in Uhrzeigerrichtung oder in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht. Die Sperrnägel 34 gelangen dann zu den Passrillen 8. Die Einführungsstange 20 mit den Sperrnägeln, die den Paßrillen 8 zugewandt sind, wird aus dem Einführungsloch 20 herausgezogen, und es wird das Werkzeug 51 von der Hauptwelle 1 getrennt.
Als nächstes ist in Fig. 11 ein unterschiedliches Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem sowohl ein Einführungsloch 3e einer Welle 1e als auch eine Einführungsstange 20e eines Einführungsabschnitts 2e allein mit jeweiligen zylindrischen Abschnitten versehen sind, eine Endfläche 61 der Hauptwelle 1e nahe bei dem offenen Ende des Einführungslochs 3e eine Aufnahmefläche bildet, und eine seitliche Fläche 60 eines Flansches 30e eines Hauptkörpers 15e in einem Einführungsabschnitt 2e dazu ausgelegt ist, als eine Anschlagoberfläche zu wirken. In dieser Figur gezeigte Elemente, die die gleichen sind wie diejenigen bei den vorhergehenden Figuren oder die im Hinblick auf den Aufbau als äquivalent mit diesen anzusehen sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen Buchstaben e versehen, und es entfällt die Beschreibung dieser Elemente. (Gleiche oder äquivalente Elemente in den nachfolgenden Figuren sind in gleicher Weise mit den gleichen Bezugszeichen mit einem Buchstaben f oder g versehen, und es entfällt deren Erläuterung.)
Als nächstes ist in Fig. 12 ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem sowohl ein Einführungsloch 3f und eine Einführungsstange 20f allein mit jeweiligen zylindrischen Abschnitten in gleichartiger Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 versehen sind, eine Bodenfläche 63 des Einführungslochs 3f eine Aufnahmefläche bildet, und eine Endfläche 64 eines Einführungsabschnitts 2f eine Anschlagfläche bildet.
In Fig. 13 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei dem sowohl eine erste Aufnahmewand 31g als auch eine zweite Aufnahmewand 36g als verkippte oder geneigte Wände gemäß der Darstellung ausgebildet sind. Bei einem abgeänderten Ausführungsbeispiel kann die erste Aufnahmewand 31g als eine Wand ausgebildet sein, die die Achse eines Hauptkörpers 1g im rechten Winkel schneidet.
Wie vorstehend erläutert, werden mit der vorliegenden Erfindung die vorstehend genannten Aufgaben gelöst und die Wirkung erzielt, daß die Werkzeugeinspannvorrichtung das Werkzeug fest gegenüber einer Zugkraft halten kann, die auf das Werkzeug durch das Werkstück ausgeübt wird.

Claims

1. Werkzeugeinspannvorrichtung mit:

einer Hauptwelle (1) mit einem Einführungsloch (3) mit offenen und geschlossenen Enden, einer Aufnahmefläche (4) und einem Anschlagflansch (10) und einem Einführungsabschnitt (2) mit

a) einem Hauptkörper (15), der an seinem rückseitigen Ende mit einer Einführungsstange (20), die formmäßig an das Einführungsloch (3) anpaßbar ist, und an seinem vorderen Ende mit einer Werkzeughalterung (23) mit einer Anschlagoberfläche (21) versehen ist, die für den Anschlag an der Aufnahmefläche (4) ausgelegt ist, wenn die Einführungsstange (20) in das Einführungsloch eingebracht ist,

b) einem ringförmigen Eingriffselement (16), das um den Hauptkörper (15) herum angeordnet ist und mit Sperrnägeln (34) ausgebildet ist, die dazu ausgelegt sind, das ringförmige Eingriffselement (16) in Eingriff mit dem Anschlagflansch (10) zu bringen, wenn die Anschlagoberfläche (21) an der Aufnahmefläche (4) anliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper weiterhin eine erste Aufnahmewand (31) aufweist, die an der Außenoberfläche des Hauptkörpers (15) ausgebildet und in Richtung zu der Werkzeughalterung (23) gerichtet ist, wobei das ringförmige Eingriffselement weiterhin Haltelöcher (37) aufweist und mit einer zweiten Aufnahmewand (36) versehen ist, die der ersten Aufnahmewand (31) zugewandt ist, wobei sich die Trennung bzw. der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Aufnahmewand mit sich vergrößemdem radialen Abstand zu der Achse des Hauptkörpers vergrößert, und der Einführungsabschnitt weiterhin aufweist

c) Keilelemente (38), die zwischen den Aufnahmewänden angeordnet und für eine radiale Bewegung relativ zu der Achse des Hauptkörpers (15) ausgelegt sind, wobei die Haltelöcher (37) als Rückzugsräume dienen, und

d) ein ringförmiges Klammerelement (17), das außerhalb des ringförmigen Eingriffselements (16) angeordnet ist, für eine Bewegung in der axialen Richtung des Hauptkörpers (15) ausgelegt ist, an seiner inneren Oberfläche, die den Keilelementen (38) zugewandt ist, mit einer geneigten Schubfläche (41) versehen ist und in der axialen Richtung vorgespannt ist, um zu erreichen, daß die Schubfläche radial in die Keilelemente gedrückt wird.

2. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einführungsloch (3) und die Einführungsstange (20) mit formmäßig angepaßten konischen Abschnitten ausgebildet sind und die Innenoberfläche (4) des Lechs und die Außenoberfläche (21) der Stange jeweils die Aufnahmefläche bzw. die Anschlagoberfläche bilden.

3. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einführungsloch (3) allein mit einem zylindrischen Abschnitt ausgestaltet ist und die vordere Endoberfläche der Hauptwelle (1) nahe dem offenen Ende des Einführungslochs die Aufnahmefläche bildet.

4. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Einführungsloch (3) mit einem zylindrischen Abschnitt ausgebildet ist und die bodenseitige Fläche des Einführungslochs die Aufnahmefläche bildet.

5. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Keilelemente sphärische Körper (38) sind.

6. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem Passvertiefungen (7) in der Hauptwelle (1) um das offene Ende des Einführungslochs (3) herum ausgebildet sind, das ringförmige Klammerelement (17) in dem Einführungsabschnitt (2) in Richtung zu der Einführungsstange (20) in dem Hauptkörper (15) vorgespannt ist, und das ringförmige Klammerelement (17) mit vorstehenden Teilen (44) versehen ist, die für den Eingriff mit den Passvertiefungen (7) ausgelegt sind, wenn die Sperrnägel (34) mit dem Anschlagflansch (10) in Eingriff stehen.