DE69617521T2

DE69617521T2 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE69617521T2
Application number: DE69617521T
Authority: DE
Inventors: Yaron Eizen; Amir Satran
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: JPH08309611A; ZA963681B; AR001913A1; DE742065T1; US5800098A; EP0742065B1; EP0742065A3; CA2176307A1; BR9602225A; ES2097722T1; IL113698A; JP3670392B2; KR100415526B1; DE69617521D1; PL314161A1; IL113698A0; SG68582A1; CZ132596A3; ATE209990T1; AU5213296A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein zusammengesetzzes Werkzeug mit zwei oder mehr Komponenten, die lösbar miteinander verbunden sind. Die Erfindung betrifft insbesondere ein modulares, rotierendes zusammengesetztes Schneidwerkzeug, in dem Komponenten derart miteinander verbunden sind, daß ein Drehmoment von einer Komponente zu einer anderen übertragen werden kann.
Ein typisches rotierendes zusammengesetztes Schneidwerkzeug des vorstehend erwähnten Typs weist mindestens ein Schneidwerkzeugmodul und einen Werkzeughalter auf, und kann außerdem ein dazwischen angeordnetes Verlängerungsmodul aufweisen. Der Werkzeughalter weist an seinem einen Ende einen Adapterabschnitt auf, mit dem das Schneid- oder das Verlängerungsmodul verbunden ist, und an einem anderen Ende einen Dorn oder Schaft, der dazu geeignet ist, auf einer Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine montiert zu werden. Die Verbindung oder Kupplung zwischen den Komponenten des zusammengesetzten Werkzeugs muß dazu geeignet sein, während durch eine relative Drehbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ausgeführter maschineller Bearbeitungen das Drehmoment vom Werkzeughalter auf das damit verbundene Modul sowie von einem Modul zu einem anderen zu übertragen, wobei die Verbindung ausreichend starr und fest sein muß, um die mit der Bearbeitung verbundenen Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen. Außerdem muß durch die Verbindung oder Kupplung eine exakte wechselseitige koaxiale Ausrichtung der Komponenten relativ zueinander und bezüglich einer Mitteldrehachse des Werkzeugs bereitgestellt werden.
Bekannte zusammengesetzte Elemente des vorstehend beschriebenen Typs sind z. B. Zapfenantriebssysteme, die beispielsweise in British Standard BS 122, Teil 5, 1978 definiert sind, wobei die Komponenten durch Zapfenverbindungen verbunden sind.
Es sind auch beispielsweise in der CA-A-2103071 dargestellte zusammengesetzte Fräswerkzeuge bekannt, wobei die Verbindung zwischen einer am vorderen Ende angeordneten auswechselbaren Komponente oder einer Zwischenkomponente und einem Basishalter durch Stifte oder Bolzen hergestellt wird, die von der Komponente hervorstehen, um mit entsprechenden Öffnungen im Basishalter in Eingriff gebracht zu werden.
Diese zusammengesetzten Elemente bzw. Werkzeuge sind jedoch hinsichtlich ihres aufgrund der kleinen Querschnittsfläche ihrer drehmomentübertragenden Elemente begrenzten Kraftübertragungsvermögens nachteilig.
In den US-Patenten Nr. 4834597 und 4934883 wird ein zusammengesetztes Schneidwerkzeug zur Verwendung mit Fräs- und Bohrwerkzeugen beschrieben, das ein Schneidwerkzeug mit einem konischen Vorsprung und einen Wekzeughalter mit einer konischen Vertiefung aufweist, die dazu geeignet ist, den Vorsprung aufzunehmen. Die zusammenwirkenden Flächen der Vertiefung und des Vorsprungs haben eine nicht-kreisförmige Querschnittsform, so daß die Komponenten des zusammengesetzten Werkzeugs sich nicht relativ zueinander drehen können. Das zusammengesetzte Werkzeug weist ferner eine Einrichtung zum Zusammenklemmen der Elemente auf. In diesem zusammengesetzten Werkzeug kann der Kontakt zwischen den zusammenwirkenden konischen Flächen irgendwo entlang ihrer Erzeugenden stattfinden, so daß die tatsächlichen Kontaktbereiche zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Komponenten und damit die Verteilung der während einer Bearbeitung erzeugten Klemmkräfte nicht exakt vorausbestimmbar sind. Daher muß, um eine starre bzw. feste Verbindung zwischen den Komponenten zu gewährleisten, die Kontaktlänge zwischen den Komponenten in einer axialen Richtung erweitert sein. Weil rotierende Fräswerkzeuge jedoch Nuten aufweisen, ist die Verwendung eines solchen erweiterten Vorsprungs jedoch sehr nachteilig, weil durch das Vorhandensein solcher Nuten der zum Aufnehmen des Vorsprungs zur Verfügung stehende Raum erheblich begrenzt ist. Außerdem scheint die Herstellung solcher Komponenten mit einer häufig erforderlichen relativ hohen Genauigkeit ziemlich teuer zu sein.
In der WO-A-94/19132 ist ein zusammengesetztes Werkzeug zur Verwendung mit rotierenden Schneidwerkzeugen beschrieben, durch das die meisten der vorstehenden Nachteile eliminiert werden. Das zusammengesetzte Werkzeug weist eine erste und eine zweite Komponente auf, die dazu geeignet sind, koaxial miteinander verbunden zu werden, so daß sie eine gemeinsame Längsachse aufweisen und ein auf die erste Komponente übertragenes Moment auf die zweite Komponente übertragen wird. Die Komponenten weisen ineinanderpassende männliche und weibliche Kupplungselemente auf, die jeweils drehmomentübertragende Arme aufweisen, die sich bezüglich der Längsachse im allgemeinen radial erstrecken, und eine Zentrier- und Ausrichtungseinrichtung, die alle miteinander in Eingriff gebracht werden, wenn die Komponenten durch eine Klemmeinrichtung zusammengeklemmt werden. Jeder drehmomentübertragende Arm weist eine im allgemeinen symmetrische Form und Seitenwände auf, die derart konkav gekrümmt sind, daß eine zwischen einem Paar Seitenwände der Arme des männlichen und des weiblichen Kupplungselements bei ihrem relativen Drehversatz um die Längsachse gebildete Kontaktlinie in der Nähe von von der Achse entfernten Endabschnitten der Arme endet, wobei die Konfiguration der Arme derart ist, daß ein Druckwinkel, der an einem Punkt der Kontaktlinie erhalten wird, an dem der Kontakt zwischen den Seitenwänden endet, im Vergleich zu Druckwinkeln, die in den vorstehend diskutierten bekannten Systeme erhalten werden, wesentlich kleiner ist.
Weil der Druckwinkel relativ klein ist, kann die Belastbarkeit des zusammengesetzten Werkzeugs wesentlich erhöht werden. Außerdem findet der Kontakt zwischen den Kupplungselementen aufgrund der spezifischen Geometrie der Seitenwände der drehmomentübertragenden Arme in einem vorgegebenen Bereich statt, so daß ein größeres Drehmoment übertragen werden kann, wodurch eine relativ kompakte Struktur erhalten werden kann.
Durch die symmetrische Konstruktion der drehmomentübertragenden Arme, die konkave Seitenwände aufweisen, gilt: je kleiner der Druckwinkel ist, desto größer ist die Konvergenz der Seitenwände zur Längsachse hin gerichtet und desto schwächer ist die Armstruktur.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zusammengesetztes Werkzeug bereitzustellen, in dem eine Anordnung zum Übertragen eines Drehmoments zwischen Komponenten ermöglicht, daß ein kleiner Druckwinkel erhalten wird, wobei die Struktur der Komponenten wesentlich verstärkt ist, und insbesondere ein zusammengesetztes Werkzeug mit einer kompakten und festen bzw. stabilen Kupplungsanordnung, die zur Verwendung mit kleinformatigen rotierenden Schneidwerkzeugen besonders geeignet ist.
Erfindungsgemäß wird ein zusammengesetztes Werkzeug mit einer ersten und einer zweiten Werkzeugeinheit bereitgestellt, die ineinanderpassende männliche und weibliche Kupplungselemente aufweisen, die dazu geeignet sind, koaxial miteinander verbunden zu werden, so daß sie eine gemeinsame Längsachse aufweisen, wodurch ein auf die zweite Einheit übertragenes Moment auf die erste Einheit übertragen wird; wobei jedes Kupplungselement eine drehmomentübertragende Komponente mit einem Mittelabschnitt mit einer radialen Abmessung aufweist, die durch einen Radius eines darin eingeschriebenen Kreises definiert ist, und mindestens einen Arm, der sich vom Mittelabschnitt zum Umfang oder Rand des entsprechenden Kupplungselements erstreckt, wobei der mindestens eine Arm eine dem Mittelabschnitt entsprechende asymmetrische Form aufweist; wobei die Arme des männlichen und des weiblichen Kupplungselements erste Seitenwände aufweisen, entlang denen die Kupplungselemente im wesentlichen miteinander in Kontakt stehen, und zweite Seitenwände, zwischen denen ein Zwischenraum bereitgestellt wird, wobei die ersten Wände mindestens an ihren Kontaktbereichen bezüglich der Längsachse im wesentlichen radial ausgerichtet sind; wobei die zweite Seitenwand des mindestens einen Arms mindestens des männlichen Kupplungselements so ausgerichtet ist, daß eine von der Längsachse gezeichnete Normale dazu nicht kürzer ist als der Radius des in den Mittelabschnitt des männlichen Kupplungselements eingeschriebenen Kreises; und wobei die gesamte zweite Wand jedes Arms sich bezüglich des entsprechenden Mittelabschnitts im wesentlichen tangential erstreckt.
Daher ist die erste Seitenwand des drehmomentübertragenden Arms des männlichen Kupplungselements im wesentlichen zur Längsachse hin ausgerichtet, und die zweite Seitenwand ist im wesentlichen seitlich davon ausgerichtet, wodurch die Armstruktur verstärkt wird.
Wenn die ersten Seitenwände der Arme des männlichen und des weiblichen Kupplungselements wie vorstehend erwähnt ausgerichtet sind, ist der dazwischen bereitgestellte Kontaktbereich im wesentlichen radial nach außen ausgerichtet und endet an einer von der Längsachse entfernten Kontaktlinie. Ein Winkel zwischen einer Ebene, die an einem Punkt auf der Kontaktlinie tangential zum Kontaktbereich verläuft, und einer radialen Ebene, die sich durch den Punkt und durch die Längsachse erstreckt, ist als Druckwinkel bekannt. Vorzugsweise sind die ersten Seitenwände so ausgerichtet, daß der Druckwinkel im wesentlichen im Bereich von -10º bis +10º liegt. Der Druckwinkel beträgt bevorzugter 0º.
Die ersten Seitenwände der Arme können insbesondere in ihrem Kontaktbereich planar oder gekrümmt sein. Wenn die ersten Seitenwände im Kontaktbereich koplanar sind oder die gleiche Krümmung aufweisen, können ausgeübte Belastungen entlang einer relativ großen Fläche verteilt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das männliche Kupplungselement einen Zentriervorsprung in der Form eines Rotationskörpers auf, der dazu geeignet ist, mit einer entsprechenden, im weiblichen Kupplungselement ausgebildeten Zentrieröffnung in eine Gleitsitzbeziehung gebracht zu werden, wodurch das männliche und das weibliche Kupplungselements miteinander ausgerichtet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Kupplungselement zwei entgegengesetzt angeordnete Arme auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zusammengesetzte Werkzeug ein rotierendes Werkzeug, dessen gemeinsame Längsachse auch als Drehachse dient, wobei die Werkzeugeinheiten derart koaxial miteinander verbunden sind, daß ein auf eine erste Einheit übertragenes Drehmoment von diesem auf die zweite Einheit übertragen wird, wobei die asymmetrisch konfigurierten Arme entsprechend der Drehrichtung des zusammengesetzten Werkzeugs ausgerichtet sind.
Daher kann, wenn die drehmomentübertragenden Arme der Kupplungselemente erfindungsgemäß asymmetrisch konfiguriert sind, der Druckwinkel im wesentlichen etwa 0º betragen, wodurch die Kontaktdruckreaktionskraft während der Drehmomentübertragung maximal ausgenutzt werden kann, um ein zusammengesetztes Werkzeug mit einer maximal belastbaren Kupplungsanordnung zu erhalten. Wenn das zu übertragende Drehmoment begrenzt ist, kann eine kleinformatigere, kompaktere Kupplungsanordnung konstruiert werden, die insbesondere für modulare Werkzeuge mit kleinen Durchmessern geeignet ist. Andererseits kann durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung in einem Werkzeug mit festen Abmessungen ein Drehmoment übertragen werden, das im Vergleich zu bekannten Kupplungsanordnungen mit im wesentlichen den gleichen Abmessungen relativ groß ist.
Zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung, und um darzustellen, wie diese in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen; es zeigen:
Fig. 1a und 1b perspektivische Explosionsansichten eines erfindungsgemäßen rotierenden zusammengesetzten Fräswerkzeugs;
Fig. 2 eine Seitenansicht des in den Fig. 1a und 1b dargestellten zusammengesetzten Werkzeugs teilweise im Querschnitt im zusammengesetzten Zustand mit einem integral ausgebildeten Werkzeughalterschaft;
Fig. 3 eine Querschnittansicht des in Fig. 2 dargestellten zusammengesetzten Werkzeugs entlang der Linie III- III; und
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des in Fig. 3 dargestellten zusammengesetzten Werkzeugs.
Die Fig. 1a, 1b und 2 zeigen ein rotierendes Fräswerkzeug 1 mit einer Längsachse A und mit modularen Fräswerkzeugeinheiten 2a und 2b, die dazu geeignet sind, miteinander und mit einer Fräswerkzeugadaptereinheit 3 verbunden zu werden, die an einem vorderen Ende eines Werkzeughalterschafts 4 ausgebildet ist, der dazu geeignet ist, mit einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschinenantriebsspindel verbunden zu werden.
Wie dargestellt, weisen die Fräswerkzeugeinheiten 2a, 2b und 3 spiralförmig verlaufende Spannutenabschnite 5a, 5b und 5c auf, die, wenn die Einheiten miteinander verbunden sind, eine sich kontinuierlich erstreckende spiralförmige Spannut 5 bilden. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das Fräswerkzeug zwei verlängerte Spannuten 5 auf; zur einfacheren Darstellung ist in den Fig. 1a und 1b jedoch nur eine solche Spannut dargestellt.
Jede Fräswerkzeugeinheit 2a, 2b, 3 weist an ihrem Spannutenabschnitt Einsatzaufnahmetaschen auf, die Schneideinsätze 6 tragen, die in einem spiralförmigen Muster aufeinanderfolgend angeordnet sind, so daß, wenn die Einheiten miteinander verbunden sind, die Schneideinsätze eine kontinuierliche, sich am Umfang erstreckende Schneidkante bilden.
Die vordere und die mittlere Fräswerkzeugeinheit 2b und 2a sind auf die gleiche Weise miteinander verbunden wie die Zwischeneinheit 2a an der Adaptereinheit 3 verbunden ist. Daher wird nachstehend nur die Struktur der letztgenannten Kupplung oder Verbindung beschrieben.
Wie in den Fig. 1b und 2 dargestellt, weist die Zwischeneinheit 2a ein von einer unteren Fläche davon hervorstehendes männliches Kupplungselement 7 auf. Das männliche Kupplungselement 7 hat eine stufenförmige Konfiguration mit einer männlichen drehmomentübertragenden Komponente 9 und einer davon mittig hervorstehenden männlichen Zentrierkomponente 10. Wie dargestellt, weist die männliche drehmomentübertragende Komponente 9 einen Mittelabschnitt 11 und zwei entgegengesetzt angeordnete Arme 12 auf, die in den Mittelabschnitt 11 übergehen und sich zu einem am Umfang der Fräswerkzeugeinheit 2a angeordneten Endabschnitt 13 der Arme erstrecken.
Wie in den Fig. 1a und 2 dargestellt ist, weist die Adaptereinheit 3 ein durch eine Vertiefung in einer vorderen Fläche 18 der Einheit 3 gebildetes weibliches Kupplungselement 17 auf, wobei die Vertiefung bezüglich der Form dem männlichen Kupplungselement 7 entspricht und dazu geeignet ist dieses aufzunehmen. Daher weist die Vertiefung eine weibliche drehmomentübertragende Komponente 19 und eine zylindrische Mittelbohrung 20 auf. Die weibliche Komponente 19 weist einen Mittelabschnitt 11' und zwei entgegengesetzt angeordnete vertiefte Arme 12' auf, die in den Mittelabschnitt 11' übergehen und sich zu einem Endabschnitt 13' der Arme an einem Umfang der Adaptereinheit 3 hin erstrecken.
Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die Fräswerkzeugeinheiten 2a und 3 durch die zylindrische Zentrier- und Ausrichtungskomponente 10 des männlichen Kupplungselements 7 und die Ausrichtungsöffnung 20 des weiblichen Kupplungselements 17 zentriert und koaxial ausgerichtet. Die Fräswerkzeugeinheit 2a weist eine mittig angeordnete Öffnung 23 auf, die eine Klemmschraube 24 aufnimmt (von der nur ein Teil dargestellt ist), wobei das untere Ende der Klemmschraube in ein in der Adaptereinheit 3 ausgebildetes entsprechendes Gewindeloch 23' eingeschraubt ist.
Fig. 3 zeigt Querschnittsformen des männlichen und des weiblichen Kupplungselements 7 bzw. 17 und die Weise, auf die ihre Arme 12 und 12' aneinander anliegen, wenn die Fräswerkzeugeinheiten 2a und 3 durch die Klemmschraube 24 fest miteinander verbunden sind.
Wie dargestellt ist, sind der Mittelabschnitt 11 der männlichen Komponente 9 und der entsprechende Mittelabschnitt 11' der weiblichen Komponente 10 bezüglich der Achse A symetrisch angeordnet. Die Mittelabschnitte 11 und 11' weisen darin eingeschriebene imaginäre Kreise C und C' mit einem gemeinsamen Mittelpunkt auf der Achse A des zusammengesetzten Werkzeugs auf.
Die Arme 12 der männlichen Komponente 9 und die vertieften Arme 12' der weiblichen Komponente 19 weisen eine der Drehrichtung des zusammengesetzten Werkzeugs entsprechende asymmetrische Form auf. Die Arme 12 und 12' weisen eine erste bzw. eine zweite Seitenwand 25, 25' auf, entlang denen die Arme miteinander in Kontakt stehen, und zweite Seitenwände 26, 26', zwischen denen ein Zwischenraum bereitgestellt wird. Der Zwischenraum erstreckt sich außerdem zwischen den Endabschnitten 13 und 13' der Arme.
Die ersten Seitenwände 25 und 25' sind bezüglich der Längsachse A im allgemeinen radial ausgerichtet und gehen über konkave Übergangsabschnitte 28 und 28' glatt in die entsprechenden Mittelabschnitte 11 und 11' über. Die zweiten Seitenwände 26 und 26' sind im allgemeinen quer zur Längsachse A ausgerichtet und gehen über konvexe Zwischenabschnitte 29, 29' der Mittelabschnitte 11 und 11' in die konkaven Übergangsabschnitte 28, 28' über.
Die zweiten Seitenwände 26 und 26' sind so angeordnet, daß von der Achse A gezeichnete Normalen N und N' dazu nicht kürzer sind als die entsprechenden Radien R und R' der in die entsprechenden Mittelabschnitte 11 und 11' eingeschriebenen Kreise. Dadurch werden die zweiten Wände wesentlich verstärkt. Vorzugsweise sind die zweiten Seitenwände bezüglich den entsprechenden eingeschriebenen Kreisen C und C' im wesentlichen tangential ausgerichtet, wodurch Belastungskonzentrationen an den Übergangsbereichen vermeidbar sind.
Wie dargestellt, gehen die ersten und die zweiten Seitenwände der Arme 12 und 12' über bogenförmige Eckenabschnitte 27, 27' in die entsprechenden Endabschnitte 13, 13' der Arme über. Die in der Nähe der ersten Seitenwände 25 und 25' angeordneten Eckenabschnitte 27 und 27' haben verschiedene Radien, um einen Abstand dazwischen bereitzustellen und Punkte 30 festzulegen, an denen Kontaktbereiche 35 zwischen den ersten Seitenwänden 25 und 25' enden.
Die Kontaktbereiche 35 der ersten Seitenwände 25 und 25' sind im wesentlichen planar und liegen in einer Ebene T, die mit einer diametralen Ebene D, die sich durch die Achse A und durch die Punkte 30 erstreckt, an denen die Kontaktbereiche 35 enden, einen relativ kleinen Druckwinkel u definiert. Wenn nun die Verteilung der Reaktionskräfte betrachtet wird, d. h. des Druckvektors P, der normal zur Ebene T ausgerichtet ist und sich durch den Punkt 30 erstreckt, und des normal zur diametralen Ebene D ausgerichteten Kraftvektors F, ist klar, daß, wenn der Druckwinkel u etwa 0º beträgt, die Vektoren F und P tendentiell übereinstimmen, wodurch die nicht beitragende radiale Komponente V der Kraft wesentlich reduziert und das durch das Produkt aus der Kraft F und dem Abstand zwischen dem Punkt 30 und der Achse A definierte Reaktionsdrehmoment erhöht wird. Daher liegt der Druckwinkel u vorzugsweise im Bereich von -10º bis +10º und beträgt bevorzugter 0º.
Es hat sich gezeigt, daß, wenn der Druckwinkel u in diesem Bereich liegt, die Fähigkeit der Kupplung, der erforderlichen ausgeübten Kraft zu widerstehen, bereitgestellt werden kann, auch wenn die Höhe h (vergl. Fig. 2) der Arme 12 und 12' wesentlich reduziert wird. Eine solche Reduktion ist hochgradig gewünscht, wenn das zusammengesetzte Werkzeug miniaturisiert werden muß. Daher ist beispielsweise, um einer Kraft F der gleichen Größe zu widerstehen, für das in BS 122, Teil 5, 1978 definierte herkömmliche Zapfenantriebssystem mit einer Mittelbohrung mit einem Standarddurchmesser von 22 mm, das durch einen Druckwinkel u = 16º definiert ist, eine Armhöhe h = 6 mm erforderlich, während das erfindungsgemäße zusammengesetzte Werkzeug, das durch einen Druckwinkel u = 6º definiert ist und eine Ausrichtungsöffnung mit dem gleichen Durchmesser aufweist, Arme mit einer Höhe h = 4 mm aufweisen kann. Außerdem ist bei einem Druckwinkel u = 6º die radiale Komponente V der Kraft dreimal kleiner als bei einem Druckwinkel u = 16º.
Außer daß ein reduzierter Druckwinkel u bereitgestellt wird, wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion darüber hinaus auch gewährleistet, daß die Kontaktbereiche, und insbesondere deren äußerste Enden, maximal von der Drehachse entfernt sind, wodurch die Länge des Momentarms vergrößert wird, so daß das übertragene Drehmoment wesentlich erhöht werden kann.
Obwohl in dem zusammengesetzten Werkzeug der Fig. 1a, 1b, 2 und 3 dargestellt ist, daß das männliche und das weibliches Kupplungselement zwei Arme aufweisen, kann die Erfindung gleichermaßen auch auf einen Fall angewendet werden, in dem die zusammenpassenden drehmomentübertragenden Komponenten eine andere Anzahl von Armen aufweisen, d. h. mehr als zwei Arme oder nur einen Arm, wie in Fig. 4 dargestellt, wobei der letztgenannte Fall insbesondere für ein rotierendes Werkzeug mit extrem kleinen Abmessungen geeignet ist.
Außerdem ist es, obwohl im spezifisch dargestellten zusammengesetzten Werkzeug die ersten Seitenwände 25 und 25' des männlichen und des weiblichen Kupplungselements mindestens an ihren Kontaktbereichen im wesentlichen planar sind, möglich, daß eine oder beide der in Kontakt stehenden ersten Seitenwände 25 und 25' kontinuierlich gekrümmt sind, wobei die Krümmungsradien gleich oder verschieden sein können. Daher zeigt Fig. 4 ein männliches und ein weibliches Kupplungselement 7a und 17a mit gekrümmten ersten Seitenwänden 25a und 25a drehmomentübertragender Arme 12a und 12a, wobei eine Seitenwand ineinandergesetzt in der anderen angeordnet ist.
Obwohl die beschriebenen Mittelabschnitte 11 und 11' als zylindrische Abschnitte dargestellt sind, können sie tatsächlich eine für die spezifische Anwendung der vorliegenden Erfindung geeignete andere Konfiguration aufweisen.
Obwohl im spezifischen dargestellten Beispiel dargestellt ist, daß das zusammengesetzte Werkzeug sich spiralförmig erstreckende Spannuten aufweist, ist die Erfindung gleichermaßen auf zusammengesetzte Elemente und Werkzeuge anwendbar, in denen solche Nuten nicht ausgebildet sind. Ähnlicherweise ist die Erfindung auch anwendbar, wenn das zusammengesetzte Werkzeug stationär angeordnet ist und beispielsweise für Drehbearbeitungen verwendet wird.
Die Zentrier- und Ausrichtungskomponente, die von den drehmomentübertragenden Komponenten hervorsteht, ist für Zentrier- und Ausrichtungszwecke vorgesehen. Unter bestimmten Umständen kann diese Komponente jedoch weggelassen werden, wobei die Ausrichtung durch eine Klemmschraube mit einem präzise gefertigten Schulterabschnitt und durch zusammenpassende präzise Bohrungen ausgeführt werden kann, die in jeweiligen Einheiten ausgebildet sind, die koaxial mit ihrer Ausrichtungsachse miteinander verbunden werden sollen.
Die Erfindung ist gleichermaßen anwendbar auf rotierende oder stationäre zusammengesetzte Werkzeuge mit nichtzylindrischen Schneidprofilen, d. h., bei denen die modularen Fräswerkzeugeinheiten, die ein Schneidprofil mit einer beliebigen Form aufweisen, mit einem herkömmlichen Werkzeughaltertyp verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung wurde spezifisch zur Verwendung mit einem aus zwei Komponenten bestehenden zusammengesetzten Werkzeug beschrieben, die Erfindung ist jedoch gleichermaßen anwendbar, wenn mehr modulare Einheiten koaxial verbunden werden müssen, z. B. um das zusammengesetzte Schneidwerkzeugs zu verlängern, wenn diese erforderlich ist. In jedem Fall kann jede Einheit eine drehmomentübertragende Kupplungseinrichtung aufweisen, die den vorstehend unter Bezug auf das Werkzeugkomponentensystem beschriebenen Kupplungseinrichtungen im wesentlichen ähnlich ist.

Claims

1. Werkzeuganordnung mit einer ersten und einer zweiten Werkzeuganordnungseinheit (2a, 3), die zusammenpassende männliche und weibliche Kupplungselemente (7, 17) aufweisen, die dazu geeignet sind, koaxial miteinander verbunden zu werden, so daß sie eine gemeinsame Längsachse aufweisen, wodurch ein auf die zweite Einheit (3) übertragenes Moment auf die erste Einheit (2a) übertragen wird;

wobei jedes Kupplungselement (7, 17) eine drehmomentübertragende Komponente (9, 19) mit einem Mittelabschnitt (11, 11') mit einer durch einen Radius (R, R') eines darin eingeschriebenen Kreises (C, C') definierten radialen Abmessung und mindestens einen Arm (12, 12') aufweist, der sich vom Mittelabschnitt (11, 11') zum Umfang des entsprechenden Kupplungselements (7, 17) erstreckt, wobei der mindestens eine Arm (12, 12') eine dem Mittelabschnitt entsprechende asymmetrische Form aufweist;

wobei die Arme (12, 12') des männlichen und des weiblichen Kupplungselements (7, 17) erste Seitenwände (25, 25'), entlang denen die Kupplungselemente im allgemeinen in Kontakt stehen, und zweite Seitenwände (26, 26') aufweisen, zwischen denen ein Zwischenraum bereitgestellt wird, wobei die ersten Wände (25, 25') mindestens an ihren Kontaktbereichen (35) bezüglich der Längsachse im wesentlichen radial ausgerichtet sind;

wobei die zweite Seitenwand (26) des mindestens einen Arms (12) mindestens des männlichen Kupplungselements (7) so ausgerichtet ist, daß eine von der Längsachse gezeichnete Normale (N) dazu nicht kürzer ist als der Radius (R) des im Mittelabschnitt (1) des männlichen Kupplungselements (7) eingeschriebenen Kreises (C); und

wobei die gesamte zweite Seitenwand (26, 26') des Arms sich bezüglich des entsprechenden Mittelabschnitts (11, 11') im wesentlichen tangential erstreckt.

2. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die ersten Seitenwände (25, 25') so ausgerichtet sind, daß ein zwischen einer Ebene (T), die an einem Punkt (30) auf der Kontaktlinie, an dem der Kontaktbereich (35) endet, tangential zum Kontaktbereich (35) verläuft, und einer radialen Ebene (D), die sich durch den Punkt (30) und durch die Längsachse erstreckt, definierter Druckwinkel (u) im wesentlichen im Bereich von -10º bis +10º liegt.

3. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kontaktbereich (35) der ersten Seitenwände (25, 25') planar ist.

4. Werkzeuganordnung nach Anspruch 3, wobei der Kontaktbereich (35) der ersten Seitenwände mit der radialen Ebene (D), die sich durch die Längsachse erstreckt, koplanar ist, so daß der Druckwinkel 0º beträgt.

5. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der ersten Seitenwände (25, 25') kontinuierlich gekrümmt ist.

6. Werkzeuganordnung nach Anspruch 5, wobei beide ersten Seitenwände (25, 25') kontinuierlich gekrümmt sind und am Kontaktbereich (35) im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius aufweisen.

7. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das männliche Kupplungselement (7) einen Zentrierabschnitt (10) in der Form eines Rotationskörpers aufweist, der dazu geeignet ist, in eine Gleitsitzbeziehung mit einer im weiblichen Kupplungselement (17) ausgebildeten zugeordneten Zentrierbohrung (20) gebracht zu werden, wodurch die koaxiale Ausrichtung des männlichen und des weiblichen Kupplungselements erreicht wird.

8. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jedes Kupplungselement (7, 17) zwei entgegengesetzt angeordnete Arme (12, 12') aufweist.

9. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Werkzeuganordnung eine rotierende Anordnung ist, deren gemeinsame Längsachse (A) auch als Drehachse dient, wobei die Werkzeugeinheiten (2a, 3) derart koaxial miteinander verbunden sind, daß ein auf die zweite Einheit übertragenes Drehmoment von dieser auf die erste Einheit übertragen wird, wobei die asymmetrisch konfigurierten Arme (12, 12') entsprechend der Drehrichtung der Werkzeuganordnung ausgerichtet sind.

10. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Seitenwand (26) des mindestens einen Arms (12) so ausgerichtet ist, daß der dem Kontaktbereich (35) gegenüberliegende Abschnitt sich in die gleiche Richtung wie dieser erstreckt.

11. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Seitenwand (26) des mindestens einen Arms (12) im wesentlichen gerade ist.