DE8305470U1

DE8305470U1 - Werkzeughalter für Bohr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE8305470U1
Application number: DE8305470U
Authority: DE
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Adolf Waldrich Coburg & Co 8630 Coburg De GmbH
Current assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Adolf Waldrich Coburg & Co 8630 Coburg De GmbH
Publication date: 1984-08-02

Description

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Werkzeughalter für Bahr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen.

Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Bohr-, ^!l

Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen, mit einem in eine konische erste Aufnahmebohrung zur Spindel passenden Kegel- k schaft, mit einem daran koaxial angeordneten Tragkörper,
der eine zum Kegelschaft koaxiale, zweite konische Aufnahmebohrung für den Kegelschaft eines Werkzeuges aufweist, ι die kleiner ist als die Spindelaufnahmebohrung, und mit I einer Spanneinrichtung zum Festspannen des Werkzsugkegel- ■ schaftes in der zweiten konischen Aufnahmebohrung. \

I 8ei Bohr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen größerer Bau- % art weist die Spindel zur sicheren Übertragung tier Antriebskräfte auf das Werkzeug eine möglichst große koni- Γ sehe Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Werkzeuges mit

einem möglichst großen Kegelschaft, beispielsweise einem

ISO GO-Steilkegel auf. Da jedoch auf derartigen modernen i GroSuerkzeugmaschinen auch präzise Feinbearbeitungen, wie
Bohren, Fräsen und Gewindeschneiden mit kleineren Werkzeu- f gen vorgenommen werden müssen, ist es erforderlich, einen ; in die konische Aufnahmebohrung eier Spindel einsetzbaren « Werkzeughalter vorzusehen, der selbst ebenfalls eine koni- ' sehe Aufnahmebohrung, jedoch mit kleineren Abmessungen,
für die Aufnahme eines kleineren Kegelschaftes, z-B. eines
ISD 5D-Steilkegels, eines Werkzeuges aufweist. Derartige

Werkzeughalter, die die Verwendung von Werkzeugen mit |

kleineren Kegelschäften als die Spindelaufnahmebnhrung ί

ermöglichen, werden auch als Reduzierungen, Adapter oder
Zwischenstücke bezeichnet. Bei einem bekannten Werkzeughalter der eingangs erwähnten Art (1978 veröffentlichter

3D Prospekt der Firma Forkardt "Schnellwechsel-Werkzeughalter

System Erickson") weist der Tragkörper an seinem AuBenum- > fang ein Gewinde auf, auf welches eine Überwurfmutter J

aufgeschraubt ist. Diese Überwurfmutter ist mit zaei nach 7 innen vorspringenden Fingern versehen, welche durch die ■

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Mitnahmenuten eines am Werkzeug anschließend an den Kegelschaft vorgesehenen Flansches hindurchtreten können. Bei Verdrehung der Überwurfmutter kommen die Finger an der Außenseite des Flansches zur Anlage und ziehen den Kegelschaft in die Auf nahmebohrung. Die Überuiurf mutter dient also als eine Art Spanneinrichtung zum Festspannen des Iderkzeugkegelschaftes in der Aufnahmebahrung des Tragkörpers. Abgesehen davon, daß mit Hilfe einer derartigen Überwurfmutter nur verhältnismäßig geringe Spannkräfte ausgeübt werden können, die für Großwerkzeugmaschinen nicht ausreichen, ist dieser bekannte Werkzeughalter auch nicht für einen automatischen Werkzeugwechsel geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter für Bohr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der mit geringstem Aufwand und hoher Zuverlässigkeit bei kleinen, insbesondere kleinen axialen Abmessungen, ein automatisches Auswechseln von Werkzeugen mit hoher Spannkraft und auch hoher Ausstoßkraft ermöglicht, selbst aber auch 3n einfacher Weise an der hJerkzsugmaschinsnspindel gegebenenfalls automatisch auswechselbar ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der ülerkzeughalter-Kegelschaft eine kaexiale Bohrung aufwEist, in welcher ein Spannzangenträger mit einer Spannzange axial verschiebbar ist, deren als Klauen ausgebildete Enden in Eine Ringnut am freien Ende des Werkzeugkegelschaftes eingreifen, daß in dem Tragkörper konzentrisch zur zweiten konischen Aufnahmebohrung mehrere axial wirkende Tellerfederpakete angeordnet sind, die über mehrere radial verlaufende Stützarme auf den Spannzangenträger im Spannsinne einwirken, und daß zum Lösen der Spannzange und Ausstoßen des Iderkzeugkegels in der Bahrung des Werkzeughalter-Kegelschaftes mindestens ein hydraulisch beaufschlagbarer, auf den SpannzangentrSger entgegengesetzt

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- 3 dem Federdruck einwirkender Kolben vorgesehen ist.

Mit Hilfe der konzentrisch zu der zweiten konischen Aufnahmebohrung angeordneten, auf den Spannzangenträger einwirkenden Tellerfederpakete wird ein hoher Federdruck erzielt, der den Kegelschaft des Werkzeuges zuverlässig in die konische Aufnahmebohrung hineinzieht. Durch die Anordnung mehrerer Tellerfederpakete im Tragkörper um die zweite Aufnahmebohrung herum, wird eine verhältnismäßig kurze axiale Baulänge des Werkzeughalters bei hoher Spannkraft erreicht. Zum Zwecke des Lösens der Spannzange und zum Ausstoßen des Werkz2uges ist der hydraulisch beaufschlagbare Kolben vorgesehen, welcher dem Federdruck der Tellerfederpakete entgegenwirkt. Durch die Anordnung dieses Kolbens und des Spannzangenträgers in einer Bohrung des WerkzHughalter-Kegplschaftes wird der zur Verfügung stehende Raum bestens ausgenutzt, was ebenfalls kleine Bauabmessungen in axialer Richtung ergibt. Da zum Lösen der Spannzange und zum Ausstoßen des Werkzeugkegelschaftes lediglich die Zufuhr eines Druckmittels zu dem Werkzeughalter erforderlich ist, was beispielsweise durch eine hohl ausgebildete Spannstange in der Werkzeugmaschinenspindel erfolgen kann, und da zum Festspannen des Werkzeugkegelschaftes die axial wirkenden Tellerfederpakete nach Aufhebung der Druckbeaufschlagung des Kolbens dienen, ist der neue Werkzeughalter bestens zum automatischen Werkzeugwechsel kleinerer Werkzeuge geeignet. Er selbst kann auch in einfacher Weise mittels der in der Werkzeugmaschinenspindel vorgesehenen Zugstange in die konische Aufnahmebohrung derselben eingezogen bzw. aus dieser ausgestoßen und gegen ein anderes Werkzeug oder eine andere Bearbeitungsvorrichtung ausgewechselt werden, uias gegebenenfalls ebenfalls automatisch erfolgen kann.

Um die gewünschten hohen Spannkräfte sicherzustellen, ist es erforderlich, eine entsprechend große Anzahl von Tel-

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lerfedern in dem Tragkörper anzuordnen. Dieser van den Tellerfedern ausgeübten hohen Spannkraft muß der Kolben zum Lösen der Spannzange entgegenwirken. Außerdem müssen . auch nach zum Ausstoßen eines festsitzenden Werkzeugkegel· 5 schaftes die Reibungskräfte zwischen diesem Kegelschaft

und der konischen Aufnahmebohrung überwunden uierden. Um § hier eine einwandfreie Löse- und Austoßfunktion sicherzu-

stellen, ist es vorteilhaft, auf oen Spannzangenträger zwei hintereinander geschaltete Kolben einwirken zu las-

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λ Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung

besteht deshalb darin, daß in dem Werkzeughalter-Kegel-

;j schaft axial hintereinander zwei Kolben angeordnet sind,

von denen der erste Kalben in der Bohrung selbst verschiebbar gelagert ist und der zweite Kalben in einem in die Bohrung eingesetzten Zylinder mit einem Baden, durch den eine am zweiten Kolben anliegende Kolbenstange des ersten Kolbens hindurchgeführt ist, wobei der zweite KoI-t>en mit seiner Kolbenstange auf den Spannzangenträger einwirkt,

Diese Hintereinanderschaltung der Kolben ermöglicht es, in dem zur Verfügung stehenden, verhältnismäßig klE-inen ,-; 25 Bauraum, innerhalb des Uerkzeugkegelschaftes die erforderliche Ausstaßkraft zu erzeugen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in folgendem näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt den neuen Werkzeughalter im Axialschnitt, wobei die rechte Hälfte des Axialschnittes gegenüber der linken Hälfte um 90° zueinander versetzt ist.

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Die Spindel 1 einer Bohr-, Fräs- oder sonstigen Werkzeugmaschine ist mit einer konischen Aufnahmebohrung 2 verse-

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hen, beispielsweise zur Aufnahme eines ISO 60-Steilkegels.
In der Spindel 1 ist in bekannter Weise eine zum Spannen
und Lösen eines in die Aufnahmebnhrung 2 eingesetzten Kegelschaftes 3 eine Zugstangs k vorgesehen, die vorzugsweise mit einer Längsbahrung 5 zur Zuführung eines hydraulischen Druckmittels versehen ist.

Der in die Spindel 1 einsetzbare Werkzeughalter 6 besteht
im wesentlichen aus dem Hegelschaft 3 und einem daran

koaxial angeordneten Tragkörper 7. Der Tragkörper 7 ist
zweckmäßig zylindrisch ausgebildet und mit einem mit dem
Hegelschaft 3 aus sinsnt Stück bestehenden Flansch 3a durch ^F mehrere Schrauben 8, 9 verbunden. Zur Übertragung des §

Drehmoments von dem Flansch 3a auf den Tragkörper 7 si··* I mehrere Paßstifte 10 vorgesehen. Der Flansch 3a weist fer- 1 ner Mitnehmernuten 3c auf, in welche an der Spindel 1 |

befestigte Nutensteine 11 eingreifen. Der KegelschaFt 3 I

sowie die Planfläche 3b des Flansches 3a sind durch . \

" Schleifen so aufeinander abgestimmt, daß die Planfläche Ϊ

3b an der Stirnfläche 1a der Spindel 1 anliegt. |

Ϊ Der Tragkörper 7 weist eine zweite konische Aufnahmeboh- %

rung 12 auf, die zur Aufnahme eines Hegelschaftes 13 |

eines Bohr-, Fräs- oder Gewindeschneidwerkzeugss 1*+ be- «

stimmt ist. Der Lderkzeugkegelschaft 13 ueist gegenüber } dem Hegelschaft 3 des Werkzeughalters kleinere Abmessungen auf und ist beispielsweise ein ISO 50-Steilkegel. An j dem Tragkörper sind ferner Nutensteine 15 befestigt, die _i in entsprechende Mitnehmernuten 16 des Werkzeuges 1h ein- ;

3D greifen.

In dem lüerkzeughalter-Hegelschaft 3 ist eine koaxiale,
stufenförmig abgesetzte Bohrung 17 vorgesehen. Der oberste
Teil dieser Bohrung 17 bildet einen Zylinderraum für einen
ersten Holben 18. Ein zweiter Holben 19 ist in einem in >. die Bohrung 17 eingesetzten Zylinder 20 gelagert. Der

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Zylinder 20 weist einen Boden 21 mit einer Öffnung 22 auf. Durch diese Öffnung 22 tritt die Kolbenstange 23 des ersten Kolbens 18 hindurch. Die Kolbenstange 23 liegt mit ihrem unteren Ende 23a an dem Kolben 19 an, so daß «

beide Kolben 18, 19 hintereinander geschaltet sind. Damit der zweite Kolben 19 auf einer möglichts großen Fläche mit Druckmittel beaufschlagt wird, ist das untere Ende 23a niit mehreren Radialnuten versehen. Der zweite Kolben 19 uiirkt mit einer Kolbenstange 2k auf den Spannzangen-IQ träger 25 ein.

Dieser Spannzangenträger 25 meist einen zentralen Aus- %

stoßzapfen 25a auf, an welchem die aus mehreren Spann- |

zangenhebeln bestehende Spannzange 26 gelagert ist. Jeder Spannzangenhebel ist an seinem unteren Ende mit einer Klaue 27 versehen. Die Klauen 27 wirken einerseits mit einer am freien Ende des Kegelachaftes 13 vorgesehenen ^N

Ringnut 13a zusammen und werden andererseits durch eine im Tragkörper 7 vorgesehene Ringnut 28 mit kegelstumpf förmigen Flanken 28a und 28b gesteuert.

Der Tragkörper 7 weist mehrere, beispielsweise sechs, Sacklochbohrungen 29 auf, die sich achsparallel erstrecken und auf einem zur Aufnahmebahrung 12 konzentrischen Kreis angeordnet sind. Jede dieser Sacklochbohrungen 29 dient zur Aufnahme eines aus mehreren Tellerfedern bestehenden Tellerfederpaketes 30. Die Tellerfederpakete 3G üben eine noch oben in Richtung auf den Flansch 3a gerichtete Druckkraft aus.

Zweckmäßig ist in dem Tragkörper 7 ein axial beweglicher Stützring 31 vorgesehen, an welchem sich die Tellerfederpakete 30 abstützen.

Ein Druckring 32 ist fest mit dem Spannzangenträger 25 verbunden und weist mehrere^ beispielsweise sechs, radial

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verlaufende Stützarme 33 auf, die an dem Stiitzring 31 aufliegen. Über den Stützring 31, die Stützarme 33 und den Druckring 32 werden die Druckkräfte der Tellerfederpakete 30 auf den Spannzangenträger 25 übertragen.

Zum Lögen und Ausstoßen des liJerkzeugkegeischaftes 13 wird dem oberen Rau:n 17a der Bahrung 17 Drucköl über die Zugstange h und eine im Hegelschaft 3 vorgesehene Druckmittel-Zuführbohrung 35 zugeführt. Dank einer im ersten KoI-

1Q ben 18 vorgesehenen zentralen Bohrung 3k kann sich der Druck des Drucköls auch in dem Zylinderraum 20a des Zylinders 20 ausbreiten. Die hintereinandergeschalteten Kolben 18, 19 drücken den Spannzannenträger 25 entgegen dem Federdruck der Tellerfederpakete 30 nach unten. Hierbei gelangen die Klauen 27 in die Ringnut 28 und werden unter Wirkung eines an den Spannzangenarm angreifenden elastischen Ringes 36 radial nach außen bewegt. Der Ulerkzeugkegelschaft 13 wird hierdurch freigegeben und kann aus der AufnahmebDhrung 12 nach unten austreten. Sollte

2Q der üJerkzeugkegelschaft 13 in der Aufnahmebohrung 12 festsitzen, so gelangt bei weiterer Bewegung des Spannzangenträgers 25 nach unten dessen zentraler Austoßzapfen 25a an dem freien Ende 13b des H^gelschaftes 13 zur Anlage •und drückt diesen nach unten. Die Hintereinanderschaltung der Kolben 18, 19 bewirkt, daB trotz des verhältnismäßig kleinen, in dem Kegelschaft 3 zur Verfügung stehenden Raumes genügend nach unten gerichtete Druckkräfte ausgeübt werden, die nicht nur den Federdruck der Tellerfederpakete 30, sondern auch die Reibungskräfte zwischen Kegel-

3Q schaft 13 und Aufnahmebohrung 12 überwinden.

Das auf diese Weise gelöste Werkzeug 14 kann von einem nicht dargestellten automatischen Werkzeugwechsler nach unten aus der Aufnahmebohrung 12 herausbewegt und einem Magazin zugeführt werden. Der Werkzeugwechsler setzt dann ein anderes Werkzeug mit dem Kegelschaft 13 in die Auf-

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nahmebohrung 12 ein. Nunmehr wird der in den Räumen 17a und 2Da herrschende Druck aufgehoben. Unter Wirkung der Tellerfederpakete 30 wird der Spannzangenträger 25 nach oben gedrückt. Die Klauen 27 kommen dabei zunächst an der kegelförmigen Flanke 28a zur Anlage und greifen in die Ringnut 13a ein. Die im Durchmesser kleiner als die Rinqnut 2B gehaltene Öffnung 27 verhindert bei weiterer Bewegung des Spannzangenträgers 25 und der Spannzange 26 nach oben das Ausweichen der Klauen 27 radial nach außen. Unter dem Federdruck der Tellerfederpakete 3D uiird nunmehr der Kegelschaft 13 vollständig in die Aufnahmebohrung 12 eingezogen und liegt dann mit hoher Vorspannkraft in der Aufnahmebohrung 12 an. Diese bleibt auch dann erhalten, uienn die Werkzeugmaschine, an der der Werkzeughalter 6 benutzt wird, ohne Energiezufuhr ist.

Es wäre auch denkbar, die Druckälzufuhr zwischen der Zugstange k und dem Kegelschaft 3 über eine handelsübliche Steckkupplung zu bewirken. Außerdem kann die Druckmittelzufuhr auch dadurch erfolgen, daß man am Flansch 3a eine Steckkupplung vorsieht, an welche nach Stillsetzen der Spindel 1 ein Druckölschlauch angeschlossen wird. Die Steckkupplung ist dann über nicht dargestellte Druckmittslkanä.le im Flansch und im Kegelschaft mit den Druckräumen I7a bztü. 2Ea verbunden.

Die Hintereinanderschaltung der Kolben 1B, 19 ist für ein einuiandreies Lösen und Ausstoßen des Iderkzeugkegelschaftes 13 von wichtiger Bedeutung. Die erforderlichen AustoßkräftE können nämlich vielfach höher sein als die von den Tellerfederpsketen bewirkten Einziehkräfte. Wenn nämlich ein zunächst kaltes Werkzeug mit seinem Kegelschaft in den durch die vorhergehende Bearbeitung erwärmten lilerkzeugträger eingesetzt wird, sn dehnt sich der Kegelschaft des Werkzeuges durch die bei der folgenden Bearbeitung entstehende Wärme aus. Es entstehen hierdurch hohe WSrme-

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spannungen, die den Werkzeugkegslschaft in der Aufnahmebohrung festhalten, ähnlich uie bei einem sogenannten Schrumpfsitz, bei dem eine erwärmte Nabe auf sine kalte Welle aufgeschrumpft uird. Von den hintereinander geschalteten Holben 18, 19 müssen also nicht nur die Druckkräfte der Tellerfederpakete überwunden werden, sondern zusätzlich die durch die Llärmespannungen hervorgerufenen erheblichen Haftkräfte.

Claims

Ansprüche

1. Werkzeughalter für Bahr-, Fräs- und dgl. Werkzeugmaschinen, mit einem in eine konische erste Aufnahmebohrung der Spindel passenden Kegelschaft, mit einem daran koaxial angeordneten Tragkörper, der eine zum Kegelschaft koaxiale zweite konische Aufnahmebohrung für den Kegelschaft eines Werkzeuges aufweist, die kleiner ist als die Spindelaufnahmebohrung, und mit einer Spanneinrichtung zum Festspannen des Werkzeugkegelschaftes in der zweiten konischen Aufnahmebohrung, dadurch gekennzeichnet, daß der Iderkzeughalter-Kegelschaft (3) eine koaxiale Bohrung (17) aufweist, in welcher ein Spannzangenträger (25) mit einer Spannzange

(26) axial verschiebbar ist, deren als Klauen (27) ausgebildete Enden in eine Ringnut (13a) am freien Ende (13b) des UJerkzeugkegelschaftes (13) eingreifen, daß in dem Tragkörper (7) konzentrisch zur zweiten konischen Aufnahmsbohrung (12) mehrere axial wirkende Tellerfederpakete (3D) angeordnet sind, die über mehrere radial verlaufende Stützarme (33) auf den Spannzangenträger (25) im Spannsinne einwirken, und daS zum Lösen der Spannzange (26) und Ausstoßen des Werkzeugkegelschaftes (13) in der Bohrung (17) des Werkzeughalter-Kegelschaftes (3) mindestens ein hydraulisch beaufschlagbarer, auf dem Spannzangenträger (25) entgegengesetzt dem Federdruck einwirkender Kolben (1β) vorgesehen ist.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Werkzeughalter-Kegelschaft (3) axial hintereinander zwei Kolben (18, 19) angeordnet sind, von denen der erste Kolben (18) in der Bohrung (17) selbst verschiebbar gelagert ist und der zweite Kclben (19) in einer in die Bohrung (17) eingesetzten Zylinderbüchse (2D) mit einem Boden (21), durch eine am zweiten Kolben (19) anliegende Kolbenstange (23) des ersten

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I Kolbens (1B) hindurchgeführt ist. wobei der zweite KoI-

I ben (15) mit seiner Kolbenstange (2h) auf den Epannzan-

I genträger (25) einwirkt.

I 5 3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, f daß in dem ersten Kolben (18) und seiner Kolbenstange

(23) eine zentrale Bohrung (3*O vorgesehen ist.

I k. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn-

I ¹D zeichnet, daß in dem Werkzeughalter-Kegelschaft (3) I eine in die Bohrung (17) mündende zentrale Druckmittel-

I Zuführbohrung (35) vorgesehen ist.

: 5. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

_? 15 daß an dem Spannzangenträger (25) ein die Spannzange ι (26) tragender, zentraler Ausstoßzapfen (25a) angeord-

' net ist.

. 6. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

2D daß der Tragkröper (7) zur Aufnahme der Tellerfeder-ί pakete (30) mehrere auf einem zur Aufnahmebohrung (12)

konzentrischen Kreis angeordnete Sacklochbohrungen (29)

aufmeist.

25 7. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder G, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tellerfederpaketen (30) und den Stützarmen (33) ein axial beweglicher Stützring (31) angeordnet ist.

30 Θ. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Tragkörper (7) zylindrisch ausgebildet ist und J mit einem mit dem Werkzeughalter-Kegelschaft (3) aus

I einem Stück bestehenden Flansch (3a) verschraubt ist.