DE8519794U1 - Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter - Google Patents

Description

J ««til ι ι , ιίι,ι

• · # · I CIt 4| ■

< · ItII < , !

• I Ι· Il t I I C C I

Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter, die an ihrem freien Ende eine zylindrische Aufnahmebohrung und an ihrer Stirnseite mindestens eine die Aufnahmebohrung umgebende, senkrecht zur Spindelachse verlaufende, ringförmige Stützfläche aufweist, wobei ein in die Spindel einsetzbarer Werkzeughalter einen in die Aufnahmebohrung genau passenden zylirdrischen Paßzapfen, einen daran anschließenden, koaxialen zylindrischen Schaft mit einem größeren Durchmesser als der Paßzapfen und am Übergang zwischen Schaft und Paßzapfen eine konzentrische, senkrecht zur Schaftachse verlaufende Ringfläche aufweist, die sich r.ach Einsetzen des Paßzapfens in die Aufnahmebohrung an der ringförmigen Stützfläche abstützt.

Bei einer derartigen bekannten Werkzeugmaschinenspindel (DE-A 0 123 220) erstreckt sich die Stützfläche durchgehend von der Paßbohrung bis zum Außendurchmesser der Spindel. Der Schaft des Werkzeughalters weist in etwa den gleichen Durchmesser auf wie die Spindel. Auch die Ringfläche erstreckt sich vom Paßzapfen bis zum Außendurchmesser des Schaftes des Werkzeughalters. Auf diese Weise stützt sich der Werkzeughalter auf einem sehr großen Durchmesser an der Spindel ab, wodurch eine optimale Ab-Stützung erreicht wird. Diese optimale Abstützung ist bei Werkzeugen, welche ein großes Standmoment und ein großes Schnittmoment benötigen, z.B. Fräsköpfe oder Bohrwerkzeuge mit großem Arbeitsdurchmesser, von Vorteil. Versieht man Werkzeuge, die geringeren Belastungen ausgesetzt sind, wie z.B. Feinbohrstangen, Reibahlen, Gewindeschneidwerkzeuge und Bohrer kleineren Durchmessers ebenfalls mit einem Schaft, dessen Außendurchmesser dem Spindel-Außendurchmesser entspricht, dann sind diese Werkzeuge zwar ebenfalls sehr stabil, weisen jedoch ein

i ι i ■■ . ■ a ,

I ' ttl t I I ti to

t t t ι e t i ta t

I lic It ι

I t I ' < · ι ι ι ■ ι

— 2 —

unnötig hohes Gewicht auf. Degen der großen Masse werden die Wechselzeiten beim automatischen Auswechseln derartiger Werkzeuge vergrößert und vor allem erfordern Werkzeuge mit großem Schaftdurchmesser in einem Werkzeugmagazin auch sehr viel Platz. Würde man Werkzeuge, die geringeren Belastungen ausgesetzt sind, mit einem Schaft mit kleinerem Außendurchmesser versehen, dann besteht die Gefahr, daß die Außenkante des Schaftes. alsD der Übergang der Ringfläche in den Außendurchmesser des Schaftes, an der Stützfläche Verformungen erzeugt. Diese Verformungen können einseitig an der dem Werkzeug diametral gegenüberliegenden Seite auftreten. Die Verformungen oder Markierungen führen dazu, daß ein Werkzeug mit einem größeren Schartdurchmesser nicht mehr vollständig an der Abstützfläche anliegt, insbesondere nicht im Bereich seines Außendurchmessers. Dies führt nicht nur zu einer Verringerung der Stabilität, sondern auch zu Bearbeitungsungenauigkeiten. Vielfach werden nämlich die Werkzeuge außerhalb der Maschine '.'areingestellt. Denn nun bei einem derartigen voreingestellten Werkzeug die Ringfläche nicht vollkommen an der Stützfläche anliegt, dann hat die Werkzeugschneide einen größeren Abstand von der Stützfläche und es verändert sich damit auch das Bearbeitungsmaß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine liJerkzEugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter zu schaffen , bei denen der Schaft einen den jeweiligen Belastungen des Werkzeuges angepaßten Außendurchmesser aufweisen kann und trotzdem eine einwandfreie

3D Anlage der Ringfläche jedes Werkzeughalters im Bereich des Außendurchmessers dieser Ringfläche sichergestellt ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß an der Stirnseite der Spindel mehrere zueinander konzentrische ringförmige Stützflächen ausgebildet sind, die durch in die Stirnseite eingearbeitete Ringnuten voneinander abge-S 5 grenzt sind, und daß die Werkzeughalter bei PaßzBpfen gleichen Durchmessers unterschiedliche, sich stufenweise

r voneinander unterscheidende Schaftdurchmesser aufweisen,

f iiicbai der MuBsre Durchmesser .ieder Stützfläche gering-

Ί fügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringfläche

10 des zugehörigen Werkzeughalters und wobei ferner bei Anlage der Ringfläche eines Werkzeughalters an der zugehörigen Stützfläche die radial weiter innen liegende(n) Stützfläche(n) mit axialem Abstand von der gegenüberliegenden radialen Fläche des Werkzeughalters angeordnet ist (sind).

Durch die Unterteilung der Stirnseite der Spindel in einzelne, zueinander konzentrische und durch Ringhüllen voneinander abgegrenzte Stützflächen werden Verformun-

ZD gen (Markierungen) durch die am Übergang vom Schaft zur Ringfläche liegende Außenkante vermieden. Diese Außenkante liegt nämlich jeweils im Bereich einer Ringnut und kann damit nicht auf die Stützfläche drücken. Desweiteren stützt sich der Schaft jedes Werkzeughalters stets nur im Bereich seines Außendurchmessers mit seiner Ringfläche an der gegenüberliegenden Stützfläche ab. Es wird damit eine einwandfreie Abstützung und auch eine exakte Anlage des Werkzeughalters an einer der Stützflächen und zwar immer an der in Bezug auf den Schaftdurchmesser größt-

3D möglichen Stützfläche sichergestellt. Auf diese Weise wird immer eine einwandfreie Kraftübertragung vom Werkzeughalter auf die Spindel und umgekehrt sichergestellt und ferner auch eine genaue Lage einer voreingestellten Schneide gegenüber der zugehörigen Stützfläche der Spindel.

111 Il ι it,

' I · I i i I I I ι ■ ■ ) ■

I > t t I III if i

14 > 1 1 1 1 ) ι

'3 i 1 )) } JItM

-Zt-

Uorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind >n den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeichnungdargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einam Werkzeughalter mit kleinem Schaftdurchmesser, Figur 2 das gleiche Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter mit großem Schaftdurchmesser,

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter mit kleinem Schaftdurchmesser, Figur k dieses Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter mit großem Schaftdurchmesser .

Die Spindel 1 ist im Spindelstock 2 drehbar gelagert. Sie weist eine zylindrische Aufnahmebohrung 3 auf. An der Stirnseite der Spindel 1 sind drei zueinander konzentrische Stützflächen k , 5, S vorgesehen, die durch Ringrillen 7, S voneinander abgegrenzt sind. Die Ringrillen 7, B können eine radiale Breite von beispielsweise 2 mm aufweisen. Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ferner- die Stützflächen it - 6 in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet und zwar so, daß jeweils die innenliegende Stützfläche, beispielsweise die Stützfläche k, gegenüber einer diese umgebenden Stützfläche 5 axial zurückgesetzt angeordnet ist. Die Stützfläche 5 ist ihrerseits wieder axial zurückgesetzt gegenüber der Stützfläche 6 angeordnet. Der axiale Abstand a zweier Stützflächen ist in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit sollte er mindestens etwa 0,02 mm betragen.

if ■ · · · ·■·· »a · ι * t

till ■· ■ »··

C Il IfI I ■ ■ · · · · C

I I I I I III ■ · ·

I I'll · ■ ·

Der Werkzeughalter 9 weist einen in die AufnahmebDhrung 3 genau passenden Paßzapfen 10 und einen daran anschließenden, koaxialen, zylindrischen Schaft 11 auf. Am vorderen Ende des Schaftes 11 ist ein nicht dargestelltes Werkzeug, beispielsweise eine Reibahle, eine Feinbohrstange oder ein Gewindeschneidwerkzeug angeordnet. Am Übergang zwischen Paßzapfen 1G und Schaft 11 ist eine zur Schaftachse A konzentrische Ringfläche 12 vorgesehen, die sich senkrecht zur Schaftachse A erstreckt. In der Spindel 1 sind nicht dargestellte, am Paßzapfen 10 angreifende Spannmittel vorgesehen, die den Zapfen 10 zum Innern der Spindel hin in Richtung B belasten und dadurch die Ringfläche 12 an die Stützfläche 4 anpressen. Derartige Spannmittel sind beispielsweise in der EP-A 0 123 22ü offenbart.

In Figur 2 ist die gleiche Spindel 1 mit einem anderen Werkzeughalter 9a dargestellt, der am freien Ende seines Schaftes 11a ein nicht dargestelltes Werkzeug, beispielsweise einen Fräskopf, trägt, der hohen Bearbeitungskräften ausgesetzt ist. Der Schaft 11a weist deshalb den größtmöglichen Durchmesser D3 auf. Infolge der stufenförmigen Uersetzung der Stützflächen k, 5, 6 liegt der Schaft 11a mit seiner Stützfläche 12a nur im Bereich seines Durchmessers D3 an der Stützfläche 6 mit dem größten Außendurchmesser d3 an. Ein weiterer, in der Zeichnung nur strichpunktiert dargestellter Werkzeughalter kann einen zwischen den Durchmessern D1 und D3 liegenden Durchmesser D2 aufweisen. In jedem Fall sind die Druchmesser D1, D2 , D3 der verschiedenen Werkzeughalter so abzustufen, daß die Außendurchmesser d1, d2 und d3 der Stützflächen k, 5, S stets geringfügig, d.h. um etwa 1 mm kleiner sind als die Schaftdurchmesser D1, DZ, D3 der zugehörigen Werkzeughalter 9, 9a. Auf diese üleide kommt die Außenkante 13, 13a am Übergang zwischen

11 1111 ι ι · 1111

I I I I I I I I I I I

I t ι I * t · · t » ' * I I ι ι ι «j 4 I I I I t I I I

■ !((•III 1 I I I I I I I I I I I I I

II III

-G-

dem Schaft 11, 11a und der Ringfläche 12, 12a stets im Bereich einer Ringnut 7 bzw. B bzui. auch der Fase Λΐ* zu liegen. Die Außenkante 13, 13a drückt damit keinesfalls auf eine der Stützflächen h, 5, 6 und es werden damit Verformungen (Markierungen) der Stützflächen vermieden.

Das gleiche gilt auch für das in Figur 3 und h dargestellte Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel üjurden die gleichen Bezugszeichen gewählt uiie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, wobei jeweils ein Indexstrich bei denjenigen Teilen hinzugefügt uurde, die sich konstruktiv von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel unterscheiden. Dbige Beschreibung trifft jedoch sinngemäß auch für das in Figur 3 und k dargestellte Ausführungsbeispiel zu. Die durch die Nuten 7', 8¹ gegeneinander abgegrenzten Stützflächen k', 5', G¹ liegen bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene, was den Vorteil hat, daß die Stirnfläche der Spindel 1' in einem Arbeitsgang überschliffen werden kann. Der Werkzeughal-

2G ter 9 entspricht dem in Figur 1 dargestellten Werkzeughalter in allen Einzelheiten. Um jedoch bei Werkzeughaltern 9'a mit einem größeren Schaftdurchmesser D3 ebenfalls sicherzustellen, daß dieser Werkzeughalter 9'a mit seiner Ringfläche 12'a immer nur an der zugehörigen äußeren Stützfläche 6' anliegt, weist der Werkzeughalter 9'a konzentrisch zum Paßzapfen 10 eine Ausdrehung a"f. Diese Ausdrehung ist so bemessen, daß die innerhalb des inneren Durchmessers d5 der zugehöriget: Stützfläche G¹ liegende radiale Fläche 15 des Werkzeughalters 9'a bis zum Paßzapfen 10 hin gegenüber der Ringfläche 12'a zur Werkzeugseite des Werkzeughalters 9'a hin zurückspingt. Bei einem in Figur 3 strichpunktiert angedeuteten Werkzeughalter mit einem Schaftdurchmesser D2 würde die Ausdrehung einen Außendurchmesser aufweisen, der etwas klei· ner ist als der Innendurchmesser dk der Stützfläche 5'.

ft I I I I t · t

III t I · 4

i i IM I * *

ti · « t * *

Auf diese Weise hat die radiale Fläche 15 von der Ringfläche 12'a einen axialen Abstand al und dementsprechend auch einen axialen Abstand von den weiter innen liegenden Stützflächen k' und 5'. Der axiale Abstand al der radialen Fläche U ν/απ der Ringfläche 12'a sollte mindestens etua 0,02 mm betragen.

Claims (5)

- β - Komet Stshllialter- und Werkzeugfabrik Ereuning GmbH Ansprüche 7122 Eeslgheia

1. Uerkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter, die an ihrem freien Ende eine zylindrische Aufnahmebohrung und an ihrer Stirnseite ,nindestens eine die Aufnahmebohrung umgebende, senkrecht zur Spindelachse verlaufende, ringförmige Stützfläche

aufweist, wobei ein in die Spindel einsetzbarer Werkzeughalter einen in die Aufnahmebahrung genau passenden zylindrischen Paßzapfen, einen daran anschließenden, koaxialen zylindrischen Schaft mit einem größeren Durchmesser al3 der des Paßzapfens und am Übergang zwischen Schaft und Paßzapfen eine konzentrische, senkrecht zur Schaftachse verlaufende Ringfläche aufuieist, die sich nach Einsetzen des Paßzapfens in die Aufnahmebohrunc an der ringförmigen Stützfläche abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite der Spindel (1, 1') mehrere zueinander konzentrische, ringförmige Stützflächen ik , 5, 6; k' , 5', 6') ausgebildet sind, die durch in die Stirnseite eingearbeitete Ringnuten (7, S; 7', 8') voneinander abgegrenzt sind, und daß die Werkzeughalter (9, 9a; 9'a) bei

Paßzapfen (1D) gleichen Durchmessers unterschiedliche, sich stufenweise voneinander unterscheidende Schaftdurchmesser (D1, D2, D3) aufweisen, wobei der äußere Durchmesser (d1, d2 , d3) jeder Stützfläche (k , 5, 6; W, 5', 6') geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser (D1, D2 , D3) dtr Ringfläche (12, 12a; 12'a) des zugehörigen Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) und wobei ferner bei Anlage der Ringfläche (12, 12a; 12'a) eines Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) an der zugehörigen Stützfläche (k , 5, 6; if', 5', 6') die radial weiter innen liegende(n) StützflächeCn) mit axialem Abstand von der gegenüberliegenden radialen Fläche des Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) angeordnet ist (sind).

Il IiII ι I Ii I

• * t I I I I 1 I I i

- ««'Itltll*!**

• · * t f«l I MIIIIi

2. liJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die innen liegende Stützfläche (if, 5) gegenüber einer diese umgebenden Stützfläche (5, 6) axial zurückgesetzt angeordnet ist.

(Fig. 1 und 2)

3. Iderkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zweier Stützflächen (k, 5, 6) mindestens etwa 0,02 mm bei/ägt.

k. Iderkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche sich vom Schaftdurchmesser (D2, D3) aus so weit radial nach innen erstreckt wie die zugehörige Stützfläche (5 ' , 6') und daß die innerhalb des inneren Durchmessers (d4 , d5) der zugehörigen Stützfläche (5¹, 6') liegende radiale Fläche (15) des Werkzeughalters (9'a) bis zum Paßzapfen (10) hin gegenüber der Ringfläche (12'a) zur üJerkzeugseite des Werkzeughalters hin zurückspringt.

5. liJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der radialen Fläche (15) von der Ringfläche (12'a) mindestens etwa 0,02 mrn beträgt.

G. üJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite der Ringnut (7, S; 7', B¹) etwa 2 mm beträgt.