DE865561C

DE865561C - Werkzeugkopf

Info

Publication number: DE865561C
Application number: DEG3697A
Authority: DE
Inventors: Raymond M Woytych
Original assignee: Giddings and Lewis LLC
Current assignee: Giddings and Lewis LLC
Priority date: 1946-08-07
Filing date: 1950-09-24
Publication date: 1953-02-02
Also published as: FR951399A; GB635299A; US2485799A; CH270900A

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Verbesserungen an Werkzeugköpfen und bezieht sich im besonderen auf Köpfe der Bauart, die den Kegelschaft eines umlaufenden Werkzeughalters entfernbar aufnehmen und halten können.

Eines der Ziele der Erfindung ist ein neuer Werkzeugkopf, bei dem der Kegelschaft des Werkzeughalters schnell, leicht und genau eingesetzt und entfernt werden kann.

Ein anderes Ziel ist ein neuer und verbesserter Werkzeugkopf, der mit einer Schnellwechselvorrichtung zur Verriegelung des Kegelschaftes des entfernbaren Werkzeughalters in seiner Stellung versehen ist.

Ein weiteres Ziel ist ein neuer Werkzeugkopf der genannten Art, der einfach und billig in der Herstellung und wirksam und zuverlässig im Betrieb ist.

Ein anderes Ziel ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Werkzeugkopfes mit einer gleitenden Nockeneinheit, die wechselweise betätigt werden kann, um wahlweise den Kegelschaft des Werkzeughalters genau in der Mittellage festzuziehen und zu verriegeln, oder den Schaft freizugeben und teilweise auszustoßen, so daß die Lösung irgendeines Keilschlusses zwischen den Kegelflachen vor dem Herausnehmen des Schaftes sichergestellt ist.

An Hand der Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, woraus sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben.

Fig. ι ist eine Teildraufsicht eines Werkzeugkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Teilseitenansicht des Werkzeugkopfes, teilweise im Querschnitt längs Linie 2-2 von Fig. 1; -

Fig. 3 ist eine schaubildliche Teilansicht des 'Verriegelungsendes des Kegelschaftes;

Fig. 4 ist ein waagerechter Teilschnitt längs Linie 4-4 von Fig. 2;
to Fig. 5 ist eine Seitenteilansicht einer abgeänderten Halteranordnung.

Wie sich insbesondere aus den Zeichnungen ergibt, weist der Werkzeugkopf oder die Schnellwechselverriegelungsvorrichtung, die eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung bildet, einen zylindrischen Körper 1 auf, der eine Werkzeugmaschinenspindel oder einen Teil derselben bilden oder in einer ,Spindel untergebracht sein kann. Beim vorliegenden Beispiel ist die Darstellung so, daß die Spindel oder der Körper 1 an seinem äußeren Ende mit einer koaxialen kegeligen Bohrung 3 ausgestattet ist, die einen komplementären Kegelschaft 4 eines Werkzeuges oder Werkzeughalters 5 aufnehmen und zentrieren kann. Der Werkzeughalter 5. kann irgendeine gewünschte Bauart haben, die ein Drehwerkzeug halten kann und mit dem Körper 1 in eine Antriebsdrehverbindung gebracht werden kann, wenn der Kegelschaft 4 fest in die Kegelbohrung 3 eingesetzt und darin befestigt wird. Bei der in den Fig. ι bis 4 dargestellten Ausführungsform bildet der Kegelschaft 4 ein Stück mit dem Körper eines Stirnfräsers 6 mit eingesetzten Klingen. Fig. 5 zeigt einen Halter 1, bei dem der Schaft 4 ein Stück mit einer Bohrstange 6^a bildet, die ein nicht gezeichnetes Bohrwerkzeug hält.

Um eine zwangsläufige trennbare Drehantriebsverbindung zwischen dem Körper 1 und dem Werkzeughalter 5 zu schaffen, ist der Körper des Fräsers 6 an dem äußeren Umfang mit zwei diametral gegenüberliegenden, parallelseitigen, radialen Kerben 11 ausgestattet, die Nuten bilden. Zwei an gegenüberliegenden Seiten des Körpers 1 vorgesehene Anschläge oder Triebkeile 12 sind so angeordnet, daß sie von dem äußeren Ende des Körpers knapp passend etwas in die Nuten n vorragen. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Keile 12 mittels Bolzen 13 in zwei diametral gegenüberliegenden parallelseitigen Kerben 14 starr befestigt, die in dem Umfang des Körpers 1 vorgesehen sind und sich nach dem Ende desselben hin öffnen. Die ineinandergreifenden Kerben 11 und Keile 12 bilden nicht nur eine Triebverbindung für den Fräser 6, sondern bringen auch den Schaft 4 in eine vorbestimmte Drehlage in der Kegelbohrung 3, um die Verriegelungseinrichtungen dadurch genau auszurichten, wie es später beschrieben wird.

Die Erfindung besteht in erster Linie darin, leicht zugängliche und rasch arbeitende Verriegelungs einrichtungen vorzusehen, die den Schaft 4 des Werkzeughalters 5 fest in die Kegelbohrung 3 ziehen und sicher festklemmen und die die Kegelflächen der Kegelbohrung und des Schaftes zwangs läufig außer Eingriff bringen, wenn der Schaft herausgenommen werden soll. Die Flächen der Kegelbohrung 3 und des Schaftes 4 können in irgendeinem gewünschten Maß verjüngt sein, vorzugsweise aber ist der Ver j ungungs winkel nicht selbst hemmend, so daß die Teile sich selbst lösen oder wenigstens nur in leichter Verbindung sind, um das Herausnehmen des Werkzeughalters 5 zu erleichtern, wenn die Verriegelungseinrichtung gelöst werden soll. Das innere Ende der Kegelbohrung 3 läuft zu einer in dem Körper 1 befindlichen koaxialen Bohrung 16 aus.

Die Verriegelungseinrichtung hat einen oder mehrere Keilnocken, vorzugsweise jedoch zwei Keilnocken 17, die einstellbar in dem Körper 1 untergebracht sind, um sie gleichzeitig quer zur Drehachse in und außer Verriegelungseingriff mit den zusammenarbeitenden Keilflächen 18 an dem inneren Ende des Schaftes 4 zu bewegen. Ein koaxialer zylindrischer Zapfen 19 ist an dem schmalen Ende des Schaftes 4 vorgesehen, erstreckt sich mit leichtem Spiel in die Bohrung 16 und hat einenDurchmesser, der nicht größer als der kleinste Durchmesser der Kegelfläche des Schaftes ist und vorzugsweise mit diesem kleinsten Durchmesser gleich ist. Der zylindrische Zapfen 19 ist an seinem Umfang mit einer oder mehreren Quernuten oder Kerben 20 versehen, die nach außen weisende Seiten haben und die Keilfläche oder Keilflächen 18 bilden. Vorzugsweise sind besondere V-förmige, in ihrer Zahl den Keilnockengliedern 17 entsprechende Quernuten 20 vorgesehen. In diesem Fall hat jede Kerbe zwei entgegengesetzt geneigte Seiten, von denen die eine die Keilfläche 18 und die andere eine Abstandsfläche 21 ist. Die Keilnockenglieder 17 und ebenso die zusammenwirkenden Keilkerben 20 sind symmetrisch um die gemeinsame Achse des Körpers 1 und des Schaftes 4 angeordnet, so daß dem Schaft nach Betätigung der A^erriegelungseinrichtung ein ausgeglichener axialer Schub oder Druck erteilt wird. Wenn also, wie dargestellt, zwei Keilnockenglieder 17 vorgesehen sind, sind die Glieder diametral gegenüberliegend angeordnet, und die mitwirkenden Kerben 20 sind an gegenüberliegenden Seiten des zylindrischen Zapfens 19 vorgesehen. Die Kerben 20 können irgendeine gewünschte Form oder Ausgestaltung quer zu dem Zapfen 19 haben, vorzugsweise aber sind sie gerade und parallele Sekanten des Zapfens, so daß die Keilflächen 18 flach und zur Flächenberührung über einen erheblichen Bereich in allen Stellungen der Überlappungsberührung mit den Keilnockengliedern 17 geeignet sind. Würden die Kerben 20 bogenförmige Gestalt haben, so würde nur eine Linienberührung mit den Elementen 17 erhalten.

In der Stirnfläche des Zapfens 19 ist eine gerade, breite, flachbodige, über den Durchmesser hinwegreichende Nut 22 vorgesehen, die sich parallel zu den Kerben 20 erstreckt und die im Abstand voneinander angeordnete, entgegengesetzt geneigte Seiten 23 hat, die Keilnockenflächen bilden und den Flächen 18 parallel sind. Die Teile des Zapfens 19, die zwischen den parallelen Keilflächen 18 und 23

an den entgegengesetzten Seiten liegen, bilden diametral entgegengesetzt geneigte Keilnockenansätze 24, die mit den Keilnockengliedern 17 zusammenwirken₃ um entweder den Schaft 4 fest in seiner Stellung zu halten oder den Schaft aus der Kegelbohrung 3 zu lösen.

Die Keilnockenglieder 17 sind in den entgegengesetzten Enden einer nichtkreisförmigen Nut 25 gleitbar angeordnet, die sich über den Durchmesser hinweg durch den Körper 1 erstreckt und die Bohrung 16 schneidet, so daß zwischen ihren Enden eine Öffnung nach dem inneren Ende der Kegelbohrung 3 vorhanden ist. Die Keilnuten 11 in dem Halter oder Fräserkörper stehen so zu den Ansätzen 24, daß, wenn die Keilnuten 11 im Eingriff mit den Keilen 12 sind, die Ansätze des Schaftes 4 in genaue Ausrichtung gelegt sind, so daß sie durch die Keilnocken 17 erfaßt werden können. Jeder Keilnocken 17 hat im allgemeinen die Form eines Blockes, der in Größe und Form der Nut 25 entspricht und an dem inneren Ende mit einer Vertiefung 26 versehen ist, die den benachbarten Keilnockenansatz 24 aufnimmt. Die Vertiefung 26 gabelt gewissermaßen das innere Ende des Nockenblockes 17, um im Abstand voneinander angeordnete Nockenelemente 27 und 28 zu bilden, die mit den gegenüberliegenden Seitenkeilflächeni8bzw.23 des benachbarten Keilnockenansatzes 24 zusammenarbeiten. Das äußerste Nockenelement 27 kann also in die benachbarte Nut 20 eintreten und ist V-förmig, wobei es mit seiner einen Seite eine Nockenfläche 29 bildet, die mit der Fläche 18 in Keilnockeneingriff kommen kann, und mit seiner andern Seite eine Fläche 30 bildet, die parallel, aber im Abstand von der Fläche 21 liegt. Mit andern Worten: Zwischen den Flächen 21 und 30 ist Spiel vorhanden, wenn das Nockenglied 17 vollständig aufgebracht ist, so daß die Flächen 18 und 29 ohne Störung zusammenarbeiten können. Das innerste Nockenelement 28 erstreckt sich radial nach innen über das Nockenelement 2"j hinaus und liegt gewöhnlich in der Nut 22. Dieses Nockenelement hat eine geneigte Nockenfläche 31, die mit der Fläche 23 in Keilnockeneingriff kommen kann, sobald das Nockenglied 17 nach außen bewegt wird.

Um die Keilnocken 17 gleichzeitig entweder radial nach innen in Verriegelungseingriff mit dem Kegelschaft 4 oder radial nach außen zum Lösen des Schaftes zu verstellen, ist eine Einrichtung vorgesehen, die im vorliegenden Fall eine Doppelendschraube 2,2 ist, deren Schraubenteile 33 und 34 mit entgegengesetzt steigenden Schraubgewinden im Schraubeingriff liegen, die in den radial liegenden und ausgerichteten Gewindebohrungen 35 bzw. 36 der entsprechenden Nockenglieder 17 vorgesehen sind. Wenigstens die eine der Bohrungen, nämlich die Bohrung 35, geht vollständig durch ihren Nockenblock hindurch, so daß das äußere Ende des zugeordneten Schraubenteils 33 von der Außenseite des Körpers 1 aus betätigt werden kann. Die andere Bohrung 36 ist vorzugsweise nach außen hin geschlossen. Das Schraubventil 33 ist an seinem äußeren Ende mit einem Innensechskant 37 ausgestattet, der ein geeignetes Handwerkzeug, wie z. B. das Ende eines nicht gezeichneten Innensechskantschlüssels, aufnehmen kann. Dadurch, daß in nur einem Ende der Schraube 32 ein Innensechskant 37 vorgesehen ist, wird eine leichte Richtungsregelung erreicht. Die Schraube 32 wird immer in Uhrzeigerrichtung gedreht, um die Nockenelemente 17 anzuziehen, und wird entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung gedreht, um die Nockenelemente zu lösen und zurückzuziehen.

Um die Auswärtsbewegung des Nockengliedes 17 zu begrenzen, sind rechtwinklige Keile 38 durch Bolzen 39 in diametral gegenüberliegenden Vertiefungen 40 befestigt, die am Umfang des Körpers ι vorgesehen sind. Die Keile 38 erstrecken sich von den Vertiefungen teilweise über die äußeren Enden der Nut 25 und in die Keilnuten 41 von komplementärer Form, um mit den äußeren Enden der Nockenglieder 17 im Gleiteingriff zu stehen.

Um den Kegelschaft 4 fest in die Kegelbohrung 3 einzusetzen und zu verriegeln, wird die Schraube 32 gedreht, um die Nockenglieder 17 in ihre äußersten Stellungen zurückzuziehen, wodurch die Nockenelemente 27 ein genügendes Stück nach außen gezogen werden, um das Einsetzen des zylindrischen Zapfens 19 zu erlauben. Der Kegelschaft 4 des Werkzeughalters 5 wird nun von Hand in die Kegelbohrung 3 eingesetzt und so geführt, daß die Triebkeile 12 in die Keilnuten n eintreten und dadurch die Keilnockenansätze 24 axial innen von den Nockenelementen 27 und in richtiger Übereinstimmung damit festlegen. Durch Drehen der Schraube 32 werden nun die Nockenglieder 17 einwärts bewegt. Demzufolge treten die Nockenelemente 27 in die Kerben 20 ein, ziehen durch den Keilnockeneingriff mit den Flächen 18 den Schaft 4 fest und verriegeln ihn zwangsläufig in der Mittellage in der Kegelbohrung 3. Da die Nockenblöcke 17 und die Verbindungsschraube 32 eine Gleiteinheit bilden, wird der Verriegelungsdruck gleichmäßig angelegt und ausgeglichen, um eine genaue axiale Ausrichtung des Schaftes 4 in dem Körper 1 sicherzustellen.

Soli der Schaft 4 herausgenommen werden, wird die Schraube 32 einfach gedreht, daß die Nockenglieder 17 ihre äußersten Stellungen einnehmen. Bei der ersten Bewegung der Nockenglieder 17 werden die Nockenflächen 29 der Nockenelemente 27 von den Keilflächen 18 gelöst, um den Schaft 4 freizugeben. Dann stoßen die Nockenflächen 31 des Nockenelements 28 gegen die Keilflächen 23, um den Schaft nach außen zu drücken, wodurch die Trennung der Konusflächen von dem Schaft und der Kegelbohrung 3 sichergestellt ist für den Fall, daß diese in Keilschluß sein sollten. Wenn die Nockenglieder 17 vollständig bis zu den Anschlagkeilen 38 zurückgezogen sind, sind die Nockenelemente 27 ganz aus dem Weg der Keilnockenansätze 24 heraus, so daß der Schaft 4 leicht herausgenommen werden kann.

Gemäß der Erfindung ist also ein neuer und nützlicher Werkzeugkopf geschaffen worden, bei dem der Werkzeughalter 5 leicht und schnell in der

Kegelbohrung 3 befestigt oder daraus entfernt werden kann. Es ist nur nötig, den Werkzeughalter 5 in der Spindel 1 zu befestigen und den Schaft 4 von Hand in die Kegelbohrung 3 so einzubringen, daß die Keilnuten 11 in Eingriff mit den Keilen 12 gebracht werden, dann der Schraube 32 eine rasche Drehung in einer bestimmten Richtung zu geben, um die Verriegelungseinrichtung anzuziehen, oder der Schraube beim Herausnehmen des Schaftes eine rasche Drehung in entgegengesetzter Richtung zu erteilen, woraufhin der Schaft leicht entfernt werden kann. Durch Herausnehmen des einen der Anschlagkeile 38 kann die Gleitnockeneinheit, die die Glieder 17 und die Schraube 32 auf-

weist, -zwecks Reinigung oder Ölung vollständig aus der Nut 25 herausgenommen werden, voraus-' gesetzt, daß der Zapfen 19 des Schaftes 4 aus der Nut 25 zurückgezogen worden ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeugkopf mit einem Drehkörper, z. B. einer Werkzeugspindel, der an einem Ende eine

offene, verjüngte Kegelbohrung hat, in die ein Werkzeug oder Werkzeughalter mit einem Kegelschaft einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl gleichmäßig auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordneter

Nockenglieder (17) radial gleitbar in dem Drehkörper (1) angeordnet sind, von denen jedes Glied entweder einwärts zwecks Keilnockenberührung mit einer radial geneigten Keilfläche (18) gebracht werden kann, die durch eine in

Umfangsrichtung verlaufende Kerbe (20) gebildet wird, welche in dem schmalen Ende (19) des Schaftes (4) vorgesehen ist, so daß der Schaft axial festgezogen und in der Kegelbohrung verriegelt wird oder auswärts gedrückt

werden kann, um den Schaft freizugeben, und daß Einrichtungen (32) vorgesehen sind, die gleichzeitig die Nockenglieder (17) entweder einwärts oder auswärts verstellen.

2. Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenglieder (17)

Teile (31) aufweisen, die in Nockeneingriff mit dem Schattende (19) auch bei Auswärtsbewegung der Nockenglieder (17) bewegbar sind, um eine Berührung zwischen den verjungten Flächen des Schaftes (4) und der Kegelbohrung (3) zu unterbrechen.

3. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei' Nockenglieder (17) in einem über den Durchmesser sich er-

streckenden Schlitz (25) des Körpers (1) gleitbar sind, der das innere Ende (16) der Kegelbohrung (3) schneidet, und daß das schmale Ende (19) des Schaftes mit zwei diametral gegenüberliegenden geraden Kerben (20) aus-

gestattet ist, die von den Nockengliedern (17) erfaßt werden können.

4. Werkzeugkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des schmalen Endes (19) des Schaftes (4) mit einer geraden über den Durchmesser sich erstreckenden Nut (22) mit geneigten Keilflächen (23) ausgestattet ist und daß die Nockenglieder (17) ähnliche geneigte Flächen (31) aufweisen, die die Nockenflächen (23) bei Auswärtsbewegung der Nockenglieder (17) erfassen können, um die Berührung zwischen den verjüngten Flächen des Schaftes (4) und der Kegelbohrung (3) zu unterbrechen.

5. Werkzeugkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Nockenflächen (23, 31) an dem Schaftende (19) und

an den Nockengliedern (17) parallel zu den Keilflächen (18) der in dem Schaft befindlichen Kerben (20) verlaufen.

6. Werkzeugkopf nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine axial trennbare Triebverbindung (11 bis 14) zwischen dem Körper (1) und dem Werkzeug oder Werkzeughalter (5), die die Einführung des Schaftes (4) in die Kegelbohrung (3) nur in solchen Drehlagen erlaubt, in denen die Kerben' (20) mit den Nockengliedern (17) ausgerichtet sind.

7. Werkzeugkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebverbindung (11 bis 14) Keile (12) und Schlitze (11) aufweist, die den zu verbindenden Teilen (1, 5) entsprechend zugeordnet sind.

8. Werkzeugkopf nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (20) gerade und V-förmig sind und daß die Nockenglieder (17) entsprechende V-förmige Teile (27) zum Eingriff in die Kerben haben.

9. Werkzeugkopf nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Durchmesser sich gegenüberliegenden Nockenglieder (17) durch eine Schraube (32) mit umgekehrtem Schraubgewinde verbunden sind, um die Nocken bei Drehung der Schraube in der einen oder anderen Richtung gleichzeitig und gleichmäßig entweder einwärts oder auswärts zu bewegen.

10. Werkzeugkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nur das Ende der Schraube (32) für die Drehung von Hand von der einen Seite des Körpers (1) aus zugänglich ist (bei 37).

11. Werkzeugkopf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß Begrenzungsstücke (38) zur Begrenzung der Auswärtsbewegung der Nockenglieder (17) vorgesehen sind, wobei wenigstens eines der Begrenzungsstücke vorzugsweise entfernbar ist, um die Entfernung des Nockengliedes (17) und der zugeordneten Schraube (32) als eine Einheit aus dem Körper

(1) zu erlauben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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