DK167602B1 - Vaerktoejssamling - Google Patents

Description

i DK 167602 B1

Den foreliggende opfindelse angår en anordning til fastspænding af et værktøj. Anordningen eller værktøjssamlingen omfatter et værktøj og en holder, hvor værktøjet har en konisk forbindelsesdel, samt en mod holderen ven-5 dende første støtteflade. Holderen omfatter et konisk sæde til optagelse af forbindelsesdelen, en anden støtteflade for anlæg mod den første støtteflade, samt et organ til fastspænding af nævnte værktøj mod nævnte holder, hvor værktøjssamlingen har en centerakse.

10

En kendt samling af ovennævnte art udviser koniske forbindelsesflader mellem holder og værktøj. Værktøjet medbringes i anordningens rotationsretning ved hjælp af kiler, som samvirker med riller i holderen. Kilerne og ril-15 lerne er fuldstændig blotlagt for smuds og spåner, hvilket giver problemer ved sammenspænding og medfører stabilitetsproblemer. Samlingen er desuden relativt kompliceret at udforme, dvs. der er behov for gentagne bearbejdninger for at færdiggøre produktet. Desuden medfører an-20 vendeisen af kiler og riller en reduktion af støttefladen mellem værktøjet og holderen.

Opfindelsen har til formål at angive en udformning for en værktøjssamling til fastspænding af et værktøj, og som 25 ikke er følsom over for spåner og smuds.

Et andet formål med den foreliggende opfindelse er at angive en værktøjssamling, der består af så få enkeltdele som muligt, hvorved samlingen bliver enkel at tilvirke.

30

Et yderligere formål for opfindelsen er at frembringe en stabil og sikker fastgørelse af værktøjet.

Formålet ifølge opfindelsen opnås ved, at værktøjssamlin-35 gen er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del. Herved vil de aksiale kræfter virkende på værktøjssamlingen optages af de plane støtteflader, der strækker sig 2 DK Ί67602 Bl rundt om samlingens centerlinie. Samtidig vil de tangen-tiale og radiære kræfter optages af de koniske, ikke cirkulære elementer i værktøjssamlingen. Værktøjets koniske del blokker samtidig værktøjsholderens sæde ud, når værk-5 tøjet monteres, hvormed der sikres en stabil fastholdelse af værktøjet. I og med der sker en deformation af sædet, vil der være tilvejebragt en tætslutning parterne imellem, så at snavs hindres i at trænge ind mellem parterne.

10 Værktøjssamlingen ifølge opfindelsen udmærker sig over for kendt teknik ved, at den består af to parter med samvirkende, koniske anlægsflader, og at den ene part deformeres i radiær retning, når parterne tilspændes i aksial retning.

15

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: fig. IA, 2A, 3A, 4A og 5A viser forskellige udførelses-20 former for forskellige værktøjskomponenter set bagfra og indgående i samlingen, fig. IB, 2B, 3B, 4B og 5B viser i sidebilleder af forskellige udførelsesformer for samlingen, delvis i tvær-25 snit, og hvori respektive værktøjer ifølge fig. 1A-5A indgår, fig. 1C, 2C, 3C, 4C og 5C viser tværsnit af samlingerne set langs linierne I-I, II-II, III-III, IV-IV og V-V, 30 fig. 6A, 6B samt 7A og 7B viser yderligere udførelsesformer for værktøjet set bagfra og fra siden.

Fig. ΙΑ, IB og 1C viser en udførelsesform for en værk-35 tøjssamling 10A ifølge opfindelsen, og som omfatter en maskinspindel 11 eller -holder, samt et værktøj 12 eller en adaptor for et værktøj. Værktøjet kan være et fræseho- DK 167602 B1 3 ved, et bor, et drej estål eller lignende. Samlingen har en cylindrisk form og en centerlinie CL.

Værktøjet 12 har en i hovedsagen cylindrisk overflade 13, 5 en ikke vist aksialt beliggende forende med en skærekant, og en aksialt beliggende bagende med en plan endeflade 14 med en udragende afstumpet, konisk tap 15A. Endefladen 14 er beliggende i et plan, der er vinkelret på centerlinien CL. Tappen 15A har en konisk overflade 16A, der har et 10 ikke-cirkulært eller et fra rundt afvigende tværsnit. Tværsnittet i denne udførelsesform er et polygon-trekantsprofil, dvs. afstanden mellem to parallelle tangenter til overfladen 16A i et givet tværsnit altid vil være konstant. Polygon-trekantprofilen vil dermed være selv-15 centrerende i indgreb med en udsparing med en modsvarende trekantprofil. Afstanden mellem to parallelle tangenter til kurvefladen i et givet tværsnit, her i tappen 15A’s endefladen 17A, er altid større end en indskreven cirkel C’s diameter D i nævnte tværsnit. Cirklen C kan 20 siges at udgøre den ene ende på et kendt værktøjs koniske fastgørelsesdel, hvorved de partier, der er beliggende radialt uden for denne konusstub kan betragtes som værende midler til medbringning eller medbringere. Disse medbringere er anbragt omkring cirklen med 120° afstand.

25 Tappen 15A's middeldiameter forholder sig til dens udstrækning fra endefladen 14 med et forhold omkring 2:1 eller mere generelt ligger forholdet i intervallet fra 1:1 til 5:1. Tappen konusstigning ligger i intervallet fra 1:2 til 1:20, fortrinsvis fra 1:4 til 1:10. En cen-30 tral boring 24 med gevind er udformet i værktøjets bagende.

Maskinspindlen 11 omfatter et cylindrisk hus 18 og et fast spændingsorgan 19. Huset 18 er udformet med en cen-35 tral, langsgående første boring 20, der fremad i aksial retning er forbundet med en anden boring 21 via en rundt-gående skulder 22. Den anden boring 21 har en mindre dia- 4 υκ ιυ/buzb i meter end den første boring 20. Den anden boring 21 er desuden forbundet med en cirkulær rille 23, hvis diameter er større end den anden udborings diameter. Rillen 23 er tilvejebragt for at reducere bøjningsmodstandens ved 5 spindlens forreste ende omkring en konisk indskæring 25A eller et konisk sæde, som strækker sig fra en spindels frontflade 26 og munder ud i rillen 23. Rillen 23 tjener desuden som frigang ved fremstilling af sædet. Frontfladen 26 er beliggende i et plan vinkelret på centerlinien 10 CL. Indskæringen 25A's overflade er identisk lig med tappen 15A’s overflade 16A udover, at indskæringens middeldiameter er noget mindre, ca. 5-100 am, end tappens middeldiameter. Dette betyder med andre ord, at tappens overflade 16A i umonteret tilstand, og i et givet tvær-15 snit i afstanden x fra det af endefladen 14 definerede referenceplan har en større diameter for den indskrevne cirkel sammenlignet med diameteren på den indskrevne cirkel, der defineres af indskæringen 25A’s væg, når tværsnittet er beliggende i samme afstand x fra frontfladen 20 26’s plan. En bolt 19, som er i gevindindgreb med værktø jets boring 24, og hvis hoved 27 ligger an mod skulderen 22, trækker ved sammenspænding tappen 15A ind mod sædet, så at de modsvarende flader 16A og 25A passer ind i hinanden i radiær retning. Derefter spændes bolten yderlige-25 re, hvorved sædet udvider sig elastisk, hvilket medfører en yderligere indføring af tappen i sædet, indtil dets endeflade 14 ligger an mod frontfladen 26. Ved samling af spindel og værktøj opnås der derved en spillerumsfri kobling gennem indgrebspasning, og koblingen er centreret, 30 og der findes medbringere, som er integreret med fladerne 16A og 25A.

Ved adskillelse af værktøjet fra spindelen reverseres nævnte procedure, hvorved organet 19 drejes i modsat ret-35 ning ved aksialt fastgjort stilling. Sædet 25A's overflade vil krympe indtil den når sin oprindelige dimension, hvorefter den er klar til påny at optage et værktøj eller DK 167602 B1 5 en adaptor.

Fastspændingsorganet 19 i form af en bolt kan alternativt erstattes med et organ af den konventionelle type, der er 5 vist i fig. 6A og 6B eller 7A og 7B.

Alternativt kan delen 15A være tilvejebragt på spindelen og sædet 25A på værktøjet.

10 Fig. 2A, 2B og 2C viser en alternativ udførelsesform for en samling 10B ifølge opfindelsen. Bortset fra tappen 15B’s overflade 16B og endeflade 17B, samt sædets overflade er samlingen identisk med den ovenfor beskrevne, hvorfor forskellene kun vil blive beskrevet i det følgen-15 de.

Tappen 15B har en konisk overflade 16B, som har et ikke-cirkulært tværsnit. Tværsnittet i denne udførelsesform har elliptisk form, hvorved ellipsens storakse hensigts-20 mæssigt kan tilvejebringes parallelt med maskinens x-z- plan, dvs. det plan, som defineres ved radiær og aksial fødning ved drejning. I fig. 2A er der indskrevet en cirkel C i tappen 15B* s endeflade 17B. I det plan, der defineres af endefladen, følger endefladens begrænsnings-25 linie, i lighed med alle andre tværsnit parallelle dermed, et forløb, der afviger i radiær retning fra cirklen, bortset fra to punkter ved ellipsens lilleakse. I dette tilfælde findes der to medbringere tilvejebragt radiært uden for cirklen C, og medbringerne er tilvejebragt med 30 en vinkelafstand på 180°.

Sædet 25B i maskinspindelen har en komplementær elliptisk overflade. Sædets overflade er konisk og dets begrænsningslinie i ethvert tværsnit beskriver en bane, hvis di-35 mension i umonteret tilstand er noget mindre end tappen 15B's dimension for det tilsvarende tværsnit.

6

Ulv ΐο/ουέ D I

Fig. 3A, 3B og 3C viser en yderligere udførelsesf orm for samlingen 10C ifølge opfindelsen. Bortset fra tappen 15C's overflade 16C og endeflade 17C, samt sædet 25C's overflade er koblingen identisk med den i forbindelse med 5 fig. 2A, 2B og 2C beskrevne, hvorfor forskellene derimellem kun vil blive beskrevet i det efterfølgende.

Tappen 15C har en konisk overflade, der har et ikke-cir-kulært tværsnit. Tværsnittet ved denne udførelsesform har 10 en kombination af en halvelliptisk og halvcirkulær form.

I fig. 3A er en cirkel C indskrevet i tappen 15C's endeflade 17C. I endefladens plan og i alle andre tværsnit af tappen parallelle dermed følger endefladen 17C's begrænsningslinie en bane, der over ca. 180° er sammenfaldende 15 med cirklen C, mens den resterende del af nævnte begrænsningslinie følger en elliptisk bane beliggende radiært uden for cirklen. Ved denne udførelsesform tilvejebringes der således kun en enkel medbringer.

20 Sædet 25C har en komplementær halvelliptisk og halvcirkulær overflade. Sædet 25C's overflade er konisk.

Fig. 4A, 4B og 4C viser en yderligere udførelsesform en samling 10D ifølge opfindelsen. Samlingen 10D er identisk 25 med samlingen 10A, bortset fra at tappen 15D's overflade 16D, samt sædet 25D’s overflade er udformet med langsgående, plane affasninger 29 henholdsvis langsgående riller 30. Affasningerne 29 og rillerne 30 er tilvejebragt på respektive elementer med jævn fordeling, dvs. 120° 30 vinkelafstand omkring centerlinien CL. Affasningerne eller rillerne er anbragt på respektive overflader, hvor disse er beliggende radiært længst uden for den indskrevne cirkel C. Hver affasning eller rille omslutter en etape af tappen 15 D's omkreds svarende til ca. 20-30°. Af-35 fasningerne eller rillerne er primært tilvejebragt som slip ved fremstilling af samlingen.

DK 167602 B1 7

En yderligere udførelsesform for en samling 10E ifølge opfindelsen er vist i fig. 5A, 5B og 5C. Samlingen 10E er identisk med samlingen 10D, bortset fra at affasningerne 29 henholdsvis rillerne 30 er indbyrdes forbundne med 5 plane partier 16E. Tappen 15E har således form som en stump pyramide, hvorved tværsnittet udgøres af en ligesidet trekant med affasede hjørner. Sædet 25E's begrænsningslinier i et tværsnit danner en ligesidet trekant med udvidede hjørner ved rillerne 30.

10

Fig. 6A og 6B viser et værktøj 12 forsynet med et alternativt fast spændingsorgan 19' af konventionel art, og indrettet til at samvirke med en ikke vist trækstang. Trækstangens aksialt forreste ende er udformet med kæbe-15 lignende organer, der er indrettet til at gribe omkring og trække organet 19'* s hoved 27' aksialt bagud.

Fig. 7A og 7B viser et værktøj 12 med et yderligere alternativt fastspændingsorgan 19", som er beskrevet i de-20 taljer i svensk patent nr. 447 712, som hermed er inkorporeret i beskrivelsen. Organet 19" er indrettet til at samvirke med to ikke viste cylinderhalvdele. Cylinderhalvdelene trækkes i samme retning vinkelret mod centerlinien Cl med en skrue, der strækker sig gennem en slids 25 31. Halvdelene og organet omfatter samvirkende riller, der tvinger værktøjet aksialt indad i spindelen.

Den foreliggende opfindelse angår således en værktøjssamling, hvor de på samlingen virkende aksiale kræfter opta-30 ges af plane støtteflader, som har en udstrækning 360° omkring koblingens centeraksel, og hvor de tangentielle og radiære kræfter optages af de koniske, ikke-cirkulære elementer i samlingen.

35

Claims (5)

1. Værktøjssamling til fastspænding af en første part mod 5 en anden part, hvilke parter består af et værktøj og en holder, hvor den første part (10A-10E) har en stump, konisk forbindelsesdel (15A-15E), samt en mod holderen vendende første støtteflade (14), hvor den anden del (18) omfatter et konisk sæde (25A-25E) til optagelse af nævnte 10 forbindelsesdel, en anden støtteflade (26) til anlæg mod nævnte første støtteflade i et koblingsplan, samt et organ (19; 19'? 19") til sammenspænding af den første part mod den anden art, hvor nævnte kobling har en centerakse (CL), kendetegnet ved, at forbindelsesdelen 15 (15A-15E) og sædet (25A-25E) omfatter samvirkende flader (16A-16E; 25A-25E), med fra cirkulært afvigende tværsnit, og som konvergerer i retning bort fra koblingsplanet og at forbindelsesdelen elastisk deformerer den anden parts aksiale forende under nævnte fastspænding. 20

2. Værktøjssamling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forbindelsesdelen (15A-15E)’s tværsnitsflade for et givet tværsnit i umonteret tilstand er større end tværsnitsfladen for sædet (25A-25E) i et modsvarende 25 tværsnit i umonteret tilstand. 1 2 Værktøjssamling ifølge krav 2, kendetegnet ved, at forbindelsesdelen (15A-15E) og sædet (25A-25E) har identisk konusstigning. 30 2 Værktøjssamling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den koniske forbindelsesdel (15A-15E)'s yderflade (16A-16E) i tværsnit udviser mindst ét parti, der strækker sig radiært uden for en i tværsnittet indskreven cir- 35 kel (C), hvorved nævnte parti udgør en integreret del af forbindelsesdelens overflade, og at det koniske sæde (25A-25E)'s begrænsningslinie i nævnte tværsnit har en DK 167602 B1 med forbindelsesdelens overflade identisk profil, men med mindre dimension.

5. Værktøjssamling ifølge krav 3, kendetegnet 5 ved, at konusstigningen ligger i intervallet 1:2 til 1:20, fortrinsvis fra 1:4 til 1:10.

6. Værktøjssamling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anden part (18) har en første central boring 10 (20), der er koncentrisk med samlingens centerakse (CL) hvorigennem en bagende (27; 27'; 31) af nævnte organ (19; 19'; 19") strækker sig aksialt.

7. Værktøj s samling ifølge krav 4, kendetegnet 15 ved, at forbindelsesdelen (15A-15E) og sædet (25A-25E) i tværsnit udviser en polygon-trekantsprofil, en elliptisk profil, en trekantsprofil eller en kombination af en halvelliptisk og halvcylindrisk profil. 20 8. Værktøjssamling ifølge krav 6, kendetegnet ved, at forbindelsesdelen (15D; 15E) udviser en polygontrekantsprofil eller en trekantsprofil og omfatter affa-sede, langsgående partier (29) ved profilens hjørneområder, hvilke er vendt mod modsvarende langsgående riller 25 (30) i sædets profil. 1 35 Værktøjssamling ifølge krav 2, kendetegnet ved, at forbindélsesdelen (15A-15E)'s overflades dimension (d^) i et vist tværsnit er 5 til 100 μπι større end 30 sædet (25A-25E)’s begrænsningslinie i samme tværsnit i umonteret tilstand.