EP3672749A1 - Schnittstelle zwischen einer spannzangenaufnahme und einem werkzeugadapter - Google Patents

Schnittstelle zwischen einer spannzangenaufnahme und einem werkzeugadapter

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Publication number
EP3672749A1
EP3672749A1 EP18755798.8A EP18755798A EP3672749A1 EP 3672749 A1 EP3672749 A1 EP 3672749A1 EP 18755798 A EP18755798 A EP 18755798A EP 3672749 A1 EP3672749 A1 EP 3672749A1
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EP
European Patent Office
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tool
tool adapter
collet
interface according
holder
Prior art date
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Pending
Application number
EP18755798.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Fautz
Sascha Tschiggfrei
Karlheinz Jansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WTO Vermoegensverwaltung GmbH
Original Assignee
WTO Vermoegensverwaltung GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by WTO Vermoegensverwaltung GmbH filed Critical WTO Vermoegensverwaltung GmbH
Publication of EP3672749A1 publication Critical patent/EP3672749A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/006—Conical shanks of tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/2012—Threaded cam actuator
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/1075—Retention by screws
    • B23B31/1076—Retention by screws with conical ends
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/26—Securing milling cutters to the driving spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/04—Adapters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/24—Cooling or lubrication means

Definitions

  • From DE 102 19 600 C5 is a tool carrier with a Collet holder known in the alternative to the
  • Collets and tool adapter can be used.
  • the tool adapter has a flange plate. This flange plate is used to attach the tool adapter to the collet chuck with the help of four end faces
  • Tool carrier known.
  • the tool carrier has a
  • Tool clamping device known. In this interface are in a tool adapter in the axial direction in front of an outer cone an annular shoulder and a circumferential groove
  • the invention is based on the object
  • Collet holder and an associated tool adapter to provide, even in tight spaces
  • This object is achieved at an interface between a collet holder and a tool adapter, the collet receiving an inner cone, a flat surface and an external thread for a clamping nut, wherein the tool adapter to the inner cone complementary outer cone, and wherein the collet receiving of the
  • Attachment means comprise one or more radially or obliquely arranged internal threads and a dowel pin in each internal thread, and that in the tool adapter one or more recesses are present, which cooperate with the one or more dowel pins.
  • the tool adapter in the collet holder is not fastened via the external thread of the collet holder and a clamping nut, but via fastening means independent of it in the form of radially or obliquely arranged clamping pins.
  • Tensioning pins are screwed with their tips into complementary recesses in the tool adapter.
  • Screwdriver required.
  • a torque support in the form of a second tool for countering is not required in the interface according to the invention. This simplifies changing and putting on a
  • inventive tool adapter considerably. In addition, it is sufficient to solve a single dowel pin or. to attract . This also saves considerable time when changing the tool adapter compared to other known
  • a screwdriver is a very slender
  • the recesses are frusto-conical, but in any case rotationally symmetrical with respect to a central axis, clamping forces can be achieved via the clamping pin and the recess be transmitted in the axial direction and torques.
  • the interface according to the invention is used above all when tools with small diameters and correspondingly high rotational speeds are used. This means that the torques to be transmitted between the collet holder and tool adapter are comparatively small. Therefore, it is sufficient in many cases when the torque transmission between the collet holder and tool adapter via the or the dowel pins.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the collet holder in the region of the plane surface one or more (radial) uten or
  • the tool adapter in the region of the covenant also has one or more (radial) grooves or depressions, and that belongs to the interface a separate drive ring, which has at least one interlocking element, in the grooves or
  • Depressions in the area of the plane surface and in the area of the federal can be used. In other words: Both the collar and the plane surfaces have only grooves or. Depressions on. As a result, the federal government and the flat surface manufacturing technology very easy and can be produced with high precision and axial runout.
  • Interlocking elements of the driving ring engage in the grooves of the collet receiving. Then, the dowel pins are positioned so that the tool adapter can be inserted into the collet chuck in such a way that the grooves on the collar of the tool adapter the
  • Tool adapter can be used.
  • Tool adapter and collet holder in the area of the plane surface and a collar of the tool adapter or in an area at the rear end of the inner cone of
  • Collet holder (see claim 13) or takes place at another point between the front and rear end.
  • the optional collar of the tool adapter does not need to contact the face of the collet chuck.
  • the Positioning and centering of the tool adapter then takes place exclusively via the inner cone of
  • Collets of the collet receiving cooperate, it is possible and advantageous in many cases, if
  • the width of the grooves on the plane surface is not equal.
  • the width of the grooves on the collar of the tool adapter and for the width of the positive locking elements of the driving ring according to the invention can be specified constructively.
  • the width of the grooves can also on the groove depth and the associated dimension of the form-locking elements or on the drive ring or on the (non-uniform) arrangement of the grooves and the
  • Tool holder and tool adapter relative to each other ensures that the tips of the dowel pins in the engage complementarily arranged recesses of the tool adapter when the or the chip pins are tightened. An incorrect installation is excluded. This uneven dimensioning and / or arrangement of the grooves does not cause any significant imbalance when the
  • Driving ring made of the same material, eg. B. made of steel.
  • the clamping takes place - as already mentioned - in that the one or more dowel pins are tightened.
  • interlocking elements may be arranged on the ring so that they have a certain elasticity in the axial direction and as an ejector for the
  • the axially biased positive locking elements actively support the ejection of the tool adapter.
  • Outer cone are glued together by adhering cooling lubricant.
  • the driving ring also covers the external thread of the collet holder and protects it from damage or dirt, if no clamping nut on the
  • the driving ring has at least one radial or oblique through hole through which a screwdriver can be inserted to a clamping pin according to the invention
  • the diameter of the at least one through hole in the driving ring can be so large that
  • the dowel pin can be screwed through the driver ring into the tool adapter and removed from it.
  • the dowel pin can not be removed as long as the drive ring is in place. Then the tensioning pin secures the driving ring against
  • the driving ring also serves as VerlierSich réelle for the dowel pins. Namely, if the dowel pin is turned out too far, then it hits against the drive ring and can not be unscrewed further.
  • Mitallerings is slightly larger than the nominal diameter of the dowel pins or. Then that is the tension pin a Be screwed piece in the stepped bore. Only when the diameter of the stepped bore is reduced, the clamping pin abuts against the driving ring and can not be further unscrewed. In this position, the dowel pin also serves as VerlierSich réelle for the drive ring, so that a tool adapter can be replaced without the risk that the
  • drive ring according to the invention has even more optional functions.
  • the ejection of the tool adapter can also by
  • Loosening / unscrewing of the dowel pins are actively supported. This can be done by a suitable design of the
  • Collet holder can be realized. As a result, both alternatives lead to an axial force being exerted indirectly by the one or more clamping pins on the driving ring on the tool adapter, which supports the ejection.
  • the dowel pin axially offset against an edge or a chamfer at the transition from the inner larger diameter to the smaller diameter of the through hole. This staggered pressing the dowel pins causes the ejection of the tool adapter, but at least supported.
  • Through hole may be formed with a larger diameter than the cone, which is offset slightly in the axial direction to the longitudinal axis of the internal thread.
  • Connections provide that the collet receiving in the region of the planar surface has one or more projections and the tool adapter in the region of the collar has one or more complementary to the projections recesses or depressions.
  • the tool adapter in the region of the collar has one or more projections and the collet receiving in the region of the plane surface to the projections complementary recesses or
  • the tool adapter and the collet receiving means can be positively connected to one another at an end of the inner cone opposite the planar surface. Such a positive connection, for example, a
  • Axialnuten are formed and that these axial grooves with projections on the tool adapter or the
  • Torque is transmitted by a claw coupling between the collet holder and tool adapter.
  • Tool holder on the tool adapter can be realized by the positive connection in the region of the flat surface and the collar or by the positive connection at the opposite end of the tool holder.
  • Tool holder is realized.
  • the reverse assignment of the functions is possible. This "task distribution" becomes constructive over the
  • Tool adapter becomes active first and takes over the positioning; the other positive connection assumes the function "torque transmission".
  • a nominal diameter of the external thread for the clamping nut at least 1, 4 times larger, preferably 1, 5 times to 1, 8 times greater than the largest diameter D max of the inner cone.
  • the internal thread With increasing wall thickness of the collet receiving between inner cone and external thread, the internal thread is longer, so that its load capacity increases.
  • the one or more dowel pins can be made longer, which causes the dowel pins during clamping of the
  • Tool adapter occurring lateral forces can absorb better. In addition, this results in a very strong and stable collet holder.
  • the interface according to the invention can be used in one
  • Tool adapters in the spindle a small storage volumes ready, which in the range of inner cone of the spindle and outer cone of the tool adapter available
  • Inner cone of the spindle and outer cone significantly reduces the thickness of the film of cooling lubricant. As a result, the concentricity of the tool adapter improves even further.
  • the one or more dowel pins on a frustoconical tip may be frusto-conical or cylindrical. Then the clamping pin works as an eccentric clamping pin.
  • FIG. 1 shows a section E-E through a tool holder with a collet holder according to the invention without a collet and without a clamping nut; a section E-E through a horraufnähme with a collet Text science according to the invention with collet and clamping nut; a perspective view of
  • Figure 3 a side view of the figure
  • Figure 4 perspective view of the tool holder with a tool adapter according to the invention from Figure 6, 7 and 8; a side view of Figure 6, 7 and 8; a cut GG (rotated) by a
  • Tool holder with tool adapter a section F-F through a tool holder with tool adapter with the clamping pin 210 in the cocked position; a section F-F through a tool holder with tool adapter with the clamping pin 210 in the released position; an exploded view of the tool holder with tool adapter of Figure 6, 7, 8; a powered, angled
  • Tool holder with 3 tool holders, once equipped with a collet according to Figure 1b and equipped with two times
  • an inventive tool holder here as a square recording with integrated
  • Tool holder equipped with a tool adapter for indexable inserts; two tool holders according to the invention, here as cylindrical receptacles with integrated
  • inventive tool adapter the interaction of the torque transmission to a tool adapter according to the invention according to FIG 21 and a collet holder according to the invention in section, an inventive tool adapter with
  • Figures la, 1b, 2 and 3 show an embodiment of a collet holder 300 according to the invention, which is integrated in a spindle 100.
  • the spindle 100 may for example be integrated in a driven tool holder according to FIGS. 10, 11 and 12. at
  • the spindle is rotatably mounted in the tool holder and rotates during machining.
  • the spindle is integrated in a fixed tool holder or. is designed as a fixed tool holder, as shown with reference to Figures 17 and 18 and will be explained in more detail below.
  • the actual collet receptacle 300 is located in the figure la and 1b at the left end of the spindle 100.
  • the collet holder 300 according to the invention comprises a
  • Inner cone 310 may correspond to DIN ISO 15488, so that standardized collets 400 can be used in the collet holder 300 according to the invention.
  • the inner cone 310 has a front end 312 and a rear end 313. In FIGS. 1a and 1b, the front end 312 is disposed on the left. At the front end 312, the inner cone 310 has its largest diameter D max .
  • the optional cylindrical bore 314 allows the shank of a clamped into the collet 400
  • Planar 311 can be set only in the working space of the machine tool. This is undesirable because it leads to relatively long unproductive downtime of the machine tool and the repeatability of the setting is low.
  • the external thread 230 has a nominal diameter D ne nn, which is significantly greater than the diameter D max at the front end 312 of the inner cone 310.
  • the nominal diameter D nom of the external thread 230 by at least a factor of 1 , 4 is greater than the maximum diameter D max of the inner cone 310.
  • the wall thickness between the external thread 230 and the inner cone 310 is sufficient to provide a radially or obliquely extending internal thread 315 into which an
  • Screw plug 402 or a clamping pin 210 screwed can be.
  • the internal thread has a frustoconical countersink (without reference sign) at its radially outer end.
  • the internal thread 315 can also run obliquely (not shown), so that the longitudinal axes of the inner cone 310 and the inner thread 315 enclose an angle greater than 90 °, preferably equal to 105 ° or 120 °.
  • a locking screw 402 is screwed when a collet 400 and a clamping nut 401 are used for clamping a tool.
  • the plug screw 402 has a frusto-conical upper end, which, together with the conical countersinking of the internal thread 315, effects a sealing of the internal thread 315. This prevents that coolant, which is supplied to a tool clamped in the collet 400, uncontrollably passes through the internal thread 315 into the environment.
  • the internal thread 315 is protected by the locking screw 402 from damage or dirt.
  • FIGS. 2 and 3 the spindle is shown in different views. In the figure 2 is the
  • Closing screw 402 clearly visible.
  • the external thread 230 is not shown pictorially in FIG. Instead, only a cylindrical surface is provided with the reference numeral 230.
  • the inventive Collet receptacle 300 of the spindle 100 operates in the configuration shown in FIGS. 1b to 3, like a conventional collet holder according to DIN ISO 15488 with clamping nut.
  • FIGS. 4 to 9 show a second configuration in different views. In this
  • FIG. 9 shows this configuration in one
  • Collet holder 300 a clamping pin 210 is used. In the illustrated embodiment, this is
  • Internal thread 315 arranged radially. This means that the longitudinal axis of the internal thread 315 extends radially and orthogonally to the longitudinal axis of the spindle 100. It is also possible that an angle between the longitudinal axis of the internal thread 315 and the longitudinal axis of the spindle 100 is different from 90 °. For example, the angle could not, as shown in Figure 9, be equal to 90 °, but 105 ° or 120 °.
  • the clamping pin 210 has in this embodiment at one end a truncated cone 316. At the opposite end of the clamping pin 210 is a driver for a
  • grooves 221 and. 223 formed, which can also be referred to as recesses.
  • the grooves 221 and. 223 are radial in this embodiment and are so
  • Tool adapter 500 is inserted into the spindle 100, facing each other.
  • both the flat surface 311 and the collar 321 can be produced very simply and precisely.
  • both surfaces can be exactly level and perpendicular to the longitudinal axis of the spindle 100 by grinding. of the tool adapter 500.
  • Tool adapter 500 is pulled by tightening the clamping pin 210 in the axial direction against the resulting from the small elastic deformation bias in the inner cone 310.
  • Tool adapter and collet receiving 300 is released, the tool adapter 500 springs back and the
  • This axial deformation is usually less than 0.03 mm.
  • an inventive driver ring 220 is provided between the spindle 100 and the adapter 500.
  • Driving ring 220 includes two positive locking elements 222, which are compatible with the grooves 221 in the flat surface 311 and the grooves 223 in the collar 321.
  • Compatible in this context means that the interlocking elements 222 immerse both in the grooves 221 and in the grooves 223 when the driver ring 220 is placed on the spindle 100 and the tool adapter 500 in the tool holder or. the spindle 100 is inserted.
  • the driver ring 220 comprises a tubular portion 224 which connects the interlocking elements 222 with each other and also serves as a cover for the external thread 230.
  • a through hole 225 is formed in the tubular portion 224. The through hole 225 is so
  • the clamping pin 210 is when the positive locking elements 222 of the driving ring 220 in the grooves 221 of the spindle 100 and. the collet receiving 300 are used. If the
  • Clamping pin 210 then it is particularly advantageous if the grooves 221.1 and 221.2 differ, for example, in width or depth. In appropriate Way are then the positive locking elements 222.1 and 222.2 different widths or depths (see also Fig. 23 and the description). As a result, it is structurally ensured that the driver ring 220 can be mounted only in one position, specifically in such a way that the throughbore 225 extends above the internal thread 315 or respectively. the tensioning pin 210 is located.
  • FIG. 5 shows a side view of the configuration according to FIG.
  • FIG. 6 shows a section along the line GG through the spindle 100, the tool adapter 500 according to the invention and the driver ring 220.
  • this Representation is the positive connection between the spindle 100 and the tool adapter 500 using the
  • the tool adapter 500 carries in this
  • Embodiment a small collet Aufnah with an external thread and a clamping nut. This makes it possible to clamp even tools with a small shaft diameter in a collet.
  • FIG. 7 shows the situation that the clamping pin 210 is screwed into a recess 317 in the outer cone 320 of the tool adapter 500.
  • the recess 317 is frusto-conical, as is apparent from Figures 7 and 8.
  • the cone angle of the recess 317 and the cone angle of the truncated cone 316 on the clamping pin 210 are the same.
  • a center axis of the clamping pin 210 or, respectively, is. of the internal thread 225 slightly offset from a central axis of the recess 317 (see the axially in the axial direction
  • the offset is selected such that the outer cone 320 of the tool adapter 500 is drawn into the inner cone 310 by screwing the clamping pin 210 into the recess 317. As a result, the collar 321 of the tool adapter becomes 500 pulled against the plane 311. As a result, the tool adapter 500 is aligned with very small tolerances and high repeat accuracy in the spindle 100 or the inner cone 310 and the plane surface 311. Different
  • Tool adapter 500 clamped tool are very good.
  • the recesses 317 are frusto-conical, but in each case are rotationally symmetrical with respect to a central axis, not only clamping forces in the axial direction (i.e., in FIG.
  • FIG. 8 shows the situation that the
  • Tensioning pin 210 is rotated out of the recess 317, so that the tool adapter 500 from the inner cone 310th
  • Mit Trainingring 220 has the function of a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a VerlierSich für a clamping pin 210. The fact that the clamping pin 210 abuts against the driving ring 220, the clamping pin 210 can not be completely unscrewed from the internal thread.
  • the clamping pin 210 can not be completely unscrewed and simultaneously the driver ring 220 can not be removed from the spindle 100 or tool holder 300, since the driver ring by the Clamping pin 210 is prevented from doing so. Then the chip pin 210 serves as
  • the tensioning pin 210 can in any case be turned outward to the extent that the truncated cone 316 no longer dips into the recess 317 of the tool adapter 500.
  • the tool adapter according to the invention can be used and replaced easily and quickly even in confined spaces. It is possible, the interface according to the invention even without the driving ring and without the grooves 221 and 223 in the plane surface 311 b zw. to train the Bund 321. Then the positive torque transmission via the at least one clamping pin 210.
  • embodiments will be described later in connection with FIGS. 19, 20 and 21.
  • Tool holder 600 with three spindles. Such tool holders
  • 600 are used, for example, in automatic lathes.
  • first spindle is a collet 400 with a clamping nut 401 according to the embodiment of
  • Tool adapters 500 according to FIGS. 4 to 9 are inserted into the other two spindles.
  • the Mit Sprinte 220 with the through holes 225 and the underlying dowel pins 210 are easy to see.
  • Mit Economicsrings 220 are easily accessible.
  • the dowel pins 210 are easy to reach from the side with a screwdriver, even in these cramped installation conditions, the invention
  • Tool adapter 500 easily replaced. A second tool and a second hand of the
  • FIGS. 13 to 16 are various ones
  • Tool adapter 502 integrally formed. This can be done, for example, by soldering a cemented carbide drill into the actual tool adapter 502.
  • FIG. 15 shows a tool adapter 503 which has the function of a sealing plug. This
  • Tool adapter 503 is used whenever a spindle is not needed to prevent the inner cone 311 of this spindle from becoming dirty and / or the cooling lubricant leaking uncontrollably through this inner cone into the machine room.
  • FIG. 16 shows a tool adapter 504, in which the tool adapter carries a turning tool. This lathe tool can be received in a fixed tool holder 700 (see FIGS. 17 and 18).
  • Turning tool can also be used in a powered tool holder. Then he has the function of a
  • Einschneiders can be turned with the inner holes.
  • a non-driven tool holder 700 is shown schematically.
  • Tool holder 700 here has a square and on its one end an interface according to the invention.
  • a tool adapter 501 can be used in this interface according to the invention.
  • the tool adapter 501 With the help of the clamping pin 210, the tool adapter 501 with the
  • Tool holder 700 are connected. Then this fixed tool adapter 700 can be used as a turning tool. Depending on the requirement, however, other tool adapters such. B. 504 (see FIG. 16).
  • FIG. 18 shows two fixed tool holders 700 (here with cylindrical shank and clamping surface).
  • a tool holder 700 of the already mentioned turning tool 504 is clamped.
  • a drill 505 is clamped by means of a tool adapter 500 with collet.
  • the tool holders 700 in turn are clamped in a guide, which are part of the automatic lathe or another machine tool.
  • FIGS. 19 and 20 show two examples of how the positive torque transmission at the rear end of the inner cone 310 and / or. at the rear end of the outer cone 320 of a tool adapter 500 according to the invention can be realized.
  • a polygon 322 is formed at the rear end of the outer cone 320.
  • a complementary polygon is formed at the rear end of the outer cone 320.
  • Collet holder 300 can be transferred to a tool adapter 500 - 504.
  • FIG. 22 shows a longitudinal section of a tool adapter 500 according to the invention with a collet holder 340 for clamping a tool 505 (here a helical drill) and a spindle 100 with a collet receptacle 300 according to the invention. From this illustration it is clear that the axial position of the tool 505 relative to the
  • Tool adapter 500 is adjustable by the tool 505 is pushed with its cylindrical shaft more or less far into the collet holder. This
  • 500 504 can only be used in the collet holder 300, that on the tool adapter 500 - 504
  • Collet receptacle 300 interact. As can be seen from the views of FIG. 23, the widths X, Y of the grooves 221.1 and 221.2 in the collet receptacle 300 may be different. The same applies to the width of the grooves 223.1 and 223.2 on the collar 321 of the tool adapter 500 (not shown in Figure 23) and for the width of the form-locking elements 222.1 and 222.2 of the driving ring 220 according to the invention (not shown in Figure 23).
  • the same effect can be achieved if the depths V, W of the grooves 221.1 and 221.2 are different.
  • the position in which the tool adapter can be inserted into the collet receptacle can be specified constructively.
  • the interface according to the invention is very easy to control in terms of manufacturing technology. Another advantage of
  • the interface according to the invention can be seen in the fact that it is possible to use the interface in a first step as a normal collet first. Then, the internal thread 315 is closed with a screw plug 402. If at a later date the need
  • Tool adapters 500, 501, 502, 503 or 504 to equip, then at this time the necessary
  • Tool adapter 500, 501, 502, 503 or 504 procured and used.
  • the interface according to the invention thus offers minimal investment costs, if initially only collets should be used.
  • the "upward compatibility" of the solution according to the invention ensures that at a later point in time and without conversion of the driven tool holder
  • FIGS. 24 and 25 show an embodiment of the invention
  • Mit psychologyrings 220 shown in the dowel 210 also for pressing the tool adapter 500 ----- 504 is used. This is achieved in that a chamfered or frustoconical countersink 318 is provided on the inside of the through-bore 225 of the driver ring 220. A middle This countersink 318 is preferably offset slightly relative to the longitudinal axis of the internal thread 315 or 315. of the clamping pin 210 arranged. In FIGS. 24 and 25, the center of the countersink 318 is opposite the longitudinal axis of the inner thread 315 or 315. of the clamping pin 210 offset to the right. This offset is shown in FIGS. 24 and 25 as "V".
  • a tool adapter 500 504 clamped in the inner cone 310 is to be removed from the inner cone 310, then also in this exemplary embodiment the clamping pin 210 is rotated out of the recess 317.
  • the tensioning pin 210 after having reached the staggered frusto-conical countersink 318 (see FIG. 25), is further rotated out of the recess 317, an axially acting force is produced on the entrainment ring 220 (to the left in FIG. 25). This axial force is applied via the form-locking elements 222 on the collar 321 of the
  • Tool adapter 500 - 504 transferred and pushes it out of the inner cone 310.
  • a bevel 319 or a rounding may be attached to the clamping pin 210.
  • the through-bore 225 of the driver ring 220 is designed as a stepped bore (see FIGS. 7 and 8), and that the transition between the two bore diameters is in the form of a truncated cone Countersink 318 is formed.
  • This variant is not shown in the figures. Their function corresponds to that of the exemplary embodiment according to FIGS. 24 and 25.
  • the offset "V" between the longitudinal axis of the internal thread 315 or the clamping pin 210 and the countersink 318 is important.
  • Countersink 3318 to arrange. In the first case, results in a somewhat "nicer" look, because the clamping pin 210 sits centrally in the through hole 225 for the user. In the second case, the production is a bit easier.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Es wird eine Schnittstelle zwischen einer Spannzangenaufnahme (300) und einem Werkzeugadapter (500 - 504) vorgeschlagen, wobei die Spannzangenaufnahme (300) einen Innenkonus (310), eine Planfläche (311) und ein Außengewinde (230) für eine Spannmutter (401) umfasst, wobei der Werkzeugadapter (500 - 504) einen zu dem Innenkonus (310) komplementären Außenkonus (320) umfasst, und wobei die Spannzangenaufnahme (300) von dem Außengewinde (230) und der Spannmutter (401) unabhängige Befestigungsmittel für den Werkzeugadapter (500 - 504) aufweist, wobei die Befestigungsmittel eine oder mehrere radial oder schräg angeordnete Innengewinde (315) und einen Spannstift (210) in jedem Innengewinde (315) umfassen, und dass in dem Werkzeugadapter (500 - 504) eine oder mehrere Ausnehmungen (317) vorhanden sind, die mit dem oder den Spannstiften (210) zusammenwirken.

Description

Titel: Schnittstelle zwischen einer Spannzangenaufnähme und einem Werkzeugadapter
Beschreibung Mit Hilfe von Spannzangen können rotierende Werkzeuge sehr präzise und kompakt gespannt werden . Da j edoch nicht alle Werkzeuge in einer Spannzange gespannt werden können, besteht die Notwendigkeit, eine Spannzangenaufnähme bereitzustellen, in der sowohl Spannzangen als auch
Werkzeugadapter für angetriebene oder feststehende
Werkzeuge aufgenommen werden können .
Aus der DE 102 19 600 C5 ist ein Werkzeugträger mit einer Spannzangenaufnahme bekannt in den alternativ zu den
Spannzangen auch Werkzeugadapter eingesetzt werden können . Dabei weisen die Werkzeugadapter eine Flanschplatte auf . Über diese Flanschplatte wird der Werkzeugadapter an der Spannzangenaufnahme mit Hilfe von vier stirnseitig
angeordneten Schrauben befestigt .
Aus der DE 10 2009 060 678 B4 der Anmelderin sind ein Werkzeugträger mit einer Spannzangenaufnahme und ein
Werkzeugeinsatz zur Verwendung in einem solchen
Werkzeugträger bekannt . Der Werkzeugträger hat ein
Außengewinde auf das eine Spannmutter mit Innengewinde aufgedreht wird, um sowohl Spannzangen als auch
Werkzeugadapter in dem Werkzeugträger zu befestigen .
Eine ähnliche Lösung ist aus der DE 20 2009 012 087 Ul bekannt . Auch hier werden sowohl die Spannzangen als auch die Werkzeugadapter mit Hilfe einer Spannmutter in der Spannzangenaufnahme befestigt .
Aus der DE 10 2004 029 047 AI ist eine
Werkzeugspannvorrichtung bekannt . Bei dieser Schnittstelle sind in einem Werkzeugadapter in axialer Richtung vor einem Außenkonus eine Ringschulter und eine Umfangsnut
ausgebildet . In die Umfangsnut kann ein Spannstift der zugehörigen Spindel eingedreht und auf diese Weise der Werkzeugadapter mit der Spindel axial verspannt werden . Diese Lösung benötigt zusätzlichen Bauraum bzw . verkürzt einen Außenkonus des Werkzeugadapters . Das wirkt sich negativ auf den Rundlauf eines in den Werkzeugadapter eingespannten Werkzeugs aus.
Aus der DE 10 2009 042 665 AI ist eine Schnittstelle zwischen einem Werkzeugträger und einem Werkzeugadapter bekannt . In diese Schnittstelle können keine Spannzangen eingesetzt werden . Bei dieser Schnittstelle wird zunächst eine formschlüssige Verbindung in der Art einer Ba onett- Verbindung zwischen Werkzeugadapter und -halter
hergestellt . Anschließend wird die Verbindung durch eine gezielte elastische Verformung fixiert . Diese Schnittstelle erfordert sehr geringe Fertigungstoleranzen und ist daher empfindlich gegenüber Verschleiß und Verschmutzungen .
Außerdem ist sie teuer in der Herstellung . Diese aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben sich in vielen Anwendungsfällen bewährt ; allerdings haben sie Nachteile, die vor allem dann zum Tragen kommen, wenn wenig Platz im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine zum Wechsel eines Werkzeugadapters zur Verfügung steht .
Bei der aus der DE 102 19 600 C5 bekannten Lösung müssen vier Schrauben von der Stirnseite durch die Flanschplatte gesteckt und in die Spannzangenaufnähme eingeschraubt werden . Dies bedeutet, dass eine Zugänglichkeit von der Stirnseite der Spannzangenaufnähme erforderlich ist, wenn ein Werkzeugadapter eingesetzt werden soll . Außerdem müssen vier Schrauben eingedreht werden, um einen Werkzeugadapter zu befestigen . Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen mit einer Spannmutter muss zum Wechsel einer Spannzange b zw . eines Werkzeugadapters die Spannzangenaufnähme gegen
Verdrehen gesichert und ein Schlüssel zum Lösen bzw .
Anziehen der Spannmutter angesetzt werden . In Situationen mit beengten Platz erhältnissen, wie sie bei
Langdrehautomaten häufig auftreten, ist dafür nicht
ausreichend Platz vorhanden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine
Spannzangenaufnahme und einen zugehörigen Werkzeugadapter bereitzustellen, die es erlauben, auch in beengten
PlatzVerhältnissen auf einfache Weise einen Werkzeugadapter sicher und mit hoher Wiederholgenauigkeit in eine
Spannzangenaufnahme einzusetzen und zu fixieren .
Diese Aufgabe wird bei einer Schnittstelle zwischen einer Spannzangenaufnahme und einem Werkzeugadapter, wobei die Spannzangenaufnahme einen Innenkonus , eine Planfläche und ein Außengewinde für eine Spannmutter umfasst , wobei der Werkzeugadapter einen zu dem Innenkonus komplementären Außenkonus , und wobei die Spannzangenaufnahme von dem
Außengewinde und der Spannmutter unabhängige
Befestigungsmittel für den Werkzeugadapter aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die unabhängigen
Befestigungsmittel ein oder mehrere radial oder schräg angeordnete Innengewinde und einen Spannstift in jedem Innengewinde umfassen, und dass in dem Werkzeugadapter eine oder mehrere Ausnehmungen vorhanden sind, die mit dem oder den Spannstiften zusammenwirken . Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der Werkzeugadapter in der Spannzangenaufnähme nicht über das Außengewinde der Spannzangenaufnahme und eine Spannmutter, sondern über davon unabhängige Befestigungsmittel in Form von radial oder schräg angeordneten Spannstiften befestigt . Die
Spannstifte werden dazu mit ihren Spitzen in komplementäre Ausnehmungen in dem Werkzeugadapter eingedreht .
Zum Einspannen des Werkzeugadapters in der
erfindungsgenmäßen Spannzangenaufnahme ist nur eine
seitliche oder radiale Zugänglichkeit für einen
Schraubendreher erforderlich . Eine Drehmomentabstützung in Form eines zweiten Werkzeugs zum Gegenhalten ist bei der erfindungsgemäßen Schnittstelle nicht erforderlich . Das vereinfacht den Wechsel und das Anziehen eines
erfindungsgemäßen Werkzeugadapters erheblich . Außerdem ist es ausreichend, einen einzigen Spannstift zu lösen bzw . anzuziehen . Auch das spart erheblich Zeit beim Wechsel des Werkzeugadapters im Vergleich zu anderen bekannten
Lösungen .
Ein Schraubendreher ist ein sehr schlankes und
kostengünstiges Werkzeug, der auch bei beengten
PlatzVerhältnissen im Arbeitsraum der Maschine auf einfache Weise das Spannen bzw . Lösen des Werkzeugadapters
ermöglicht .
Weil die Ausnehmungen kegelstumpfförmig, in jedem Fall aber rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse sind, können über den Spannstift und die Ausnehmung Spannkräfte in axialer Richtung und Drehmomente übertragen werden. Außerdem kann die Ausnehmung in den Außenkonus des
Werkzeugadapters eingebracht werden; sie benötigt somit keinen zusätzlichen Bauraum.
Die erfindungsgemäße Schnittstelle kommt vor allem dann zum Einsatz , wenn Werkzeuge mit kleinen Durchmessern und entsprechend hohen Drehzahlen eingesetzt werden . Dies bedeutet, dass die zu übertragenden Drehmomente zwischen Spannzangenaufnahme und Werkzeugadapter vergleichsweise gering sind . Deshalb ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn die Drehmomentübertragung zwischen Spannzangenaufnahme und Werkzeugadapter über den oder die Spannstifte erfolgt .
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spannzangenaufnahme im Bereich der Planfläche eine oder mehrere (Radial- ) uten oder
Vertiefungen aufweist, dass der Werkzeugadapter im Bereich des Bundes ebenfalls eine oder mehrere (Radial- ) Nuten oder Vertiefungen aufweist, und dass zu der Schnittstelle ein separater Mitnehmerring gehört, welcher mindestens ein Formschlusselement aufweist, das in die Nuten oder
Vertiefungen im Bereich der Planfläche und im Bereich des Bundes einsetzbar ist . In anderen Worten : Sowohl der Bund als auch die Planflächen weisen ausschließlich Nuten bzw . Vertiefungen auf . Dadurch sind der Bund und die Planfläche fertigungstechnisch sehr einfach und mit hoher Präzision und Planlaufgenauigkeit herstellbar .
Die zur genauen bzw . eindeutigen Positionierung (und optional auch zur formschlüssigen Drehmomentübertragung) vorgesehenen Formschlusselemente sind in einem als
separates Bauteil ausgeführten Mitnehmerring integriert . Dieser Mitnehmerring wird bei Bedarf, das heißt wenn ein Werkzeugadapter in die Spannzangenaufnähme eingesetzt wird, über das Außengewinde der Spannzangenaufnähme und die zuvor eingeschraubten Spannstifte geschoben bis die
Formschlusselemente des Mitnehmerrings in die Nuten der Spannzangenaufnahme eingreifen . Anschließend werden die Spannstifte so positioniert, dass der Werkzeugadapter in die Spannzangenaufnahme eingesetzt werden kann und zwar so , dass die Nuten am Bund des Werkzeugadapters die
Formschlusselemente des Mitnehmerrings aufnehmen . Dadurch wird eine genaue Positionierung zwischen Spanzangenaufnahme und Werkzeugadapter erreicht . Anschließend wird der
Werkzeugadapter mit Hilfe von einem oder mehreren
Spannstiften in der zuvor beschriebenen Weise festgelegt . Zusätzlich kann diese formschlüssige Verbindung auch zur Drehmomentübertragung zwischen Werkzeugaufnahme und
Werkzeugadapter genutzt werden .
Zusätzlich oder alternativ ist es j edoch auch möglich, dass eine formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen
Werkzeugadapter und Spannzangenaufnahme im Bereich der Planfläche und eines Bunds des Werkzeugadapters oder in einem Bereich am hinteren Ende des Innenkonus der
Spannzangenaufnahme (siehe Anspruch 13) oder an einer anderen Stelle zwischen vorderem und hinterem Ende erfolgt .
Der optionale Bund des Werkzeugadapters muss keinen Kontakt mit der Planfläche der Spannzangenaufnahme haben . Die Positionierung und Zentrierung des Werkzeugadapters erfolgt dann ausschließlich über den Innenkonus der
Spannzangenaufnahme und Außenkonus des Werkzeugadapters . Wenn der Bund des Werkzeugadapters gegen die Planfläche der Spannzangenaufnahme gezogen wird, dann verbessert das den Planlauf des Werkzeugadapters noch weiter .
Um sicherzustellen, dass der Werkzeugadapter nur so in die Spannzangenaufnahme eingesetzt werden kann, dass die am Werkzeugadapter vorhandenen Ausnehmungen mit den
Spannstiften der Spannzangenaufnahme zusammenwirken, ist es möglich und in vielen Fällen auch vorteilhaft, wenn
beispielsweise die Breite der Nuten an der Planfläche nicht gleich ist . Entsprechendes gilt auch für die Breite der Nuten am Bund des Werkzeugadapters und für die Breite der Formschlusselemente des erfindungsgemäßen Mitnehmerrings . Dadurch wird die Position in welcher der Werkzeugadapter in die Spannzangenaufnahme eingesetzt werden kann konstruktiv vorgegeben . Alternativ zur Breite der Nuten kann auch über die Nuttiefe und die zugehörige Abmessung des oder der Formschlusselemente am Mitnehmerring oder auch über die (ungleichmäßige) Anordnung der Nuten und der
Formschlusselemente über den Umfang der Planfläche und des Bunds konstruktiv die Position vorgeben werden in welcher der Werkzeugadapter in die Spannzangenaufnahme eingesetzt werden muss .
Durch die konstruktiv vorgegebene Positionierung von
Werkzeugaufnahme und Werkzeugadapter relativ zueinander ist sichergestellt, dass die Spitzen der Spannstifte in die komplementär angeordneten Ausnehmungen des Werkzeugadapters eingreifen, wenn der oder die Spanstifte angezogen werden . Eine falsche Montage ist damit ausgeschlossen . Diese ungleiche Dimensionierung und/oder Anordnung der Nuten verursacht keine wesentliche Unwucht, wenn die
Spannzangenaufnahme, der Werkzeugadapter und der
Mitnehmerring aus dem gleichen Material , z. B. aus Stahl , hergestellt werden . Das Spannen erfolgt - wie bereits erwähnt - dadurch, dass der oder die Spannstifte angezogen werden .
Darüber hinaus können die Formschlusselemente so an dem Ring angeordnet sein, dass sie in axialer Richtung eine gewisse Elastizität haben und als Auswerfer für den
Werkzeugadapter dienen .
Beim Spannen des Werkzeugadapters wird dieser gegen die von den Formschlusselementen aufgebrachte Federkraft mit seinem Bund gegen die Planfläche der Spannzangenaufnahme gezogen indem der oder die Spannstifte angezogen werden .
Wenn der Werkzeugadapter zu einem späteren Zeitpunkt aus der Spannzangenaufnahme entnommen werden soll und zu diesem Zweck der oder die Spannstifte gelöst werden, dann
unterstützen die axial vorgespannten Formschlusselemente das Auswerfen des Werkzeugadapters aktiv .
Dadurch wird die Handhabung der erfindungsgemäßen
Schnittstelle weiter verbessert . Das ist besonders hilfreich, wenn der Innenkonus und der Außenkonus ein leichte Selbsthemmung haben oder wenn Innenkonus und
Außenkonus durch anhaftendes KühlSchmiermittel miteinander verklebt sind.
Der Mitnehmerring deckt darüber hinaus das Außengewinde der Spannzangenaufnahme ab und schützt es vor Beschädigungen oder Verschmutzungen, wenn keine Spannmutter auf dem
Außengewinde aufgeschraubt ist .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung hat der Mitnehmerring mindestens eine radiale oder schräge Durchgangsbohrung durch die ein Schraubendreher gesteckt werden kann, um einen erfindungsgemäßen Spannstift
anzuziehen oder zu lösen .
Der Durchmesser der mindestens einen Durchgangsbohrung im Mitnehmerring kann so groß sein, dass
a) der Spannstift und der Schraubendreher durchpassen oder b) nur der Schraubendreher durchpasst .
Im Fall a) kann der Spannstift durch den Mitnehmerring hindurch in den Werkzeugadapter eingedreht und aus ihm entnommen werden .
Im Fall b) kann der Spannstift nicht entnommen werden, solange sich der Mitnehmerring an seinem Platz befindet . Dann sichert der Spannstift den Mitnehmerring gegen
Herunterfallen und Verlieren . Weil es eine eindeutige räumliche Zuordnung zwischen den Nuten in der Planfläche der Spannzangenaufnähme und dem Innengewinde für die Spannstifte in der Spannzangenaufnähme gibt, ist es ohne weiteres auch möglich, den Mitnehmerring so zu gestalten, dass die mindestens eine Durchgangsbohrung im Mitnehmerring so positioniert ist, dass der
Schraubendreher, wenn er durch die Durchgangsbohrung des Mitnehmerrings gesteckt wird, den Kopf des Spannstifts erreicht . Wenn mehrere Spannstifte an der
Spannzangenaufnahme vorhanden sind, dann hat der
Mitnehmerring selbstverständlich mehrere
Durchgangsöffnungen .
Wenn, in erfindungsgemäßer weiterer Ausgestaltung, der minimale Durchmesser der Durchgangsbohrung gerade so groß ist, dass ein Schraubendreher zum Anziehen und Lösen des mindestens einen Spannstifts in die Durchgangsbohrung gesteckt werden kann, dient der Mitnehmerring gleichzeitig auch als VerlierSicherung für die Spannstifte . Wenn nämlich der Spannstift zu weit herausgedreht wird, dann stößt er gegen den Mitnehmerring und kann nicht weiter herausgedreht werden .
Es ist auch vorteilhaft, wenn die Durchgangsbohrung als Stufenbohrung ausgeführt wird und die Stufenbohrung an der Innenseite des Mitnehmerrings einen größeren Durchmesser hat als an der Außenseite des Mitnehmerrings und wenn der Durchmesser der Stufenbohrung an der Innenseite des
Mitnehmerrings etwas größer ist als der Nenndurchmesser des oder der Spannstifte . Dann nämlich kann der Spannstift ein Stück weit in die Stufenbohrung hineingedreht werden . Erst, wenn sich der Durchmesser der Stufenbohrung reduziert, stößt der Spannstift gegen den Mitnehmerring und kann nicht weiter herausgedreht werden . In dieser Position dient der Spannstift gleichzeitig auch als VerlierSicherung für den Mitnehmerring, so dass ein Werkzeugadapter ausgewechselt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass der
Mitnehmerring von der Spannzangenaufnähme herunter und in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine fällt .
Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Mitnehmerring noch weitere optionale Funktionen .
Das Auswerfen des Werkzeugadapters kann auch durch
Lösen/Herausdrehen der Spannstifte aktiv unterstützt werden . Dies kann durch eine geeignete Gestaltung der
Durchgangsbohrung (en) im Mitnehmerring und/oder eine geeignete Positionierung der Durchgangsbohrung (en) im
Mitnehmerring relativ zu den Innengewind (en) in der
Spannzangenaufnahme realisiert werden . Beide Alternativen führen im Ergebnis dazu, dass durch das Lösen des oder der Spannstifte eine Axialkraft von dem oder den Spannstiften mittelbar über den Mitnehmerring auf den Werkzeugadapter ausgeübt wird, die das Auswerfen unterstützt .
Wenn zum Beispiel die Durchgangsbohrung oder eine Fase bzw . Abrundung der Durchgangsbohrung im Mitnehmerring in axialer Richtung versetzt zu dem Spannstift angeordnet ist, dann trifft der Spannstift axial versetzt gegen eine Kante oder eine Fase am Übergang von dem inneren größeren Durchmesser zu dem kleineren Durchmesser der Durchgangsbohrung. Durch dieses versetzte Drücken der Spannstifte wird das Auswerfen des Werkzeugadapters bewirkt, zumindest aber unterstützt . Alternativ kann der innenliegende Abschnitt der
Durchgangsbohrung mit einem größeren Durchmesser als der Konus ausgebildet sein, der in axialer Richtung leicht zu der Längsachse des Innengewindes versetzt ist . Alternative Ausgestaltungen von formschlüssigen
Verbindungen sehen vor, dass die Spannzangenaufnähme im Bereich der Planfläche einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und der Werkzeugadapter im Bereich des Bundes eine oder mehrere zu den Vorsprüngen komplementäre Ausnehmungen oder Vertiefungen aufweist .
Alternativ ist es auch möglich, dass der Werkzeugadapter im Bereich des Bundes einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und die Spannzangenaufnähme im Bereich der Planfläche zu den Vorsprüngen komplementäre Ausnehmungen oder
Vertiefungen aufweist . Diese Vorsprünge können auch
eingesetzte Nutensteine oder eingesetzte Stifte sein . Bei diesen Alternativen ist ein Mitnehmerring entbehrlich . Alternative oder ergänzende Ausgestaltungen sehen vor, dass der Werkzeugadapter und die Spannzangenaufnähme an einem der Planfläche gegenüberliegenden Ende des Innenkonus formschlüssig miteinander verbindbar sind . Eine solche formschlüssige Verbindung kann beispielsweise eine
PolygonVerbindung zwischen Werkzeugadapter und Spannzangenaufnahme sein.
Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, dass in der Spannzangenaufnahme oder im Werkzeugadapter mehrere
Axialnuten ausgebildet sind und dass diese Axialnuten mit Vorsprüngen an dem Werkzeugadapter oder der
Spannzangenaufnahme im Sinne einer formschlüssigen
Drehmomentübertragung zusammenwirken . Eine weitere Alternative sieht vor, dass die
Drehmomentübertragung durch eine Klauenkupplung zwischen Spannzangenaufnahme und Werkzeugadapter erfolgt .
Die Funktionen "Positionieren von Werkzeugaufnahme und Werkzeugadapter" sowie "Drehmomentübertragung von der
Werkzeugaufnahme auf den Werkzeugadapter" können von der formschlüssigen Verbindung im Bereich der Planfläche und des Bunds oder von der formschlüssigen Verbindung am entgegengesetzten Ende der Werkzeugaufnahme realisiert werden .
Es ist aber auch möglich, dass die Funktion "Positionieren von Werkzeugaufnahme und Werkzeugadapter" von der
formschlüssigen Verbindung im Bereich der Planfläche und des Bunds realisiert wird und die Funktion
"Drehmomentübertragung von der Werkzeugaufnahme auf den Werkzeugadapter" am entgegengesetzten Ende der
Werkzeugaufnahme realisiert wird . Auch die umgekehrte Zuordnung der Funktionen ist möglich . Diese "Aufgabenverteilung" wird konstruktiv über das
Drehspiel und die Anordnung in axialer Richtung beider formschlüssiger Verbindungen realisiert . Die formschlüssige Verbindung mit dem größeren Drehspiel wird in axialer Richtung so positioniert, dass sie beim Einführen des
Werkzeugadapters zuerst aktiv wird und die Positionierung übernimmt ; die andere formschlüssige Verbindung übernimmt die Funktion "Drehmomentübertragung" .
Es hat sich weiter als besonders vorteilhaft
herausgestellt, wenn ein Nenndurchmesser des Außengewindes für die Spannmutter mindestens 1 , 4 -mal größer, bevorzugt 1 , 5-mal bis 1, 8-mal größer, ist als der größte Durchmesser Dmax des Innenkonus .
Mit zunehmender Wandstärke der Spannzangenaufnähme zwischen Innenkonus und Außengewinde , wird das Innengewinde länger, so dass dessen Belastbarkeit zunimmt . Außerdem können der oder die Spannstifte länger ausgeführt werden, was dazu führt, dass die Spannstifte die beim Spannen des
Werkzeugadapters auftretenden seitlichen Kräfte besser aufnehmen können . Außerdem ergibt sich dadurch eine sehr kräftige und stabile Spannzangenaufnahme . Die erfindungsgemäße Schnittstelle kann in einem
angetriebenen Werkzeughalter, insbesondere einem
angetriebenen Werkzeughalter für Langdrehautomaten, oder einen feststehenden Werkzeughalter integriert sein . In erfindungsgemäßer Weiterbildung der Schnittstelle sind an dem Außenkonus des Werkzugadapters eine ober mehrere Rillen vorhanden . Die Rillen verlaufen bevorzugt in
Umfangsrichtung . Diese Rillen können generell beliebig am Außenkonus verlaufen; zum Beispiel auch in axialer
Richtung . Aus fertigungstechnischen Gründen werden jedoch kreisförmige oder spiralförmige Ausführungen bevorzugt . Diese Rillen stellen beim Einsetzen und Spannen des
Werkzeugadapters in die Spindel ein kleine Speichervolumina bereit, welche das im Bereich von Innenkonus der Spindel und Außenkonus des Werkzeugadapters vorhandenes
KühlSchmiermittel aufnehmen . Dadurch wird - gleiche
Spannkraft vorausgesetzt - an der Kontaktfläche von
Innenkonus der Spindel und Außenkonus die Dicke des Films aus KühlSchmiermittel signifikant reduziert . In Folge dessen verbessert sich der Rundlauf des Werkzeugadapters noch weiter .
Bei der Anordnung der Rillen ist darauf zu achten, dass diese zumindest vor einem der beiden Konusenden rechtzeitig aufhören um noch einen ausreichenden Dichtbereich ohne Unterbrechung zu schaffen . Dieser Dichtbereich ist
notwendig, damit Kühlschmierstoff nicht ungewollt durch die spiralförmige Rille aus dem Inneren der Werkzeugaufnahme austreten kann .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen der oder die Spannstifte eine kegelstumpfförmige Spitze auf . Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, dass der oder die Spannstifte eine exzentrisch zu einem Außengewinde des Spannstifts angeordnete Spitze aufweisen . Diese Spitze kann kegelstumpfförmig oder zylindrisch sein. Dann arbeitet der Spannstift als Exzenterspannstift .
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren
Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar . Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen beschriebenen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Zeichnungen
Es zeigen : einen Schnitt E-E durch eine Werkzeugaufnähme mit einer erfindungsgemäßen Spannzangenaufnähme ohne Spannzange und ohne Spannmutter ; einen Schnitt E-E durch eine Werkzeugaufnähme mit einer erfindungsgemäßen Spannzangenaufnähme mit Spannzange und Spannmutter; eine perspektivische Ansicht der
Werkzeugaufnahme aus Figur lb;
Figur 3 : eine Seitenansicht zur Figur
Figur 4 : perspektivische Ansicht der Werkzeugaufnahme mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter aus Figur 6, 7 und 8 ; eine Seitenansicht zur Figur 6, 7 und 8 ; ein Schnitt G-G (gedreht) durch eine
Werkzeugaufnahme mit Werkzeugadapter; ein Schnitt F-F durch eine Werkzeugaufnahme mit Werkzeugadapter mit dem Spannstift 210 in gespannter Stellung; ein Schnitt F-F durch eine Werkzeugaufnahme mit Werkzeugadapter mit dem Spannstift 210 in gelöster Stellung; eine Explosionsdarstellung der Werkzeugaufnahme mit Werkzeugadapter aus Figur 6, 7 , 8; ein angetriebener, abgewinkelter
Werkzeughalter, mit 3 Werkzeugaufnahmen, einmal bestückt mit einer Spannzange entsprechend Figur 1b und zweimal bestückt mit
Werkzeugadaptern entsprechend Figuren 6, 7 und
ein angetriebener gerader Werkzeughalter mit einer Werkzeugaufnahme und bestückt mit einem Werkzeugadapter entsprechend Figuren 6, 7 und ein angetriebener gerader Werkzeughalter mit einer Werkzeugaufnahme und bestückt mit
Spannzange und mit Spannmutter entsprechend Figur 1b; ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter mit einer Werkzeugaufnahme, hier beispielhaft mit einer als Spannzangenaufnahme dargestellt ; ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter mit integriertem Schneidwerkzeug, hier beispielhaft als Bohrer dargestellt ; ein Werkzeugadapter als Stopfen ausgeführt ; ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter mit
Wendeschneidplattenaufnahme für
Drehbearbeitungen; ein erfindungsgemäßer Werkzeughalter, hier als Vierkantaufnähme mit integrierter
Werkzeugaufnahme, bestückt mit einem Werkzeugadapter für Wendeschneidplatten; zwei erfindungsgemäße Werkzeughalter, hier als zylindrische Aufnahmen mit integrierter
Werkzeugaufnahme, bestückt einmal mit dem
Werkzeugadapter aus Figur 13 und einmal mit dem Werkzeugadapter aus Figur 16 ; ein Polygon zur Drehmomentübertragung an einem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter und
Figur 20 : ein weiteres Ausführungsbeispiel
Drehmomentübertragung an einem
erfindungsgemäßen Werkzeugadapter das Zusammenwirken der Drehmomentübertragung an einem erfindungsgemäßen Werkzeugadapter gemäß Figur 21 und einer erfindungsgemäßen Spannzangenaufnahme im Schnitt , ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter mit
Spannzangenaufnahme zum Spannen eines
Werkzeugs , ein Werkzeug und eine Spindel im Längsschnitt, eine Spindel in zwei Ansichten, ein Schnitt ähnlich der Figur 7 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit dem Spannstift 210 in gespannter Stellung; und ein Schnitt ähnlich der Figur 24 bei dem der Spannstift 210 das Abdrücken des
Werkzeugadapters übernimmt .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren la, 1b, 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannzangenaufnahme 300, die in eine Spindel 100 integriert ist . Die Spindel 100 kann beispielsweise in einen angetriebenen Werkzeughalter gemäß der Figuren 10 , 11 und 12 integriert sein . Bei
angetriebenen Werkzeughaltern ist die Spindel drehbar in dem Werkzeughalter gelagert und dreht sich während der Bearbeitung . Alternativ ist es auch möglich, dass die Spindel in einen feststehenden Werkzeughalter integriert ist bzw . als feststehender Werkzeughalter ausgebildet ist, wie dies anhand der Figuren 17 und 18 dargestellt ist und weiter unten noch im Detail erläutert wird .
Die eigentliche Spannzangenaufnähme 300 befindet sich in der Figur la und 1b an dem linken Ende der Spindel 100. Die erfindungsgemäße Spannzangenaufnähme 300 umfasst einen
Innenkonus 310 , eine Planfläche 311 und ein Außengewinde 230. Der Innenkonus 310 kann der DIN ISO 15488 entsprechen, so dass genormte Spannzangen 400 in der erfindungsgemäßen Spannzangenaufnahme 300 eingesetzt werden können .
Auf das Außengewinde 230 der Spindel 100 ist eine
Spannmutter 401 in an sich bekannter Weise aufgedreht
(siehe Fig . 1b) . Wenn die Spannmutter 401 angezogen wird, presst sie eine Spannzange 400 (siehe Fig . 1b) in den
Innenkonus 310. Dadurch wird ein Werkzeug mit seinem zylindrischen Schaft (in den Figuren 1 bis 3 nicht
dargestellt) in der Spannzange 400 festgeklemmt .
Der Innenkonus 310 hat ein vorderes Ende 312 und ein hinteres Ende 313. In den Figuren la und 1b ist das vordere Ende 312 links angeordnet . Am vorderen Ende 312 hat der Innenkonus 310 seinen größten Durchmesser Dmax .
Am hinteren Ende 313 hat der Innenkonus seinen kleinsten Durchmesser Drain . Bei diesem Ausführungsbeispiel geht der Innenkonus 310 bei 313 in eine zylindrische Bohrung 314 über . Die optionale zylindrische Bohrung 314 ermöglicht es, den Schaft eines in die Spannzange 400 eingespannten
Werkzeugs (nicht dargestellt) durch die Spannzange 400 in Richtung der zylindrischen Bohrung 314 zu schieben . Dadurch kann der axiale Abstand zwischen der oder den Schneiden des Werkzeugs und der Planfläche 311 eingestellt werden . Man ist bestrebt, diesen Abstand so klein wie möglich zu halten, um eine möglichst steife Einspannung des Werkzeugs zu erreichen . Dadurch verbessern sich die
Bearbeitungsgenauigkeit, die mögliche Zerspanleistung und die Standzeit des Werkzeugs . Bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Konfiguration kann der axiale Abstand
zwischen der oder den Schneiden des Werkzeugs und der
Planfläche 311 nur im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine eingestellt werden . Das ist unerwünscht, weil es zu relativ langen unproduktiven Stillstandszeiten der Werkzeugmaschine führt und die Wiederholgenauigkeit der Einstellung gering ist .
Das Außengewinde 230 hat einen Nenndurchmesser Dnenn , der deutlich größer ist als der Durchmesser Dmax am vorderen Ende 312 des Innenkonus 310. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Nenndurchmesser Dnenn des Außengewindes 230 mindestens um den Faktor 1 , 4 größer ist als der maximale Durchmesser Dmax des Innenkonus 310. Dann ist die Wandstärke zwischen dem Außengewinde 230 und dem Innenkonus 310 ausreichend, um ein radial oder schräg verlaufendes Innengewinde 315 vorzusehen, in das eine
Verschlussschraube 402 oder ein Spannstift 210 eingedreht werden kann. Das Innengewinde hat eine kegelstumpfförmige Ansenkung (ohne Bezugs zeichen) an seinem radial äußeren Ende . Alternativ zu dem dargestellten radialen Verlauf kann das Innengewinde 315 auch schräg verlaufen (nicht dargestellt) , so dass die Längsachsen von Innenkonus 310 und Innengewinde 315 einen Winkel größer 90 ° , bevorzugt gleich 105° oder 120°, einschließen .
In das Innengewinde 315 wird eine Verschlussschraube 402 eingedreht , wenn eine Spannzange 400 und eine Spannmutter 401 zum Spannen eines Werkzeugs eingesetzt werden . Die Verschlussschraube 402 hat ein kegelstumpfförmiges oberes Ende , das zusammen mit der konischen Ansenkung des Innengewindes 315 eine Abdichtung des Innengewindes 315 bewirkt . Dadurch wird verhindert, dass Kühlschmiermittel , welches einem in die Spannzange 400 eingespannten Werkzeug zugeführt wird, unkontrolliert durch das Innengewinde 315 in die Umgebung gelangt . Außerdem wird das Innengewinde 315 durch die Verschlussschraube 402 vor Beschädigungen oder Verschmutzungen geschützt . In den Figuren 2 und 3 ist die Spindel in verschiedenen Ansichten dargestellt . In der Figur 2 ist die
Verschlussschraube 402 gut zu erkennen . Das Außengewinde 230 ist in der Figur 2 bildlich nicht dargestellt . Es ist stattdessen lediglich eine zylindrische Fläche mit dem Bezugszeichen 230 versehen . Die erfindungsgemäße Spannzangenaufnahme 300 der Spindel 100 arbeitet in der in den Figuren 1b bis 3 dargestellten Konfiguration, wie eine herkömmliche Spannzangenaufnähme nach DIN ISO 15488 mit Spannmutter .
In den Figuren 4 bis 9 ist eine zweite Konfiguration in verschiedenen Ansichten dargestellt . In dieser
Konfiguration wird anstelle einer Spannzange 400 und einer Spannmutter 401 ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter 500 in den Innenkonus 310 der Spannzangenaufnähme 300
eingesetzt .
Die Figur 9 zeigt diese Konfiguration in einer
Explosionsdarstellung . In das Innengewinde 315 der
Spannzangenaufnahme 300 wird ein Spannstift 210 eingesetzt . Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
Innengewinde 315 radial angeordnet . Dies bedeutet, dass die Längsachse des Innengewindes 315 radial und orthogonal zur Längsachse der Spindel 100 verläuft . Es ist auch möglich, dass ein Winkel zwischen der Längsachse des Innengewindes 315 und der Längsachse der Spindel 100 von 90 ° verschieden ist . Beispielsweise könnte der Winkel nicht , wie in Figur 9 dargestellt, gleich 90° sein, sondern 105° oder 120° betragen .
Der Spannstift 210 hat bei diesem Ausführungsbeispiel an einem Ende einen Kegelstumpf 316. An dem gegenüberliegenden Ende des Spannstifts 210 ist ein Mitnehmer für einen
Schraubendreher ausgebildet . An dem in Figur 9 linken Ende der Spindel 100 ist die Planfläche 311 gut zu sehen . Die Planfläche 311 wirkt mit einem Bund 321 eines
Werkzeugadapters 500 zusammen .
Sowohl in der Planfläche 311 als auch in dem Bund 321 sind Nuten 221 bzw . 223 ausgebildet, die auch als Ausnehmungen bezeichnet werden können . Die Nuten 221 bzw . 223 verlaufen bei diesem Ausführungsbeispiel radial und sind so
angeordnet, dass die Nuten 221 und 223, wenn der
Werkzeugadapter 500 in die Spindel 100 eingesetzt ist, einander gegenüberliegen .
Dadurch, dass sowohl an der Planfläche 311 als auch an dem Bund 321 keine Vorsprünge vorhanden sind, lassen sich der Bund 321 und die Planfläche 311 sehr einfach und präzise herstellen . Es können beispielsweise beide Flächen durch Schleifen exakt eben und rechtwinklig zur Längsachse der Spindel 100 bzw . des Werkzeugadapters 500 hergestellt werden . Es ist auch möglich, die Planfläche 311 und/oder die damit zusammenwirkende Kontaktfläche des Bunds 321 mit einem Hohlschliff zu versehen . Dadurch wird die
Kontaktfläche zwischen Bund 321 und Planfläche 311 auf eine kreisringförmige Fläche reduziert und es ergibt sich eine gewisse Elastizität zwischen der Spindel 100 und dem
Werkzeugadapter 500 in axialer Richtung, so dass der
Werkzeugadapter 500 durch das Anziehen des Spannstifts 210 in axialer Richtung gegen die aus der geringen elastischen Verformung resultierende Vorspannung in den Innenkonus 310 gezogen wird . Wenn der Spannstift 210 zum Lösen der Verbindung von
Werkzeugadapter und Spannzangenaufnähme 300 gelöst wird, federt der Werkzeugadapter 500 wieder zurück und die
Verbindung ist gelöst . Diese axiale Verformung beträgt in der Regel weniger als 0,03 mm.
Zwischen der Spindel 100 und dem Adapter 500 ist ein erfindungsgemäßer Mitnehmerring 220 vorgesehen . Der
Mitnehmerring 220 umfasst zwei Formschlusselemente 222 , die mit den Nuten 221 in der Planfläche 311 und den Nuten 223 im Bund 321 kompatibel sind . Kompatibel bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Formschlusselemente 222 sowohl in die Nuten 221 als auch in die Nuten 223 eintauchen, wenn der Mitnehmerring 220 auf der Spindel 100 aufgesetzt ist und der Werkzeugadapter 500 in die Werkzeugaufnahme bzw . die Spindel 100 eingesetzt ist .
Der Mitnehmerring 220 umfasst einen rohrförmigen Abschnitt 224 , der die Formschlusselemente 222 miteinander verbindet und auch als Abdeckung für das Außengewinde 230 dient . In dem rohrförmigen Abschnitt 224 ist eine Durchgangsbohrung 225 ausgebildet . Die Durchgangsbohrung 225 ist so
positioniert, dass sie über dem Innengewinde 315 bzw . dem Spannstift 210 liegt, wenn die Formschlusselemente 222 des Mitnehmerrings 220 in die Nuten 221 der Spindel 100 bzw . der Spannzangenaufnahme 300 eingesetzt sind . Wenn die
Spindel 100 nur ein Innengewinde 315 und nur einen
Spannstift 210 umfasst , dann ist es besonders vorteilhaft, wenn die Nuten 221.1 und 221.2 sich beispielsweise in der Breite oder der Tiefe unterscheiden . In entsprechender Weise sind dann auch die Formschlusselemente 222.1 und 222.2 unterschiedlich breit oder tief (siehe dazu auch die Fig . 23 und deren Beschreibung) . Dadurch ist konstruktiv gewährleistet, dass der Mitnehmerring 220 nur in einer Position montiert werden kann und zwar so, dass sich die Durchgangsbohrung 225 über dem Innengewinde 315 bzw . dem Spannstift 210 befindet .
Entsprechendes gilt für die Formschlusselemente 222.1 und 222.2 sowie die Nuten 223.1, 223.2 im Bund 321. In der Figur 9 ist nur eine Nut 223.1 sichtbar . Die
gegenüberliegend angeordnete Nut 223.2 ist durch den Bund 321 verdeckt . In den Figuren 4 und 5 ist das Ausführungsbeispiel , wie es in der Figur 9 dargestellt wurde, in montiertem Zustand dargestellt . Anhand der Figur 4 wird deutlich, dass der Mitnehmerring 220 das Außengewinde 230 der Spindel 100 bzw . der Spannzangenaufnahme 300 abdeckt . Die Durchgangsbohrung 225 gibt den Spannstift 210 so weit frei , dass ein
Schraubendreher (nicht dargestellt) in das Mitnehmerelement des Spannstifts 210 eingesetzt und der Spannstift 210 gedreht werden kann . In der Figur 5 ist eine Seitenansicht auf die Konfiguration gemäß der Figur 4 dargestellt .
In der Figur 6 ist ein Schnitt entlang der Linie G-G durch die Spindel 100, den erfindungsgemäßen Werkzeugadapter 500 und dem Mitnehmerring 220 dargestellt . In dieser Darstellung ist der Formschluss zwischen der Spindel 100 und dem Werkzeugadapter 500 mit Hilfe der
Formschlusselemente 222 gut zu erkennen . Der Werkzeugadapter 500 trägt bei diesem
Ausführungsbeispiel eine kleine Spannzangenaufnähme mit einem Außengewinde und einer Spannmutter . Dadurch ist es möglich, auch Werkzeuge mit kleinem Schaftdurchmesser in einer Spannzange zu spannen . Außerdem kann der axiale
Abstand zwischen einer Schneide des eingespannten Werkzeugs und der Planflache 311 der Spannzangenaufnähme 300
außerhalb der Werkzeugmaschine exakt eingestellt werden .
In der Figur 7 ist die Situation dargestellt, dass der Spannstift 210 in eine Ausnehmung 317 in dem Außenkonus 320 des Werkzeugadapters 500 eingedreht ist .
Die Ausnehmung 317 ist kegelstumpfförmig, wie sich aus den Figuren 7 und 8 ergibt . Der Kegelwinkel der Ausnehmung 317 und der Kegelwinkel des Kegelstumpfs 316 am Spannstift 210 sind gleich . Wie sich aus der Figur 7 und der Figur 8 ergibt, ist eine Mittelachse des Spannstifts 210 bzw . des Innengewindes 225 etwas versetzt zu einer Mittelachse der Ausnehmung 317 (siehe die in axialer Richtung etwas
versetzt zueinander verlaufenden strichpunktierten
Mittelinien des Spannstifts 210 und der Ausnehmungen 317 ) . Der Versatz ist so gewählt, dass durch das Eindrehen des Spannstifts 210 in die Ausnehmung 317 der Außenkonus 320 des Werkzeugadapters 500 in den Innenkonus 310 gezogen wird . Infolgedessen wird der Bund 321 des Werkzeugadapters 500 gegen die Planfläche 311 gezogen. Dadurch wird der Werkzeugadapter 500 mit sehr geringen Toleranzen und großer Wiederholgenauigkeit in der Spindel 100 bzw. dem Innenkonus 310 und der Planfläche 311 ausgerichtet . Anders
ausgedrückt : Rundlauf und Planlauf eines in den
Werkzeugadapter 500 eingespannten Werkzeugs sind sehr gut .
Es sind j edoch auch Ausführungen möglich bei denen der Bund 321 des Werkzeugadapters 500 keinen Kontakt mit der
Planfläche 311 der Spindel 100 hat . Dann erfolgt die
Positionierung und die Zentrierung der Werkzeugadapters über die Konusse .
Weil die Ausnehmungen 317 kegelstumpfförmig sind, in j edem Fall aber rotationssymmetrisch bezüglich einer Mittelachse sind, können über den Spannstift 210 und die Ausnehmung 317 nicht nur Spannkräfte in axialer Richtung (d . h . in
Richtung einer Drehachse der Spindel 10 ) übertragen werden, sondern es können auch Drehmomente, d . h . Kräfte in
Umfangsriehtung übertragen werden . Außerdem kann die
Ausnehmung 317 in den Außenkonus 320 des Werkzeugadapters eingebracht werden; sie benötigt somit keinen zusätzlichen Bauraum. In der Figur 8 ist die Situation dargestellt, dass der
Spannstift 210 aus der Ausnehmung 317 herausgedreht ist, so dass der Werkzeugadapter 500 aus dem Innenkonus 310
herausgenommen werden kann . In der Figur 8 ist auch gut zu erkennen, dass der
Mitnehmerring 220 die Funktion einer VerlierSicherung für den Spannstift 210 hat . Dadurch, dass der Spannstift 210 gegen den Mitnehmerring 220 stößt kann der Spannstift 210 nicht vollständig aus dem Innengewinde herausgedreht werden .
Wird die Bohrung 225 im Mitnehmerring 220 als Stufenbohrung ausgeführt , so wie in Figur 8 bildlich dargestellt, kann der Spannstift 210 nicht vollständig herausgedreht werden und gleichzeitig kann der Mitnehmerring 220 nicht mehr von der Spindel 100 oder Werkzeugaufnahme 300 heruntergenommen werden, da der Mitnehmerring durch den Spannstift 210 daran gehindert wird . Dann dient der Spanstift 210 als
VerlierSicherung für den Mitnehmerring .
Der Spannstift 210 kann in jedem Fall soweit nach außen gedreht werden, dass der Kegelstumpf 316 nicht mehr in die Ausnehmung 317 des Werkzeugadapters 500 eintaucht .
Die erfindungsgemäße Schnittstelle bietet erhebliche
Vorteile, wenn es darum geht, in eine Spannzangenaufnähme 300 Werkzeugadapter 500 bis 504 formschlüssig mit hoher Wiederholgenauigkeit und sehr geringen Rundlauf- und
Planlaufabweichungen aufzunehmen .
Außerdem kann der erfindungsgemäße Werkzeugadapter auch bei beengten PlatzVerhältnissen leicht und rasch eingesetzt oder ausgewechselt werden . Es ist möglich, die erfindungsgemäße Schnittstelle auch ohne den Mitnehmerring und ohne die Nuten 221 und 223 in der Planfläche 311 b zw . dem Bund 321 auszubilden . Dann erfolgt die formschlüssige Drehmomentübertragung über den mindestens einen Spannstift 210.
Alternativ ist es auch möglich, die formschlüssige
Drehmomentübertragung zwischen Werkzeugadapter 500 und Spindel 100 an dem hinteren Ende 313 des Innenkonus 310 bzw . der Spannzangenaufnähme 300 zu realisieren . Dazu werden Ausführungsbeispiele weiter hinten im Zusammenhang mit den Figuren 19, 20 und 21 beschrieben .
In der Figur 10 ist ein Anwendungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Schnittstelle dargestellt . Es handelt sich dabei um einen angetriebenen abgewinkelten
Werkzeughalter 600 mit drei Spindeln . Solche Werkzeughalter
600 werden beispielsweise in Langdrehautomaten eingesetzt .
Dort werden Werkstücke mit relativ geringem Drehdurchmesser bearbeitet . Im Arbeitsraum ist nur wenig Platz zum Wechseln eines Werkzeugadapters oder eines in eine Spannzange eingespannten Werkzeugs verfügbar .
In die erste Spindel ist eine Spannzange 400 mit einer Spannmutter 401 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der
Figuren 1 bis 3 eingesetzt . Es ist leicht vorstellbar, dass das Einsetzen eines Werkzeugs und das genaue Einstellen des axialen Abstands zwischen den Schneiden des Werkzeugs und der Spannzangenaufnahme 300 bei diesen beengten
Raumverhältnissen schwierig und zeitaufwändig ist . In die beiden anderen Spindeln sind Werkzeugadapter 500 gemäß der Figuren 4 bis 9 eingesetzt. Die Mitnehmerringe 220 mit den Durchgangsbohrungen 225 und den dahinter liegenden Spannstiften 210 sind gut zu sehen .
In der Figur 10 ist auch gut zu erkennen, dass die
Mitnehmerelemente der Spannstifte 210 mit einem
Schraubendreher durch die Durchgangsbohrung 225 des
Mitnehmerrings 220 gut erreichbar sind .
Weil die Spannstifte 210 gut mit einem Schraubendreher von der Seite her zu erreichen sind, können auch bei diesen beengten Einbauverhältnissen die erfindungsgemäßen
Werkzeugadapter 500 einfach ausgetauscht werden . Ein zweites Werkzeug und eine zweite Hand des
Maschinenbedieners zum Gegenhalten sind nicht erforderlich .
In den Figuren 11 und 12 ist ein zweites
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters 600 dargestellt . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine Spindel vorhanden . In der Figur 11 ist an der Spindel ein Werkzeugadapter 500 mit einem Mitnehmerring 220
angeordnet . In der Figur 12 ist in dem gleichen Werkzeughalter eine Spannzange mit einer Spannmutter 401 entsprechend den
Figuren 1 bis 3 eingesetzt .
In den Figuren 13 bis 16 sind verschiedene
Ausführungsbeispiele von Werkzeugadaptern 500 bis 504 exemplarisch dargestellt. In der Figur 13 ist der
Werkzeugadapter mit Spannzange gemäß den Figuren 4 bis 9 noch einmal dargestellt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 14 sind ein Schneidwerkzeug (hier als Bohrer dargestellt) und ein
Werkzeugadapter 502 einstückig ausgebildet . Das kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Hartmetallbohrer in den eigentlichen Werkzeugadapter 502 eingelötet wird .
In der Figur 15 ist ein Werkzeugadapter 503 dargestellt, der die Funktion eines Verschlussstopfens hat . Dieser
Werkzeugadapter 503 wird immer dann eingesetzt, wenn eine Spindel nicht benötigt wird, um zu vermeiden, dass der Innenkonus 311 dieser Spindel verschmutzt wird und/oder das KühlSchmiermittel durch diesen Innenkonus unkontrolliert in den Maschinenraum austritt .
In der Figur 16 ist ein Werkzeugadapter 504 dargestellt, bei dem der Werkzeugadapter einen Drehmeißel trägt . Dieser Drehmeißel kann in einen feststehenden Werkzeughalter 700 (siehe Figuren 17 und 18 ) aufgenommen werden . Der
Drehmeißel kann auch in einen angetriebenen Werkzeughalter eingesetzt werden . Dann hat er die Funktion eines
Einschneiders mit dem Innenbohrungen ausgedreht werden können .
In der Figur 17 ist ein nicht angetriebener Werkzeughalter 700 schematisch dargestellt . Der nicht angetriebene
Werkzeughalter 700 hat hier einen Vierkantschaff und an seinem einen Ende eine erfindungsgemäße Schnittstelle. In diese erfindungsgemäße Schnittstelle kann beispielsweise ein Werkzeugadapter 501 eingesetzt werden . Mit Hilfe des Spannstifts 210 kann der Werkzeugadapter 501 mit dem
Werkzeughalter 700 verbunden werden . Dann kann dieser feststehende Werkzeugadapter 700 als Drehmeißel eingesetzt werden . Je nach Anforderung können jedoch auch andere Werkzeugadapter wie z. B . 504 (siehe Figur 16), eingesetzt werden .
In der Figur 18 sind zwei feststehende Werkzeughalter 700 (hier mit zylindrischem Schaft und Spannfläche)
nebeneinander dargestellt . In einem Werkzeughalter 700 ist der bereits erwähnte Drehmeißel 504 eingespannt . In den anderen Werkzeughalter ist ein Bohrer 505 mit Hilfe eines Werkzeugadapters 500 mit Spannzange eingespannt .
Die Werkzeughalter 700 wiederum sind in einer Führung eingespannt, die Teil des Langdrehautomaten oder einer anderen Werkzeugmaschine sind .
Die Figuren 19 und 20 zeigen an zwei Beispielen, wie die formschlüssige Drehmomentübertragung am hinteren Ende des Innenkonus 310 bzw . am hinteren Ende des Außenkonus 320 eines erfindungsgemäßen Werkzeugadapters 500 realisiert werden kann .
Bei dem in der Figur 19 dargestellten Ausführungsbeispiel ist am hinteren Ende des Außenkonus 320 ein Polygon 322 ausgebildet . In der zugehörigen Spannzangenaufnähme 300 (nicht dargestellt) ist ein komplementäres Polygon
ausgebildet. Dadurch kann ein Drehmoment von der
Spannzangenaufnahme 300 auf einen Werkzeugadapter 500 - 504 übertragen werden .
Bei dem in den Figuren 20 und 21 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind am hinteren Ende des Außenkonus 320 mehrere über den Umfang verteilte radiale Vorsprünge 323 ausgebildet . In der zugehörigen Spannzangenaufnähme 300 (siehe Figur 21 ) sind die dazu komplementären Axialnuten 325 sichtbar . Über die Vorsprünge 323 und die Axialnuten 325 kann ein Drehmoment von der Spannzangenaufnähme 300 auf einen Werkzeugadapter 500 - 504 übertragen werden . In der Figur 22 sind ein erfindungsgemäßer Werkzeugadapter 500 mit Spannzangenaufnahme 340 zum Spannen eines Werkzeugs 505 (hier ein Wendelbohrer) und eine Spindel 100 mit erfindungsgemäßer Spannzangenaufnahme 300 im Längsschnitt dargestellt . Anhand dieser Darstellung wird deutlich, dass die axiale Position des Werkzeugs 505 relativ zu dem
Werkzeugadapter 500 einstellbar ist, indem das Werkzeug 505 mit seinen zylindrischen Schaft mehr oder weniger weit in die Spannzangenaufnahme geschoben wird . Dieser
EinsteilVorgang erfolgt außerhalb der Werkzeugmaschine mit großer Genauigkeit und ohne Stillstand der
Werkzeugmaschine .
Wenn ein solcher erfindungsgemäßer Werkzeugadapter 500 mit voreingestelltem Werkzeug in die Spannzangenaufnahme 300 eines Werkzeughalters , der sich im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine befindet eingesetzt werden soll, erfordert dies nur das Lösen eines Spannstifts 210, das Einsetzen des voreingestellten Werkzeugadapters 500 und das Anziehen des Spanstifts 210. Das geht sehr schnell und kann auch von wenig qualifizierten Maschinenbedienern fehlerfrei
ausgeführt werden .
Anhand der Figur 23 wird veranschaulicht , wie auf einfache Weise sichergestellt werden kann, dass der Werkzeugadapter
500 504 nur so in die Spannzangenaufnähme 300 eingesetzt werden kann, dass die am Werkzeugadapter 500 - 504
vorhandenen Ausnehmungen mit den Spannstiften 210 der
Spannzangenaufnahme 300 zusammenwirken . Wie sich aus den Ansichten der Figur 23 ergibt können die Breiten X, Y der Nuten 221.1 und 221.2 in der Spannzangenaufnahme 300 verschieden sein . Entsprechendes gilt auch für die Breite der Nuten 223.1 und 223.2 am Bund 321 des Werkzeugadapters 500 (nicht dargestellt in Figur 23) und für die Breite der Formschlusselemente 222.1 und 222.2 des erfindungsgemäßen Mitnehmerrings 220 (nicht dargestellt in Figur 23) .
Der gleiche Effekt kann erreicht werden, wenn die Tiefen V, W der Nuten 221.1 und 221.2 verschieden ist . Entsprechendes gilt auch für die Tiefe der Nuten 223.1 und 223.2 am Bund 321 des Werkzeugadapters 500 (nicht dargestellt in Figur 23) und für die Höhe der Formschlusselemente 222.1 und 222.2 des erfindungsgemäßen Mitnehmerrings 220 (nicht dargestellt in Figur 23) . Dadurch wird die Position in welcher der Werkzeugadapter in die Spannzangenaufnahme eingesetzt werden kann konstruktiv vorgegeben . Die erfindungsgemäße Schnittstelle ist fertigungstechnisch sehr gut beherrschbar . Ein weiterer Vorteil der
erfindungsgemäßen Schnittstelle ist darin zu sehen, dass es möglich ist, die Schnittstelle in einem ersten Schritt zunächst wie eine normale Spannzange zu nutzen . Dann ist in das Innengewinde 315 mit einer Verschlussschraube 402 verschlossen . Wenn zu einem späteren Zeitpunkt die Notwendigkeit
entsteht, die erfindungsgemäße Schnittstelle mit
Werkzeugadaptern 500, 501, 502 , 503 oder 504 zu bestücken, dann können zu diesem Zeitpunkt die notwendigen
Werkzeugadapter 500, 501, 502 , 503 oder 504 beschafft und eingesetzt werden . Die erfindungsgemäße Schnittstelle bietet somit minimale Investitionskosten, wenn zunächst nur Spannzangen eingesetzt werden sollen . Gleichzeitig ist durch die "Aufwärtskompatibilität" der erfindungsgemäßen Lösung sichergestellt, dass zu einem späteren Zeitpunkt und ohne Umbau des angetriebenen Werkzeughalters
erfindungsgemäße Werkzeugadapter beschafft und eingesetzt werden können . Diese Vorteile bietet keine aus dem Stand der Technik bekannte Schnittstelle . In den Figuren 24 und 25 ist eine Ausführungsform des
Mitnehmerrings 220 dargestellt bei der der Spannstift 210 auch zum Abdrücken des Werkzeugadapters 500 ----- 504 dient . Dies wird dadurch erreicht , dass an der Durchgangsbohrung 225 des Mitnehmerrings 220 innen eine angefaste oder kegelstumpfförmige Ansenkung 318 vorgesehen ist . Eine Mitte dieser Ansenkung 318 ist bevorzugt etwas versetzt zu der Längsachse des Innengewindes 315 bzw . des Spannstifts 210 angeordnet . In den Figuren 24 und 25 ist die Mitte der Ansenkung 318 gegenüber der Längsachse des Innengewindes 315 bzw . des Spannstifts 210 nach rechts versetzt . Dieser Versatz ist in den Figuren 24 und 25 mit "V"
gekennzeichnet .
Wenn ein in dem Innenkonus 310 gespannter Werkzeugadapter 500 504 aus dem Innenkonus 310 entfernt werden soll , dann wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Spannstift 210 aus der Ausnehmung 317 gedreht . Wenn der Spannstift 210, nachdem e r die versetzt angeordnete kegelstumpfförmige Ansenkung 318 erreicht hat (siehe Figur 25) , noch weiter aus der Ausnehmung 317 gedreht wird, entsteht eine in axialer Richtung wirkende Kraft auf den Mitnehmerring 220 (nach links in Figur 25) . Diese Axial-Kraft wird über die Formschlusselemente 222 auf den Bund 321 des
Werkzeugadapters 500 - 504 übertragen und drückt ihn aus dem Innenkonus 310.
Um die Flächenpressung zwischen der kegelstumpfförmigen Ansenkung 318 und dem Spannstift 210 zu verringern, kann an dem Spannstift 210 eine Fase 319 oder eine Abrundung angebracht sein .
Es ist auch möglich, dass die Durchgangsbohrung 225 des Mitnehmerrings 220 als Stufenbohrung ausgeführt ist (siehe die Figuren 7 und 8), und dass der Übergang zwischen den beiden Bohrungsdurchmessern als kegelstumpfförmigen Ansenkung 318 ausgebildet ist. Diese Variante ist in den Figuren nicht dargestellt . Ihre Funktionsweise entspricht der des Ausführungsbeispiels gemäß der Figuren 24 und 25. Für die Funktion "Abdrücken" kommt es auf den Versatz "V zwischen der Längsachse des Innengewindes 315 bzw . des Spannstifts 210 und der Ansenkung 318 an .
Es ist möglich, die Durchgangsbohrung 225 koaxial zu der Längsachse des Innengewindes 315 oder koaxial zu der
Ansenkung 3318 anzuordnen . Im ersten Fall , ergibt sich eine etwas "schönere" Optik, weil der Spannstift 210 für den Anwender mittig in der Durchgangsbohrung 225 sitzt . Im zweiten Fall ist die Herstellung etwas einfacher .
Bezugs zeichenliste
100 Spindel
101 gerades angetriebenes Werkzeug
102 abgewinkeltes angetriebenes Werkzeug
103 Vierkantschaff zur Drehbearbeitung mit Werkzeugaufnahme 104 Rundschaft oder Spindel mit Werkzeugaufnahme
200 Werkzeugaufnahme im Werkzeughalter
210 Spannstift
220 Mitnehmerring mit Formschlusselement (en)
221 Nut im Werkzeughalter
222 Formschlusselement
223 Nut im Werkzeugadapter
224 Zylindrischer Abschnitt
225 Durchgangsbohrung
230 Außengewinde Spannzangenaufnahme
Innenkonus der Spannzangenaufnahme
Planfläche/Plananlage an der Spannzangenaufnahme Vorderes Ende
Hinteres Ende
Zylindrische Bohrung
Innengewinde
Kegelstumpf
Ausnehmung
kegelstumpfförmige Ansenkung
Fase am Spannstift 210
Außenkonus am Werkzeugadapter
Bund / Plananlage am Werkzeugadapter
Polygon
Vorsprung
Axialnut
Rille
Freibohrung
Werkzeugaufnahme am Werkzeugadapter
Spannzange
Spannmutter
Verschlussschraube
Werkzeugadapter mit Schneidwerkzeugaufnahme Werkzeugadapter als Drehwerkzeug
Werkzeugadapter mit integriertem Schneidwerkzeug Werkzeugadapter als Verschlussstopfen
Werkzeugadapter als BohrStangenwerkzeug
Wendelbohrer
angetriebener Werkzeughalter
feststehender Werkzeughalter

Claims

Patentansprüche
Schnittstelle zwischen einer Spannzangenaufnähme (300) und einem Werkzeugadapter (500 - 504) , wobei die
Spannzangenaufnahme (300) einen Innenkonus (310) , eine Planfläche (311) und ein Außengewinde (230 ) für eine Spannmutter (401) umfasst , wobei der Werkzeugadapter (500 - 504 ) einen zu dem Innenkonus (310)
komplementären Außenkonus (320) umfasst , und wobei die Spannzangenaufnahme (300) von dem Außengewinde (230 ) und der Spannmutter (401) unabhängige
Befestigungsmittel für den Werkzeugadapter (500 - 504 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die Befestigungsmittel eine oder mehrere radial oder schräg angeordnete Innengewinde (315) und einen
Spannstift (210) in jedem Innengewinde (315) umfassen, und dass in dem Werkzeugadapter (500 - 504 ) eine oder mehrere Ausnehmungen (317) vorhanden sind, die mit dem oder den Spannstiften (210) zusammenwirken .
Schnittstelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Werkzeugadapter (500 - 504 ) einen Bund (321) aufweist, und dass der Werkzeugadapter (500 - 504 ) und die Spannzangenaufnahme (300) im Bereich der
Planfläche (311) und des Bundes (321) formschlüssig miteinander verbindbar sind. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangenaufnähme (300) im Bereich der Planfläche (311) eine oder mehrere Nuten (221, 221.1, 221.2) aufweist, dass der Werkzeugadapter (500 - 504) im Bereich des Bundes (321) eine oder mehrere Nuten
(223, 223.1, 223.2) auf eist, und dass die
Schnittstelle einen Mitnehmerring (220) umfasst , dass der Mitnehmerring (220) mindestens ein
Formschlusselement (222 ) aufweist, welches mit den Nuten (221, 221.1, 221.2, 223, 223.1, 223.2) im
Bereich der Planfläche (311) und im Bereich des Bundes
(321) kompatibel ist .
Schnittstelle nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (221, 221.1, 221.2) im Bereich der Planfläche (311) und die Nuten (223, 223.1, 223.2) im Bereich des Bundes (321) verschieden dimensioniert, geformt und/oder positioniert sind .
Schnittstelle nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch
gekennzeichnet, dass der Mitnehmerring (220) das
Außengewinde (230 ) der Spannzangenaufnähme (300) abdeckt .
Schnittstelle nach Anspruch 3 , 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerring (220)
mindestens eine radiale oder schräge Durchgangsbohrung (225) aufweist, und dass die mindestens eine
Durchgangsbohrung (225) so positioniert ist, dass sie den Zugang zu dem oder den Spannstiften (210) mit einem Schraubendreher erlaubt .
7. Schnittstelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Durchmesser ( Dmin ) der
Durchgangsbohrung (225) so groß ist, dass ein
Schraubendreher zum Anziehen und Lösen des mindestens einen Spannstifts (210) in die Durchgangsbohrung (225) gesteckt werden kann, und dass der minimale
Durchmesser (Dm±n) der Durchgangsbohrung (225) kleiner ist als ein Nenndurchmesser des mindestens einen
Spannstifts (210) .
8. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 6 oder 7 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Durchgangsbohrung (225) als Stufenbohrung ausgeführt ist, dass die Stufenbohrung an der Innenseite des
Mitnehmerrings (220) einen größeren Durchmesser als an der Außenseite des Mitnehmerrings (220) hat, und dass der Durchmesser an der Innenseite des Mitnehmerrings (220) größer ist als der Nenndurchmesser des oder der Spannstifte (210) .
9. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 6 bis 8 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Durchgangsbohrung (225) an der Innenseite des
Mitnehmerrings (220) eine angefaste, abgerundete oder kegelstumpfförmige Ansenkung (318) aufweist .
10. Schnittstelle nach Anspruch 2 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Spannzangenaufnähme (300) im Bereich der Planfläche (311) einen oder mehrere
Vorsprünge aufweist und der Werkzeugadapter (500 - 504 ) im Bereich des Bundes (321) eine oder mehrere zu den Vorsprüngen komplementäre Ausnehmungen aufweist .
11. Schnittstelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugadapter (500 - 504 ) im Bereich des Bundes (321) einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und die Spannzangenaufnähme (300) im Bereich der
Planfläche (311) zu den Vorsprüngen komplementäre Ausnehmungen aufweist .
12. Schnittstelle nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorsprünge oder Ausnehmungen im Bereich der Planfläche (311) und die Ausnehmungen oder Vorsprünge im Bereich des Bundes (321)
verschieden dimensioniert, geformt und/oder
positioniert sind .
13. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugadapter (500 - 504 ) und die Spannzangenaufnähme (300) an einem der Planfläche gegenüberliegenden Ende des Innenkonus (310) formschlüssig miteinander verbindbar sind .
14. Schnittstelle nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass der Werkzeugadapter (500 - 504 ) und die Spannzangenaufnähme (300) durch eine
PolygonVerbindung formschlüssig miteinander verbindbar sind .
15. Schnittstelle nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung in der Art einer Klauenkupplung ausgebildet ist .
16. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige
Verbindung im Bereich der Spannzangenaufnähme (300) und der Bundes (321) und/oder an einem der Planfläche (311) gegenüberliegenden Ende des Innenkonus (310) die relative Position von Werkzeugadapter (500 - 504 ) und Werkzeugaufnahme (300) konstruktiv so vorgibt, dass die mindestens eine Ausnehmung (317) und der
mindestens eine Spannstift (210) zusammenwirken .
17. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige
Verbindung im Bereich der Spannzangenaufnähme (300) und des Bundes (321) ein größeres Drehspiel hat als die formschlüssige Verbindung an dem der Planfläche (311) gegenüberliegenden Ende des Innenkonus (310) .
18. Schnittstelle nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige
Verbindung im Bereich der Spannzangenaufnähme (300) und des Bundes (321) ein kleineres Drehspiel hat als die formschlüssige Verbindung an dem der Planfläche (311) gegenüberliegenden Ende des Innenkonus (310) . 19. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein Nenndurchmesser
(Drienn ) des Außengewindes (230 ) mindestens 1 , 4 mal größer, bevorzugt 1,5 bis 1,8 mal größer als der größte Durchmesser ( Dmax) des Innenkonus (310 ) ist .
20. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanzangenaufnähme (300) in einen angetriebenen Werkzeughalter (600) , insbesondere für einen Langdrehautomaten, oder einen feststehenden Werkzeughalter (700) integriert ist .
21. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Außenkonus (320) des Werkzeugadapters (500-504) eine oder mehrere
Rillen (326) vorhanden sind.
22. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Spannstifte (210) eine kegelstumpfförmige Spitze (316) aufweisen .
23. Schnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Spannstifte (210) eine exzentrisch zu einem Außengewinde des
Spannstiftes (210) angeordnete Spitze aufweisen .
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