SE459403B - Verktygsmaskinspindel och till denna avpassad verktygshaallare - Google Patents

Description

459 403 2 10 15 20 25 30 35 diameter. Då verktygshâllarens böjningsstyvhet beståmes genom dess minsta ej inspända diameter, är böjningsstyv- heten endast beroende av den största diametern av infäst- ningskonan.

Vidare är ett horrverktyg känt (DE-PS 31 08 439) vid vilket verktygshuvudet har en cylindrisk passtapp som ingriper i en cylindrisk passbornning i verktygshållaren. Verktygs- hållaren har i området för den cylindriska passborrningen två diametralt motsatta, radiellt förlöpande innergängor med vardera en med en konisk fördjupning försedd spännskruv.

I en tvärgående borrning i passpappen är en spännbult ra-I diellt förskjutbar, vilken i sina båda ändar har en konisk ansats som samverkar med de koniska fördjupningarna på spännskruven. Innergängornas axel och den tvärgående borr- ningens axel är så anordnade, att endera av spännskruvarna vid ansättning påverkar spännbulten och anpressar en pass- tappen omgivande ringyta mot verktygshållarens ändyta. Det har visat sig att denna typ av förbindning ger stor noggrann- het vid upprepad insättning av verktyg, möjliggör överföring av ett stort vridmoment och dessutom även åstadkommer en mycket böjningsstyv förbindning av borrverktygets delar med varandra. Då verktygshållaren själv emellertid i detta kända fall har en infästningskona för insättning 1 verktygs- maskinspindeln, kvarstår ovan nämnda nackdelar i samband med förbindningen av verktygshållaren med verktygsmaskin- spindeln.

Uppfinningen har till syfte att förbättra en verktygs- maskinspindel och en till denna avpassad verktygshållare av inledningsvis angivet slag därhän, att en böjningsstyv förbindning mellan verktygsmaskinspindeln och verktygs- hållaren åstadkommas, vilken möjliggör överföring av ett stort vridmomen;,varvid emellertid vid behov även verktygs- hàllare med konventionell infästningskona omväxlande kan insättas i spindelnosen.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att spindel- nosen i området för den koniska upptagningsborrningen är 10 15 20 25 30 35 3 459 403 försedd med en oylindrisk passborrning för omväxlande upptagning av en oylindrisk passtapp på en andra verk- tygshållare vars diameter är något mindre än den största diametern av den koniska upptagningsborrningen och vars axiella längd räknat från ändytan av spindelnosen är kortare än den axiella längden av den koniska upptag- ningsborrningen, att spindelnosen 1 området för den cylindriska passborrningen har två diametralt motsatta radiellt förlöpande innergängor med vardera en med en konisk ansats eller en konisk fördjupning försedd spänn- skruv, att en spännbult är radiellt förskjutbar 1 en tvär- gående borrning i passtappen vilken bult i sina båda ändar har en med den koniska ansatsen respektive fördjupningen på spännskruven samverkande konisk fördjupning respektive konisk ansats,,och att avståndet från ändytan till inner- gängornas axel är något större än avståndet från en pass- tappen omgivande ringyta till den tvärgående borrningens axel, så att endera spännskruves vid ansättning av skruven påverkar spännbulten i riktning att anpressa ringytan mot ändytan.

Uppfinningen utgår sålunda från tanken att i spindelnosen av en verktygsmaskinspindel anordna såväl en konisk upp- tagningsborrning som även en cylindrisk passborrning, så att en verktygshållare med konventionell infästningskona eller en verktygshållare med cylindrisk passtapp och däri radiellt förskjutbart lagrad spännbult_valvis kan insättas i spindeln. Det första alternativet har den fördelen, att användaren av verktygsmaskinen fortsättningsvis kan använda sina konventionella verktyg respektive verktygshållare med infästningskona för arbeten där större vridmoment eller böjningsmoment ej uppträder. Valvis kan emellertid även verktyg eller verktygshållare av det nya utförandet an- vändas, vilka verktyg med sin cylindriska passtapp kan upptagas direkt i den cylindriska passborrningen i spindelnosen. Härigenom uppnås en särskilt böjningsstyv förbindning mellan spindelnosen och verktygshållaren z' 459 405 4 10 15 20 25 30 35 respektive verktyget, som även möjliggör överföring av stora vridmoment. Genom den axiella förskjutningen av axlarna av spännskruvarna och spännbulten förflyttas nämligen spännbulten likaledes i axiell riktning genom de axiellt verkande kraftkomponenterna och trycker här- igenom ringytan med stor förspänningskraft mot ändytan av spindelnosen. Genom den intensiva och jämt fördelade förspänningen av ring- och ändytan överföras redan en stor andel av vridmomentet genom friktion via dessa ytor. Återstoden av vridmomentet överföres genom spännskruvarna och spännbulten. Det är vidare av betydelse att de verk- tyget påverkande tvärkrafterna vid god anliggning av ring- ytan mot ändytan överföras via dessa båda ytorna på en relativt stor diameter svarande mot spindeldiametern.

Härigenom uppnås en mycket böjningsstyv förbindning mellan verktygsmaskinspindeln och verktygshållaren. Därigenom blir bearbetningen noggrannare, verktyget utsättes för mindre vibrationsrisk, det är möjligt att bättre överföra maskin- effekten till verktyget, och större utliggning av verk- tyget är även möjlig. Därigenom kan man även uppnå ökad skäreffekt och kortare bearbetningstider. Vidare är det till fördel att alla i inspänningen deltagande element, som vid ofta förekommande verktygsväxling kunde förslitas, nämligen spännskruvarna och spännbulten, utan vidare är utbytbara.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen är angivna i åtföljande underkrav.

Uppfinningen beskrives nedan i form av utföringsexempel och~med hänvisning till åtföljande ritningar.

Pig. 1 visar ett första utföringsexempel av uppfinningen, delvis i längdsnitt. Fig. 2 visar ett andra'utförings- exempel av uppfinningen, delvis i längdsnitt. Fig. 3 visar verktygsmaskinspindeln enligt uppfinningen med en däri insatt konventionell infästningskona. 10 15 20 25 30 35 s 459 405 Verktygsmaskinspindeln 1 är roterbart lagrad i spindel- dockan 2. I spindelnosen 1a har verktygsmaskinspindeln en konisk upptagningsborrning 3a, 3b. Denna borrning 3a, 3b är utförd enligt DIN 2079 respektive motsvarande ISO- norm. Upptagningsborrningen 3a är omgiven av en plan, vinkel- rätt mot spindelaxeln A utsträckt ringformad ändyta 4.

I området för den koniska upptagningsborrningen 3a, 3b har spindelnosen 1a en koaxiell cylindrisk passborrning 5. Diametern D av denna passborrning S är något mindre än den största diametern D1 av den koniska upptagnings- borrningen 3a, 3b. Den axiella längden L av passborrningen 5, räknat från ändytan 4, är kortare än den axiella läng- den L1 av den koniska upptagningsborrningen 3a, 3b.

Diametern D av den cylindriska passborrningen mäste väljas så, att ett i axiell riktning tillräckligt långt avsnitt 3a av den koniska upptagningsborrningen 3a, 3b, kvarstår mellan ändytan 4 och början av den cylindriska passborr- ningen 5, vilket avsnitt tjänar att säkert stöda den på fig. 3 visade infästningskonan 6. Det har visat sig lämp- ligt att diametern D av den cylindriska passborrningen 5 är omkring 4-10%, företrädesvis omkring 6,5%, mindre än den största diametern D1 av den koniska upptagningsborr- ningen. Vid en ISO-50-infästningskona uppgår den största diametern D1 av borrningen 3a, 3b till 69,85 mm. Väljer man diametern D av den cylindriska passborrningen S till 65,5 mm har avsnittet 3a av den koniska upptagningsborr- ningen 3a, 3b en axiell längd av omkring 14,9 mm. Detta är tillräckligt för erforderligt stöd av den främre änden av infästningskonan 6.

För att även den bakre änden av infästningskonan 6 skall erhålla stöd i spindelnosen 1a får passborrningen 5 ej sträcka sig över hela längden L1 av den koniska upptag- ningsborrningen. Den axiella längden L av passborrningen 5 skall utgöra 1f2 till 2/3 av den axiella längden L1 459 405 s 10 15 20 25 30 35 av den koniska upptagningsborrningen, räknat från ändytan.

På detta sätt kvarstår ett avsnitt 3b av borrningen 3a, 3b W vilket tillförsäkrar erforderligt stöd för den bakre änden av infästningskonan 6.

Spindelnosen 1a har vidare i omrâdet för den cylindriska passborrningen 5 två diametralt motsatta radiellt förlö- pande innergängor 7, 8, i vilka vardera en spännskruv 9, 10 är inskruvad. Spännskruven 9 har en konisk ansats 9a och spännskruven 10 en konisk fördjupning 1Ua.Axeln A1 av innergängorna 7, 8 ligger på ett avstånd a1 från änd- ytan 4.

Verktygshållaren 11 har en i passborrningen 5 med mycket litet spel (praktiskt spelfritt) passande cylindrisk pass- tapp 12. Verktygshållaren 11'uppbär i sin fria ände 11a exempelvis ett borrhuvud, ett urborrningsverktyg, en fräs, en brotsch eller dylikt, som är fast eller utbytbart för- bunden med verktygshâllaren 11, eventuellt via ett mellan- stycke.

I passtappen 12 är en tvärgående borrning 13 upptagen, i vilken en cylíndrisk spännbult 14 är radiellt förskjut- bart lagrad. Denna spännbult 14 har i en ände en konisk ansats 14a, med vilken den ingriper i den koniska för- djupningen 10a och i sin andra ände en konisk fördjupning 12b, i vilken den koniska ansatsen 9a ingriper. Axeln A2 av den tvärgàende borrningen 13 ligger på ett avstånd a2 från ändytan som är något mindre än det ovan definierade avståndet a1.

Verktygshállaren.11 kan.vidare vara omgiven av en ring för tillförsel av ky1medel,.vilken är stationär kring den rote- rande verktygshållaren 11. Via denna ring tillföres axial- borrningen 15a i verktygshållaren kylvätska som ledes vidare till verktygsškären. . '.._.. .--___ 10 15 20 25 30 35 7 459 403 För verktygsväxling behöver endast spännskruven lossas till dess den främre änden av dess koniska ansats 9a ej mer når fram till passborrningen 5. Spännbulten 14 kan sedan förskjutas i den tvärgående borrningen 13 till dess bultens koniska ände 14a har lämnat den koniska fördjup- ningen 10a, varefter verktygshållaren 11 kan avlägsnas åt vänster ur spindelnosen 1a.

Därpå insättes verktygshållaren 11 för ett annat verktyg med sin passtapp 12 i passborrningen 5. Avsnittet 3a av den koniska upptagningsborrningen 3a, 3b underlättar in- sättningen av passtappen 12, då avsnittet 3a divergerar utåt från diametern D av passborrningen 5 till diametern D1. Om nu spännskruven 9 inskruvas radiellt i gängan.7, förskjuter dess koniska ansats Qa spännbülten 14 radiellt så att dess koniska ansats 14a åter ingriper i fördjup- ningen 10a på spännskruven 10. Den radiellt verkande spänn- kraften av spännskruven 9 utvecklar en motsatt riktad lika stor reaktíonskraft på spännskruven 10. Genom den axiella förskjutningen av axlarna A1 och A2 utvecklar vardera av de båda spännskruvarna 9, 10 en lika stor axiellt riktad kraftkomponent. Vid en konvinkel av 90° åstadkommer spänn- kraften av spännskruven 9 en fördubbling av spännkrafterna och trycker ringytan 16 av verktygshållaren 11 mot den ringformade ändytan 4 med en kraft som är dubbelt så stor som den radiellt riktade spännkraften. Såsom framgår av fig. 1 är ytterdiametern av ringytan 16 lika stor som ytterdiametern av ändytan 4, vilken tillnärmelsevis mot- svarar diametern av spindelnosen 1a. Verktygshållaren 11 erhåller sålunda ett mycket brett stöd mot spindelnosen 1a via ytorna 16, 4, vilket är av väsentlig betydelse för en vibrationsfri och böjningsstyv förbindning mellan de anslutna delarna.

Användningen av vardera en spännskruv 9 med konisk ansats 9a och en spännskruv 10 med konisk fördjupning 10a, samt en motsvarande spännbult 14 som i en ände har en komisk 459 403 a 10 15 20 25 30 35 ansats 14a och i sin andra ände en konisk fördjupning 14b, har i praktiken visat sig särskilt fördelaktig.

Eventuellt kan anordningen emellertid även vara så ut- förd, att båda spännskruvarna är försedda med vardera en konisk fördjupning och spännbulten motsvarande har en konisk ansats i båda ändar. Omvänt kan båda spänn- skruvarna även vara försedda med koniska ansatser, medan spännbulten har koniska fördjupningar i båda ändar.

I det på fig. 2 visade utföringsexemplet är spindelnosen 1a samt upptagningsborrningen 3a, 3b och passborrningen 5 utförda på samma sätt som i det på fig. 1 visade ut- föringsexemplèt. Även verktygshâllaren 11' är i sin mot spindelnosen 1a vända ände utförd likadan som verktygs- hållaren 11, varför samma hänvisningsbeteckningar användes och ovanstående beskrivning är tillämplig. I sin främre ände har emellertid verktygshållaren 11! en passborrning 17 och i området för denna passborrning två diametralt motsatta innergängor 18, 19. I dessa innergängor 18, 19 kan inskruvas spännskruvar svarande mot spännskruvarna 9, 10. Diametern D2 av passborrningen 17 är så vald, att den ej visade passtappen av ett enligt DE-PS 31 08 439 utfört borrhuvud, urborrningsverktygf fräsverktyg eller passtappen av ett eventuellt mellan verktyget och verk- tygshâllaren insatt mellanstycke ingriper i passborrningen.

Verktygshållaren 11' tjänar så att säga som adapter mellan verktygsmaskinspindeln enligt uppfinningen och verktyg enligt DE-PS 31 08 439, vilkas anslutningsmâtt under mellantiden är bestämda. Verktygshållaren 117 med sin ring 15 för tillförsel av kylmedel har vidare den för- delen, att en och samma verktygshållare 11' och en och samma ring för kylmedel kan användas för anslutning av olika verktyg med intern tillförsel av kylmedel till skären.

I anslutning till fig. 3 är slutligen visat hur ett verk- tyg med en känd verktygshållare 20 med infästningskona 10 15 20 25 30 9 459 403 enligt DIN~2080 kan fästas på verktygsmaskinspindeln enligt uppfinningen. I detta syfte avlägsnas spännskru- varna 9, 10 och de båda vanliga diametralt motsatta med- bringarna 21 insättes i motsvarande spår 22 vilka på känt sätt är upptagna i ändytan 4. Medbringarna 21 ingriper i spår 23 upptagna i medbringarflänsen 20a på verktygs- hållaren 20. Infästningskonan 6 indrages i den koniska upptagningsborrningen-3a, 3b genom en dragstång 25 för- sedd med en i infästningskonan ingripande gänga eller genom en (ej visad) fjäderbelastad spännchück och stöder mot avsnittet 3a och 3b av borrningen. En verktygshållaren koncentriskt omgivande ring 26 tjänar att tillföra kylmedel.

Avslutningsvis må nämnas, att verktygshållaren 11' istället för passborrningen 17 även kan ha en andra framskfiutande passtapp med en tvärgående borrning och en däri anordnad spännbult. En på detta sätt utförd verktygshâllare är lämpad för upptagning av verktyg som i kinematisk omvänd- ning av den i DE-PS 31 08 438 visade principen istället för en passtapp har en passborrning med två diametralt motsatta innergängor. Man har redan föreslagit att an- vända sàdana verktyg 1 kombination med anordningar för verktygsväxling.

Claims (3)

459 403 PATENTKRAV

1. Verktygsnaskinspindal och till denna avpasaad verktyge- hallare, vilken i sin afiindelnos har en styspad konisk borrning för upptagning av en iníöatningakona av en första verktygahallare och en borrningen ändyta, ongivande ringíoraad k E n n e t e c k n a d av att spindelnoaen (la) i oaradet för borrningen (Sa, Sh) ör försedd cylindriak paaaborrning ned en (5) för att nöjliggöra upptagning av en cylindriak paaatapp (12) pa en andra verktygehallare (l1,1l') vara dianeter (D) är något nindre än den största dianetern (D1) av den koniaka borrningen (3a, 3b) och vara axiella längd (L) räknat fran spindelnoaens (4) är kortare än den axiella längden (L1) av den koniaka borrningen, att apindelnoaen (la) i onradet för den cylindriaka paaaborr- ningen (5) har tva dianetralt notsatta radiellt förlöpande innergängor (7, 8) led vardera en (9a) eller ned en konisk anaata en koniek fördjupning (10a) försedd spännskruv (9, 10), att en apännbult (14) är radiellt íörskjutbar i en tvärgaende borrning (13) i pasatappen (12) vilken bult bada andar har en ned den koniska ansatsen (9a) respektive íördjupningen (l0a) 1 aina pa spännakruven (9, 10) samverkande konisk fördjupning (l4b) ansats (láa), respektive konisk och att avståndet (al) fran apindelnosens ändyta (4) till innergängornas (7, 8) axel (Al) är nagot större än avståndet (a2) fran en passtappen (12) omgivande ringyta (16) till den tvärgående (A2) aa borrningens (13) axel att endera spännskruven (9, 10) vid ansättning av skruven paverkar spännbulten (14) i riktning att anpreasa ringytan (16) not spindelnosens ändyta (4).

2. Verktyganaakinapindel enligt krav 1, k 8 n n e t e c k- n a d av att dianetern (D) av den cylindriaka pasaborr- ningen (5) är omkring 4-10%, företrädesvis omkring 6,52, :indre än den största diametern (Dl) av den koniaka f' 459 403 upptagšinglborrningnn (3a, Sb).

3. Vorktyganaakinnpindal enligt krav 1 allcr, k 8 n n_ 0- t 0 c k n a d av att den axiclla längden (L) av passborr- ningen (S) räknat från Ipindclnolonl ändyta (4) utgör omkring 1/2 till 2/3 av den axinlle lilngdon (LI) av den komiska upptegningaborrnignen (Sa, Sb).