WO2010089405A1 - Kupplung für ein rotationswerkzeug - Google Patents

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Wilhelm Wansing
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Johne + Co. Präzisionswerkzeuge Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a coupling for a tool with a sleeve on the machine shaft and a complementary trained tool shank.
  • Modern tool couplings have a radial and axial connection.
  • the tool shank has a cylindrical and an oval shank part.
  • the cylindrical part serves for centering in a sleeve-shaped receptacle on the machine-side shaft.
  • the oval part secures the inserted tool shank positively against rotation and thus acts as a driver for transmitting the torque.
  • For axial clamping serve two diametrically transversely to the longitudinal axis of the tool, the cylindrical tool shank fixing, the sleeve from the outside by cross-clamping screws.
  • this coupling can cause problems, for example, when a milling tool in use high torques lead to axial displacement of the tool, since the grub screw connection alone can not absorb enough forces or transmitted.
  • the invention addresses the problem of proposing an improved coupling, with a safer, easily releasable axial clamping and a safe cutting orientation can be achieved and tools with screw can be used.
  • the problem is solved by the features of claim 1. Further developments of the invention are covered in the subclaims.
  • the solution includes a machine stem and tool shank tool, the machine side shank having a central bore sheath for receiving a complementary end of the tool shank, the sheath having an inner first portion for centering the tool shank and a second outward diametral portion Sectors with recessed ramps or 60 ° to 120 °, preferably 90 ° - serrations and a flat outboard has.
  • the tool shank can thus be locked in the manner of a bayonet in the machine shaft, however, the tool shank is thereby drawn with its flat flange against the flat board of the sleeve, thus forming a tight rigid unit that withstands high torque forces resulting from the cutting work.
  • the tool shank has at the end a centering section and subsequently an oval section with two diametrically arranged segments with trapezoidal teeth.
  • This shaft according to the invention cooperates perfectly with the complementarily configured sleeve.
  • the first inner portion of the sleeve on the machine shank has two threaded holes for clamping screws that are transversely offset transversely to the longitudinal axis of the tool and are slightly offset diametrically that can be manually tightened.
  • its first inner portion of the sleeve also has a thread for receiving a tool shank of the type with threaded end.
  • the coupling according to the invention for rotary tools allows a safer, easily releasable axial clamping and a reliable cutting orientation and tools with screw connection can also be used.
  • FIG. 1 shows a machine shaft of an inventive tool in perspective view with a sleeve of a coupling in partial section.
  • FIG. 2 the end of a tool shank of an inventive tool complementarily shaped to the machine shank according to FIG. 1, in a perspective view;
  • Fig. 3 shows a section through a coupling with in the
  • Fig. 1 shows a machine shaft of an inventive tool in a perspective view with a sleeve of a coupling in partial section for receiving system components.
  • the machine shaft 1 has a conical pin 10 for receiving in a machine spindle of a machine tool, not shown.
  • a coupling pliers not shown, which engages in the groove 1 1, the tool is inserted into the machine.
  • a sleeve 12 shown in section is designed as a coupling for receiving the end (FIG. 2) of a tool shank 2 or of another system part.
  • the Central bore 26 in the sleeve 12 has a plurality of sections and is continued to supply coolant to the tool from the machine tool into the tool shank 2.
  • the hollow portion 13 has an internal thread and is used in cooperation with the flat board 18 and the cylindrical portion 14 of secure receiving a correspondingly shaped coupling shank of screw 3.
  • the cylindrical portion 14 centers the tool shank 2.
  • a clamping screw not shown grab from the outside in a blind hole 25 on the tool shank 2 and fix it axially and partially radially.
  • Section 16 receives an oval part of the tool shank (FIG. 2).
  • oblique ramps 17 are incorporated in a manner of a part of a thread at diametrical sectors.
  • the front edge of the sleeve 12 has a flat board 18.
  • FIG. 2 shows the end of a machine shaft 1 of FIG. 1 complementarily shaped tool shank 2 of an inventive tool in a perspective view.
  • the tool head with the integrally connected to the end of the milling cutter is not shown.
  • the end of the shaft 2 has several sections.
  • a centering portion 21 is designed to fit for insertion into the cylindrical portion 14 of the sleeve 12.
  • the oval portion 22 can be inserted into the portion 16 and locked there by turning the end, wherein the trapezoidal teeth 23 engage in the inclined ramps 17 and the threaded portion of a serration.
  • the flange 24 of the tool shank 2 is pulled against the flat board 18 of the sleeve 12.
  • the coupling produces a very rigid coupling between the tool shank 2 and machine shaft 1, which also causes high torques, resulting from the Zerwoodsarbeit, z. B. a milling cutter.
  • the clutch can not loosen either axially or radially.
  • FIG. 3 shows a section through the coupling according to the invention with the tool shank 2 introduced into the machine shank 1 transversely to the longitudinal axis of the tool in the section 22 of the tool shank or section 16 of the sheath 12, after insertion of the tool shank 2 according to FIG. 2 into the sheath 12 of FIG Machine shaft 1 according to FIG. 1.
  • the arrangement of the clamping screws 19 is not exactly diametrical; they have an offset A to each other and thus support the twisting of the oval portion 22 and the screwing of the teeth 23 in the region of the ramps 17th
  • FIG. 4 illustrates the coupling possibilities of machine shaft 1, tool shank 2 and a screw connection element 3.

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Abstract

Es wird eine Kupplung zum Koppeln eines Werkzeugschafts (2) mit einem Maschinenschaft (1) offenbart, wobei eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung erreicht werden kann und auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar sind. Der Maschinenschaft (1) hat eine Hülse (12) mit einer zentralen Bohrung (13, 14, 16) zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes (2). Die Hülse (12) weist einen planen Aussenbord (18) sowie einen inneren Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt (16) mit gegenüberliegenden Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) auf. Der Werkzeugschaft (2) kann nach Art eines Bajonetts im Maschinenschaft (1) arretiert werden, wobei der Werkzeugschaft (2) mit seinem planen Flansch (24) gegen den planen Bord (18) der Hülse (12) gezogen wird und so eine stramme, starre Einheit bildet, die hohen Drehmomentkräften, die aus der Zerspannungsarbeit resultieren, standhält.

Description

Kupplung für ein Rotationswerkzeug
Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein Werkzeug mit einer Hülse am Maschinenschaft und einem komplementär ausgebildeten Werkzeugschaft.
Moderne Werkzeugkupplungen weisen eine radiale und axiale Verknüpfung auf.
Aus der Praxis ist eine Kupplung bekannt, bei der der Werkzeugschaft einen zylindrischen und einen ovalen Schaftteil hat. Der zylindrische Teil dient zur Zentrierung in einer als Hülse gestalteten Aufnahme am maschinenseitigen Schaft. Der ovale Teil sichert den eingeführten Werkzeugschaft formschlüssig gegen Verdrehung und wirkt so als Mitnehmer zur Übertragung des Drehmomentes. Zur axialen Verspannung dienen zwei diametral quer zur Längsachse des Werkzeugs, dessen zylindrischen Werkzeugschaft fixierende, die Hülse von außen durchgreifende Spannschrauben. Gelegentlich können mit dieser Kupplung Probleme auftreten, wenn beispielsweise bei einem Fräswerkzeug im Einsatz hohe Drehmomente zu einem Axialversatz des Werkzeugs führen, da die Gewindestiftverbindung allein nicht genügend Kräfte aufnehmen oder übertragen kann.
Außerdem können nur speziell gestaltete Werkzeugschäfte verwendet werden, nicht jedoch häufig anzutreffende Werkzeugschäfte mit Schraubanschluss, die bei den Unternehmen vorrätig sind.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine verbesserte Kupplung vorzuschlagen, mit der eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung erreicht werden und auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar sind.
Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst. Die Lösung umfasst ein Werkzeug mit Kupplung für einen Maschinenschaft und einen Werkzeugschaft, wobei der maschinenseitige Schaft eine Hülse mit zentraler Bohrung hat zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes, die Hülse einen inneren ersten Abschnitt zur Zentrierung des Werkzeugschaftes und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen oder 60° bis 120° vorzugsweise 90°- Spitzverzahnungen sowie einen planen Außenbord aufweist. Der Werkzeugschaft kann also nach Art eines Bajonetts in dem Maschinenschaft arretiert werden, allerdings wird der Werkzeugschaft dabei mit seinem planen Flansch gegen den planen Bord der Hülse gezogen und bildet so eine stramme starre Einheit, die hohen Drehmomentkräften standhält, die aus der Zerspanungsarbeit resultieren.
In einer ersten Variante hat der Werkzeugschaft endseitig einen Zentrierungsabschnitt und daran anschließend einen ovalen Abschnitt mit zwei diametral angeordneten Segmenten mit trapezförmigen Zähnen. Dieser erfindungsgemäße Schaft kooperiert perfekt mit der komplementär ausgestalteten Hülse.
Zur Unterstützung des festen Sitzes des Werkzeugschafts in der Kupplung hat der erste innere Abschnitt der Hülse am Maschinenschaft zwei quer zur Werkzeuglängsachse, geringfügig versetzt diametral angeordnete Gewindebohrungen für Spannschrauben, die manuell angezogen werden können.
Damit auch ältere Werkzeuge in Kooperation mit dem erfindungsgemäßen Maschinenschaft verwendbar sind, weist sein erster innerer Abschnitt der Hülse auch ein Gewinde zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes der Bauart mit Gewindeende auf. Die erfindungsgemäße Kupplung für Rotationswerkzeuge ermöglicht eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung und es sind auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar.
Die Erfindung mit ihren Ausprägungen, Vorteilen und Details wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Maschinenschaft eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht mit einer Hülse einer Kupplung im Teilschnitt;
Fig. 2 das Ende eines zum Maschinenschaft gemäß Fig. 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Kupplung mit in den
Maschinenschaft eingebrachtem Werkzeugschaft;
Fig. 4 eine Übersichtsdarstellung von Maschinenschaft,
Werkzeugschaft und einem Schraubverbindungselement.
Fig. 1 zeigt einen Maschinenschaft eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht mit einer Hülse einer Kupplung im Teilschnitt zur Aufnahme von Systemkomponenten. Der Maschinenschaft 1 weist einen kegelförmigen Zapfen 10 für die Aufnahme in eine Maschinenspindel einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine auf. Mittels einer nicht gezeigten Kupplungszange, die in die Nut 1 1 eingreift, wird das Werkzeug in die Maschine gesteckt. Eine im Schnitt gezeigte Hülse 12 ist als Kupplung für die Aufnahme des Endes (Fig. 2) eines Werkzeugschaftes 2 oder eines anderen Systemteils ausgebildet. Die zentrale Bohrung 26 in der Hülse 12 hat mehrere Abschnitte und wird zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zum Werkzeug von der Werkzeugmaschine her in den Werkzeugschaft 2 fortgeführt. Der hohle Abschnitt 13 weist ein Innengewinde auf und dient im Zusammenwirken mit dem planen Bord 18 und dem zylindrische Abschnitt 14 der sicheren Aufnahme eines entsprechend gestalteten Kupplungsschaftes von Schraubverbindungselementen 3. Der zylindrische Abschnitt 14 zentriert den Werkzeugschaft 2. Durch Gewindebohrung 15 kann eine nicht gezeigte Spannschraube von außen in ein Sackloch 25 am Werkzeugschaft 2 greifen und diesen axial und teils radial fixieren. Abschnitt 16 nimmt einen ovalen Teil des Werkzeugschaftes (Fig. 2) auf. In den Abschnitt 16 sind an zueinander diametralen Sektoren schräge Rampen 17 nach Art eines Teils eines Gewindeganges eingearbeitet. Der stirnseitige Rand der Hülse 12 weist einen planen Bord 18 auf.
In Fig. 2 erkennt man das Ende eines zum Maschinenschaft 1 gemäß Fig. 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes 2 eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht. Der Werkzeugkopf mit dem einstückig mit dem Ende verbundenen Fräsers ist nicht dargestellt. Das Ende des Schaftes 2 weist mehrere Abschnitte auf. Ein Zentrierungsabschnitt 21 ist passgenau für das Einsetzen in den zylindrischen Abschnitt 14 der Hülse 12 gestaltet. Der ovale Abschnitt 22 kann in den Abschnitt 16 eingesetzt und dort durch Drehen des Endes verriegelt werden, wobei die trapezförmigen Zähne 23 in die schrägen Rampen 17 bzw. das Gewindeteil einer Spitzverzahnung eingreifen. Zugleich wird dadurch der Flansch 24 des Werkzeugschafts 2 gegen den planen Bord 18 der Hülse 12 gezogen. Somit erzeugt die Kupplung eine sehr steife Kopplung zwischen Werkzeugschaft 2 und Maschinenschaft 1., die auch hohe Drehmomenten, resultiert aus der Zerspannungsarbeit, z. B. eines Fräsers. Bei Überschreitung der durch die Spannschrauben 19 erzeugten Vorspannkraft tritt eine weitere Zunahme der axialen Verspannung durch die o. g. Drehmomente durch das Werkzeug auf. Die Kupplung kann sich weder axial noch radial lockern.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung mit in den Maschinenschaft 1 eingebrachtem Werkzeugschaft 2 quer zur Längsachse des Werkzeugs im Abschnitt 22 des Werkzeugschafts bzw. Abschnitt 16 der Hülse 12, nach Einsetzen des Werkzeugschafts 2 gemäß Fig. 2 in die Hülse 12 des Maschinenschafts 1 gemäß Fig. 1. Deutlich zu sehen ist in der schematischen Skizze, wie die Zähne 23 in den Teil-Gewindegang 17 eingreifen. Die Anordnung der Spannschrauben 19 ist nicht genau diametral; sie haben zueinander einen Versatz A und unterstützen so das verdrehen des ovalen Abschnitts 22 bzw. das Eindrehen der Zähne 23 in den Bereich der Rampen 17.
Die Übersichtsdarstellung nach Fig. 4 stellt die Kupplungsmöglichkeiten von Maschinenschaft 1 , Werkzeugschaft 2 und einem Schraubverbindungselement 3 dar.
Bezugszeichenaufstellung
1 Maschinenschaft
2 Werkzeugschaft
3 Schraubverbindungselement
10 kegelförmiger Zapfen
11 Nut
12 Hülse
13 hohler Abschnitt mit Innengewinde
14 zylindrischer Abschnitt
15 Gewindebohrung
16 Abschnitt zur Aufnahme des ovalen Teils von 2
17 schräge Rampen
18 planer Bord
19 Spannschrauben
21 Zentrierungsabschnitt
22 ovaler Abschnitt
23 trapezförmige Zähne
24 Flansch
25 Sackloch
26 zentrale Bohrung

Claims

Patentansprüche:
1. Werkzeug mit einer Kupplung für einen Maschinenschaft (1 ) mit einem Werkzeugschaft (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenschaft (1 ) eine Hülse (12) mit zentraler Bohrung (13,14,16) hat zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes (2), die Hülse (12) einen inneren ersten Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt (16) mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) sowie einen planen Außenbord (18) aufweist.
2. Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der schrägen Rampen (17) 60° bis 120°- Spitzverzahnungen angeordnet sind.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (2) endseitig einen Zentrierungsabschnitt (21 ) und daran anschließend einen ovalen Abschnitt (22) mit zwei diametral angeordneten Segmenten mit trapezförmigen Zähnen (23) aufweist.
4. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste innere Abschnitt (14) zwei quer zur Werkzeuglängsachse, geringfügig zur Diametralen versetzt angeordnete Gewindebohrungen (15) für Spannschrauben (19) aufweist.
5. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste innere Abschnitt (14) ein Gewinde zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes aufweist.
6. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der plane Bord (18), der zylindrische Abschnitt (14) und der hohle Abschnitt mit Innengewinde (13) so ausgestaltet sind, dass auch ein entsprechend gestalteter Kupplungsschaft (3) sicher aufgenommen werden kann.
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