CH668373A5 - Werkzeughalter fuer ein, insbesondere rotierendes, werkzeug mit axialverstellvorrichtung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein, insbesondere rotierendes, Werkzeug mit Axialverstellvorrichtung, mit einem Anschlussteil, welches an seinem einen Ende einen Anschlussschaft aufweist und an seinem anderen Ende mit einer zur Achse des Anschlussschaftes koaxialen Passbohrung versehen ist, mit einem Werkzeugträger, der an seinem einen Ende eine Werkzeugaufnahme aufweist und an seinem anderen Ende mit einem in der Passbohrung axial verschiebbar gelagerten, zylindrischen Schaft versehen ist, der an seinem an die Werkzeugaufnahme angrenzenden vorderen Bereich ein Feingewinde aufweist, mit einer auf dem Feingewinde verschraubbaren Stellmutter, die sich an der die Passbohrung umgebenden Stirnfläche des Anschlussteiles abstützt, mit einer Nut-Feder-Verbindung zwischen Anschlussteil und zylindrischem Schaft, und mit mindestens einer auf eine geneigt zur Schaftachse verlaufenden Schrägfläche einwirkenden Klemmschraube, die in einem radial verlaufenden Gewinde des Anschlussteiles verschraubbar ist.

Derartige bekannte Werkzeughalter werden auch als «Stellhülsen-Aufnahmen» bezeichnet und sind vielfach nach DIN 6327 bzw. 55058 ausgebildet. Nach Lockern der Klemmschraube kann man den Werkzeugträger durch Verdrehen der Stellmutter in axialer Richtung gegenüber dem Anschlussteil verschieben. Hierbei ist eine Axialverstellung des Werkzeugträgers nur in einer Richtung möglich, nämlich von dem Anschlussteil weg. Will man den Werkzeugträger in entgegengesetzter Richtung, d.h. zum Anschlussteil hin verstellen, wobei sich der zylindrische Schaft weiter in die Passbohrung hinein verschiebt, so kann dies nur dadurch erfolgen, dass man auf das freie Ende des Werkzeugträgers bzw. auch des in diesem angeordneten Werkzeuges drückt. Dies ist jedoch umständlich und führt auch zu Einstellungenauig-keiten. Da das Feingewinde zwischen Stellmutter und Schaft bei der Verstellung unbelastet ist, können die Gewindegänge einmal an der einen und einmal an der anderen Flanke des Trapezgewindes anliegen. Wirken dann bei der Bearbeitung auf das Werkzeug axial gerichtete Kräfte, so kann sich der Werkzeugträger um das Gewindespiel verschieben, denn die Klemmschraube ist nicht geeignet, grössere Axialkräfte zu übertragen. Durch die Verschiebung des Werkzeugträgers verstellt sich das vorher auf eine bestimmte axiale Lage eingestellte Werkzeug, worunter die Bearbeitungsgenauigkeit leidet. Werkzeughalter der beschriebenen Art werden nämlich häufig dann benötigt, wenn Werkzeuge in bezug auf die Werkzeugmaschine oder auch in bezug auf andere Werkzeuge in einer bestimmten Lage eingestellt werden müssen, so z.B. auf Mehrspindel-Bohrköpfen, bei Transferstrassen und auch bei Bearbeitungszentren, wenn beispielsweise stumpfe Werkzeuge gegen neue Werkzeuge ausgewechselt werden. Weiterhin hat der bekannte Werkzeughalter den Nachteil, dass sich die Stellmutter wegen der fehlenden bzw. ungenügenden Verspannung des Feingewindes leicht lösen kann, so dass sie ihre Stützwirkung in axialer Richtung verliert und sich das Werkzeug in ungewollter Weise auch über einen grösseren Weg verschieben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter für ein, insbesondere rotierendes, Werkzeug mit

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Axialverstellvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches bei kleinen Bauabmessungen eine exakte und feinfühlige Verstellung des Werkzeugträgers ermöglicht, bei dem sich unter Arbeitsbedingungen der Werkzeugträger keinesfalls verstellt und welches deshalb eine hohe Arbeitsgenauigkeit aufweist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der zylindrische Schaft an seinem freien Ende eine koaxiale Durchgangsbohrung und daran anschliessend eine Längsbohrung mit einem grösseren Durchmesser aufweist, dass in der Längsbohrung eine Schraube mit Kopf angeordnet ist, deren Schaft sich durch die Durchgangsbohrung erstreckt und die in einem Gewinde im Boden der Passbohrung eingeschraubt ist, und dass zwischen dem Schraubenkopf und einer zwischen Durchgangsbohrung und Längsbohrung vorgesehenen Ringschulter eine Druckfederanordnung vorgesehen ist, welche den zylindrischen Schaft ständig in Richtung auf den Boden der Passbohrung belastet.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, zwischen Aufnahmeteil und Werkzeugträger eine Federanordnung anzuordnen, welche den Werkzeugträger ständig in Richtung auf das Aufnahmeteil hin belastet und dadurch in jedem Betriebszustand, also auch beim Einstellen des Werkzeugträgers, die Stellmutter an die Stirnfläche des Anschlussteiles angepresst, wodurch die Feingewinde von Stellmutter und Schaft gegenseitig immer in der gleichen Richtung verspannt werden. Dies hat mehrere Vorteile. Zunächst wird die Einstellung des Werkzeugträgers und damit des Werkzeuges wesentlich erleichtert. Bei Drehung der Stellmutter in der einen Richtung wird der Werkzeugträger unter Wirkung der Stellmutter entgegen der Federkraft vom Anschlussteil weg verschoben. Bei Drehung der Stellmutter in der anderen Richtung zieht die Federanordnung den Werkzeugträger selbsttätig in das Anschlussteil hinein. In jedem Fall bleibt die Stellmutter an die Stirnfläche des Anschlussteiles angepresst und auch die Gewindeflanken des Feingewindes von Stellmutter und Schaft bleiben in einer Richtung in Anlage, in der sie auch unter Wirkung von Bearbeitungskräften aneinander anliegen. Durch diese Art der Verspannung des Gewindes in sich und der Stellmutter gegenüber dem Anschlussteil kann sich das Werkzeug und der Werkzeugträger auch unter hohen axialen Kräften nicht verstellen. Da die Stellmutter ständig an die Stirnfläche angepresst wird und ausserdem noch zusätzliche Reibungskräfte durch die Verspannung des Feingewindes entstehen, kann sich die Stellmutter auch unter Wirkung von Vibrationen, welche bei der Bearbeitung auftreten können, nicht lösen, so dass die genaue Einstellung des Werkzeuges in jedem Fall erhalten bleibt. Durch die exakte Einstellbarkeit und die Aufrechterhaltung der Einstellung unter allen Arbeitsbedingungen, ermöglicht der neue Werkzeughalter eine hohe Arbeitsgenauigkeit. Ausserdem weist der Werkzeughalter kleine Bauabmessungen, insbesondere in axialer Richtung auf, wodurch die Stabilität und damit ebenfalls die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungbeispielen in folgendem näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles,

Figur 2 eine Teilansicht in Richtung II der Figur 1,

Figur 3 einen Teilschnitt nach der Linie III—III der Fig. 1,

Figur 4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles.

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Der Werkzeughalter 1 besteht im wesentlichen aus zwei Hauptteilen, nämlich dem Anschlussteil 2 und dem darin verschiebbar gelagerten Werkzeugträger 3. Das Anschlussteil 2 ist an seinem einen Ende mit einem Anschlussschaft 4 versehen, der in beliebiger Weise ausgestaltet sein kann. Der Anschlussschaft 4 dient zur Verbindung des Werkzeughalters 1 mit éiner Werkzeugmaschinenspindel 5 oder einem weiteren Werkzeughalter. Zur Verbindung des Schaftes 4 mit der Werkzeugmaschinenspindel 5 kann eine Verbindungsvorrichtung entsprechend der DE-PS 31 08 439 vorgesehen sein. Diese besteht aus einem in einer Querbohrung 6 des Schaftes 4 verschiebbar gelagerten Spannbolzen 7, der an seinem einen Ende eine kegelförmige Vertiefung und an seinem anderen Ende einen kegelförmigen Ansatz aufweist. Diese Teile des Spannbolzens 7 wirken mit zwei Spannschrauben 8 zusammen, welche den Werkzeughalter 1 fest mit der Werkzeugmaschinenspindel verspannen.

Das Anschlussteil 2 weist ferner an seinem anderen Ende eine Passbohrung 9 auf, die am freien Ende des Anschlussteiles 2 von einer ringförmigen Stirnfläche 10 umgeben ist. In der Passbohrung 9 ist der zylindrische Schaft 11 des Werkzeugträgers 3 mit einem so geringen Spiel verschiebbar gelagert, dass eine axiale Verstellung gerade noch möglich ist. Der Werkzeugträger 3 weist an seinem, dem Schaft 11 gegenüberliegenden Ende eine Werkzeugaufnahme 12 auf, die ebenfalls wiederum in beliebiger Weise ausgebildet sein kann. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Werkzeugaufnahme 12 entsprechend der DE-PS 31 08 439 in ähnlicher Weise ausgebildet wie die Aufnahme der Werkzeugmaschinenspindel 5, weshalb sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt, in seinem an die Werkzeugaufnahme 12 angrenzenden Bereich weist der Schaft 11 ein Feingewinde 13 auf, auf welchem eine Stellmutter 14 verschraubbar ist. Zur Betätigung der Stellmutter 14 hat diese mehrere radiale Bohrungen 15, in welche ein entsprechender Schlüssel eingesetzt werden kann. Die Stellmutter 14 stützt sich mit ihrer Ringfläche 14a an der Stirnfläche 10 ab.

Ferner ist der Schaft 11 mit einer Längsbohrung 16 versehen und weist an seinem freien, inneren Ende eine Durchgangsbohrung 17 auf, die einen kleineren Durchmesser besitzt als die Längsbohrung 16. Auf diese Weise wird zwischen der Längsbohrung 16 und der Durchgangsbohrung 17 eine Ringschulter 18 gebildet. In der Längsbohrung 16 ist eine koaxiale Schraube 19 angeordnet, deren Schaft 19a sich durch die Durchgangsbohrung 17 hindurch erstreckt und in einem Gewinde 20 im Boden 9a der Passbohrung 9 verschraubt ist. Zwischen dem Kopf 19b der Schraube 19 und der Ringschulter 18 ist eine Druckfederanordnung zweckmässig in Form von mehreren Tellerfedern 21 vorgesehen. Diese Druckfederanordnung 21 belastet den zylindrischen Schaft 11 ständig in Richtung auf den Boden 9a der Passbohrung 9. Um eine verdrehsichere Verbindung zwischen dem Werkzeugträger 3 und dem Anschlussteil 2 herzustellen, ist der zylindrische Schaft 11 mit einer Längsnute 22 versehen. Das Anschlussteil 2 weist ein radial verlaufendes Gewinde 12 auf, in welches eine Halteschraube 24 eingeschraubt ist. Das innere Ende der Halteschraube 24 weist bezüglich der Schraubenachse S diametral gegenüberliegende und parallel zueinander sowie parallel zur Schraubenachse S verlaufende Anflachungen 24a auf (Figur 3), deren gegenseitiger Abstand genau der Nutbreite B entspricht. Auf diese Weise liegen die Anflachungen 24a genau passend an den Seitenflächen 22a der Längsnut 22 an. Durch diese genau passende Verbindung, die einfach in der Herstellung ist,

kann jedes Drehmoment ohne Verdrehspiel sicher übertragen werden.

Die Längsnute 22 weist in einem Teilbereich ferner eine Schrägfläche 25 auf, die gegenüber der gemeinsamen Achse

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A aller Teile so geneigt ist, dass sie mit dieser Achse einen spitzen Winkel einschliesst und sich zum freien Ende des Schaftes 11 von der Achse A entfernt. Die Halteschraube 24 weist ein konzentrisches Innengewinde 26 auf, in welchem eine Klemmschraube 27 verschraubbar ist, die sich mit einem kegelförmigen Ansatz 27a an der Schrägfläche 25 abstützt. Wenn die Klemmschraube 27 angezogen wird, dann verhindert sie eine Verschiebung des Schaftes 11 von der Bodenfläche 9a weg. Sie wirkt ausserdem auf den Schaft 11 im gleichen Sinne wie die Tellerfedern 21.

Um eine möglichst stabile und passgenaue Verbindung zwischen dem Anschlussteil 2 und dem Werkzeugträger 3 zu schaffen, ist es zweckmässig, wenn die Passbohrung 9 und der in die Passbohrung 9 eingreifende Teil des zylindrischen Schaftes 11 etwa so lang ist wie der Durchmesser oder maximal 1,5 mal so lang wie der Durchmesser. Bei dieser Gestaltung lassen sich die Passbohrung 9 und auch der Schaft 11 exakt zylindrisch und toleranzgenau herstellen. Der mittels des Feingewindes 13 und der Stellmutter 14 mögliche Stellweg wurde zur Erhaltung von Steifigkeit und Genauigkeit bewusst verhältnismässig klein gehalten, denn in der Regel benötigt man nur einen verhältnismässig kleinen axialen Verstellbereich, welcher es ermöglicht, die Werkzeuge in axialer Richtung zueinander bzw. gegenüber der Werkzeugmaschine einzustellen. Viel wichtiger ist eine sehr genaue Einstellung und eine sehr steife Verbindung zwischen dem Aufnahmeteil 2 und dem Werkzeugträger 3, wobei es ausserdem darauf ankommt, dass sich die einmal eingestellte Lage beider Teile unter den auftretenden Arbeitsbedingungen nicht verändert.

Dies wird hauptsächlich durch die Federanordnung 21 sichergestellt. Diese Federanordnung 21 ist ständig wirksam. Auch dann, wenn die Klemmschraube 27 bei einer erforderlichen Einstellung des Werkzeuges 28, beispielsweise eines Fräsers, eines Bohrers, einer Reibahle, eines Feindrehstahles oder dgl., gelöst wird, übt die Federanordnung 21 ständig eine in Richtung C gerichtete Kräft auf den Schaft 11 aus, welche die Stellmutter 14 mit ihrer Ringfläche 14 in ständiger Anlage an der Ringfläche 10 hält. Hierdurch ist es möglich, den Werkzeugträger 3 in beiden axialen Richtungen feinfühlig zu verstellen, ohne dass von Hand ein Druck auf den Werkzeugträger ausgeübt werden müsste. Es ist auch immer sichergestellt, dass die-Stellmutter 14 unter Vorspannung an der Stirnfläche 10 anhegt. Ferner sind auch die Gewindegänge des Feingewindes 13 und der Stellmutter 14 immer in der gleichen Richtung verspannt und miteinander in Anlage, in der auch axial gerichtete Bearbeitungskräfte auf den Werkzeugträger 3 einwirken. Nachdem das Werkzeug 28 in axialer Richtung mittels der Stellmutter 14 eingestellt wurde, wird die Klemmschraube 27 wieder angezogen. Infolge ihres kegelförmigen Ansatzes 27a wirkt sie ebenfalls in Richtung C und verhindert, dass unter irgendwelchen Arbeitsbedingungen sich der Schaft 11 entgegen Richtung C bewegt. Hauptsächlich die Tellerfederanordnung 21 und zusätzlich noch die Klemmschraube 27 bewirken durch die ständige Anlage der Ringfläche 14a an der Stirnfläche 10, dass sich die Stellmutter 14 lockert. Auf diese Weise bleibt die einmal eingestellte axiale Stellung des Werkzeuges 28 mit Sicherheit unter allen Arbeitsbedingungen erhalten.

Die Stellmutter 14 kann an ihrem Umfang, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, mit einer Teilskala 29 versehen sein, welche das Einstellen erleichtert.

Gemäss Figur 4 kann der Werkzeugträger 3' auch so ausgebildet sein, dass er eine Spannzange 30, 31 aufnehmen kann. Soweit das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel mit dem in Figur 1—3 dargestellten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, wurden für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen verwendet und es wird bezüglich der Erläuterung dieser Bezugszeichen deshalb auf obige Beschreibung verwiesen. Mittels der Spannzange 30, 31 sollen Werkzeuge mit glattem Schaft, wie z.B. Spiralbohrer, Gewindebohrer, Senker oder dgl., aufgenommen werden. Wegen der unterschiedlichen Länge derartiger Werkzeuge mit glattem Schaft und auch einer möglichen stärkeren Abnutzung, kann ein grösserer Verstellweg in axialer Richtung von Vorteil sein. Ausserdem ist es wichtig, dass derartige Werkzeuge mit glattem Schaft sich in der Spannzange weder verdrehen noch in axialer Richtung verschieben. Damit diese Forderungen insgesamt erfüllt sind, ist die Längsbohrung 16 an ihrem, dem inneren Ende der Spannzange 30 zugekehrten Ende, zweckmässig mit einem Feingewinde 32 versehen. In dem Feingewinde ist eine Stützmutter 33 verschraubbar, die vorteilhaft aus Federstahl besteht. Die Stützmutter 33 weist einen sich zur Spannzange 30 hin keilförmig erweiternden Querschlitz 34 auf, der sich so tief in die Stellmutter 33 hinein erstreckt, dass diese an ihrem Boden nur noch eine geringe Dicke aufweist. Der Schaft 35 des in die Spannzange 30, 31 einzusetzenden Werkzeuges 36 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Anflachungen 35a versehen, die sich an den Keilflächen 34a des Querschlitzes 34 abstützen. Bei gelockerter Überwurfmutter 31 der Spannzange 30 kann durch Verdrehung des Werkzeuges 26 auch die Stützmutter 34 mitgedreht werden und somit das Werkzeug 36 in axialer Richtung grob voreingestellt werden. Beim Anziehen der Überwurfmutter 31 ergibt sich ein Rückdruck in Richtung auf die Stützmutter 33, welcher infolge der Anflachungen 35a und der Keilflächen 34a die Stützmutter 33 spreizt. Hierdurch wird die Stützmutter 33 gegen weitere Verdrehung gesichert und bildet gleichzeitig durch ihre Keilflächen 34a eine axiale Abstützung für die Anflachungen 35a des Schaftes 35. Nachdem diese Grobeinstellung vorgenommen ist, kann man das Werkzeug 36 in der oben beschriebenen Weise nach Lösen der Klemmschraube 27 mittels der Stellmutter 14 einstellen.

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1 Blatt Zeichnungen

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668373 PATENTANSPRÜCHE

1. Werkzeughalter für ein, insbesondere rotierendes, Werkzeug mit Axialverstellvorrichtung, mit einem Anschlussteil, welches an seinem einen Ende einen Anschluss-schaft aufweist und an seinem anderen Ende mit einer zur Achse des Anschlussschaftes koaxialen Passbohrung versehen ist, mit einem Werkzeugträger, der an seinem einen Ende eine Werkzeugaufnahme aufweist und an seinem anderen Ende mit einem in der Passbohrung axial verschiebbar gelagerten, zylindrischen Schaft versehen ist, der an seinem an die Werkzeugaufnahme angrenzenden vorderen Bereich ein Feingewinde aufweist, mit einer auf dem Feingewinde verschraubbaren Stellmutter, die sich an der die Passbohrung umgebenden Stirnfläche des Anschlussteiles abstützt, mit einer Nut-Feder-Verbindung zwischen Anschlussteil und zylindrischem Schaft, und mit mindestens einer auf eine geneigt zur Schaftachse verlaufenden Schrägfläche einwirkenden Klemmschraube, die in einem radial verlaufenden Gewinde des Anschlussteiles verschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Schaft (11) an seinem freien Ende eine koaxiale Durchgangsbohrung (17) und daran anschliessend eine Längsbohrung (16) mit einem grösseren Durchmesser aufweist, dass in der Längsbohrung (16) eine Schraube (19) mit Kopf (19b) angeordnet ist, deren Schaft (19a) sich durch die Durchgangsbohrung (17) erstreckt und die in ein Gewinde (20) im Boden (9a) der Passbohrung (9) eingeschraubt ist, und dass zwischen dem Schraubenkopf (19b) und einer zwischen Durchgangsbohrung (17) und Längsbohrung (16) vorgesehenen Ringschulter (18) eine Druckfederanordnung (21) vorgesehen ist, welche den zylindrischen Schaft (11) ständig in Richtung auf den Boden (9a) der Passbohrung (9) belastet.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfederanordnung aus mehreren Tellerfedern (21) besteht.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Schaft (11) eine Längsnut (22) und das Anschlussteil (2) ein radial verlaufendes Gewinde (23) aufweist, in welches eine Halteschraube (24) eingeschraubt ist, deren inneres Ende zwei bezüglich der Schraubenachse (S) diametral gegenüberliegende und parallel zueinander und zur Schraubenachse (S) verlaufende An-flachungen (24a) aufweist, deren gegenseitiger Abstand der Nutbreite (B) entspricht, so dass sie genau passend an den Seitenflächen (22a) der Längsnut (22) anliegen.

4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschraube (24) ein konzentrisches Innengewinde (26) aufweist, in welchem eine mit einem kegelförmigen Ansatz (27a) versehene Klemmschraube (27) verschraubbar ist.

5. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Passbohrung (9) und der in die Passbohrung (9) eingreifende Teil des zylindrischen Schaftes (11) 1 bis 1,5 mal so lang sind wie der Durchmesser des Schaftes (11).

6. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (3') als Werkzeugaufnahme eine Spannzange (30, 31) aufweist, und dass am inneren Ende der Spannzange (30, 31) die Längsbohrung (9) mit einem Innengewinde (32) versehen ist, dass in dem Innengewinde (32) eine Stützmutter (33) verschraubbar ist, die einen sich zur Spannzange (30, 31) hin keilförmig erweiternden Querschlitz (34) aufweist, und dass der Schaft (35) eines in die Spannzange (30,31) einzusetzenden Werkzeuges (36) mit diametral gegenüberliegenden Anflachungen (35a) versehen ist, die sich an den Keilflächen (34a) des Querschlitzes (34) abstützen.

7. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützmutter (33) aus Federstahl besteht.

8. Werkzeughalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde der Stützmutter (33) und das zugehörige Innengewinde (32) der Längsbohrung (9) ein Feingewinde ist.