DD230817A1

DD230817A1 - Kupplungsvorrichtung fuer modulare werkzeugsysteme

Info

Publication number: DD230817A1
Application number: DD84260590A
Authority: DD
Inventors: Ferenc Dudas; Ivan Levardy
Original assignee: Forgacsoloszerszamipari Vall
Priority date: 1983-03-15
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1985-12-11
Also published as: US4557642A; GB2137124A; FR2542652B1; FR2542652A1; SE8400658L; CH663562A5; IT8324365A0; GB8402622D0; IT1170056B; CS253586B2; DE3341958A1; JPS59196142A; SE8400658D0; HU188534B; GB2137124B; DE3341958C2; SU1355114A3

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugkupplung zum Verbinden eines Werkzeugtraegers o. ae. mit einem in die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einsetzbaren Grundkoerper. Die vorschlagsgemaesse Loesung ist universell einsetzbar, besitzt einen einfachen Aufbau und ermoeglicht eine wirtschaftliche, rationelle Herstellung und Werkzeugbereitstellung. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass beide Teile der Werkzeugaufnahme, Grundkoerper 1 und Werkzeugtraeger 4, durch einen verdrehbar angeordneten Mitnehmerbolzen 15 zueinander und zu einem bestimmten Punkt der Arbeitsspindel genau positioniert sowie gegen Verdrehung gesichert sind und durch eine Differentialschraube 6 mit zwei Gewindeabschnitten 9; 10, die die gleiche Gewinde-Nenngroesse und Steigungsrichtung, jedoch eine unterschiedliche Gewindesteigung besitzen, gegeneinander sicher verspannt werden. Fig. 1

Description

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Werkzeugkupplung

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung bezieht-*sich auf eine Werkzeugkupplung zum—Verbinden eines Werkzeugträgers für ein spanabhebendes Werkzeug und einem, in der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine befindlichen auswechselbaren Grundkörper.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Die Arbeitsspindelenden von Bohr- und Fräswerken sowie von anderen spanabhebenden Werkzeugmaschinen sind mit Werkzeugaufnahmen ausgerüstet, die unterschiedlich ausgebildet sind und unterschiedliche Abmessungen besitzen. Darüberhinaus sind verschiedenartig ausgebildete automatische Werkzeugwechselvorrichtungen bekannt, die die bereits bestehende Vielzahl der Anschlußarten noch erweitern. Dieser Umstand hat zur Folge, daß die meist aus einem Stück bestehenden Werkzeugaufnahmen nur für die jeweilige Maschine bzw. für eine bestimmte Maschinengröße einsetzbar sind. Hierdurch ist ein höherer Werkzeugbestand notwendig und eine rationelle Fertigung und Bereitstellung von Werkzeugen nicht möglich. Eine Trennung des sich an die Werkzeugmaschine anschließenden Aufnahme-

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teiles sowie des zum Ein- bzw. Aufspannen der Schneidwerkzeuge dienenden eigentlichen Werkzeugträgers und ihre Verbindung mittels eines geeigneten Kupplungs- bzw. Befestigungssysteras ist daher von Vorteil. Auf diese Weise wird es möglich, daß gleiche Werkzeugspannelemente mit verschiedenen Aufnahmegrundkörpern bzw.unterschiedliche Werkzeugspannelemente mit dem Aufnahmegrundkörper einer Werkzeugmaschine zu verbinden.

Die Steuerungen moderner Werkzeugmaschinen bieten die Möglichkeit, nach Abschluß der Bearbeitung eines Werkstückes mit einem einschneidigen Werkzeug das Werkzeug von der bearbeiteten Fläche etwas abzuheben und in dieser Stellung in seine Ausgangsposition zurückzuführen.

Voraussetzung dafür ist jedoch, daß die Werkzeugschneide in Abhängigkeit von der Steuerung immer die gleiche Stellung zu einem bestimmten Punkt der Arbeitsspindel einnimmt .

Mehrteilige Werkzeugspannvorrichtungen sind bereits bekannt - DE-PS 1 477 140; DE-OS 3 039 456; 3 108 071; 3 008 189; 2 831 660; DE-GM 7 529 196. Die miteinander zu verbindenden Eismente sind so ausgebildet, daß ein Teil mit einem Zentrierzapfen ausgestattet ist, der in eine konzentrische Bohrung des anderen Teiles mit Paßsitz eingreift.

Bei einer anderen bekannten Ausführung werden beide Teile der Werkzeugspannvorrichtung, die mit einem Zentrierzapfen und einer Paßbohrung ausgestattet ist, durch eine Verschraubung miteinander verbunden. Diese Ausführung zeichnet sich zwar durch ihre Einfachheit aus, jedoch ist nicht gewährleistet, daß die Werkzeugischneide immer die gleiche Position zu einem bestimmten Punkt der Arbeits-

spindel einnimmt. Darüber hinaus kann diese Konstruktion nur in SchlieSrichtung des Gewindes arbeiten. Eine Änderung der Drehrichtung hat eine gefährliche Lockerung der Verbindung zur Folge.

Bei einer anderen bekannten Ausführung wird die Verbindung der Bauelemente durch den Zentrierzapfen und die Bohrung sowie eine zu deren Achslinie senkrecht angeordnete Schraube mit kegeligem Ansatz gesichert, die gegen die kegelige Einsenkung im Zentrierzapfen gespannt wird. Diese Verbindung ergibt - da die Feststellkraft nicht konzentrisch wirkt - keine einwandfreie flächenartige Anlage der Stirnseiten und keine entsprechende Starrheit der Verbindung.

Bei einer weiteren bekannten Ausführung sind beide Teile einer Werkzeugaufnahme wiederum mit einem Zentrierzapfen und einer Paßbohrung ausgestattet, während die gegenseitige Verbindung durch eine Innensechskantschraube erfolgt. Die Innensechskantschraube wird durch einen Ring gesteckt, der in der Fortsetzung der Zentrierbohrung durch ein Gewinde oder Querbolzen befestigt ist, wobei die Schraube in die im Zentrierzapfen vorgesehene Gewindebohrung eingeschraubt werden kann. DieseAusführung ist hinsichtlich der Übertragung konzentrischer Feststellkräfte zufriedenstellend. Ihr Nachteil besteht jedoch darin, daß sich der durch ein Gewinde befestigte Ring lockern kann. Auch bei Beseitigung dieser Gefahr durch eine Sicherung gegen Verdrehen, besteht die Möglichkeit ..des Einfressens bzw. Deformierens der durch große Kräfte belasteten und nur kleine Oberflächen aufweisenden Sicherungsteile. Hierdurch wird die Starrheit der Verbindung wiederum beeinträchtigt.

Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung werden die aufgezeigten Mangel beseitigt und eine Lösung vorgeschlagen, die durch ihren einfachen Aufbau eine wirtschaftliche Fertigung und eine rationelle Werkzeugbereitstellung ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugaufnahme der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Kupplung zwischen dem zu verbindenden Werkzeugträger und Grundkörper zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gewindebohrung in einem der zu verbindenden bzw. zu verkuppelnden Elemente mit einem die gleiche Windungsrichtung, jedoch eine größere Gewindesteigung aufweisenden Gewinde als das andere Element versehen und in diese Gewinde eine Differentialschraube eingeschraubt ist, während das Mitnehmerelement ein Mitnehraerbolzen ist, dessen eine Hälfte in eine zur konzentrischen Gewindebohrung exzentrisch angeordnete, achsparallel verlaufende Bohrung des einen Elementes bewegbar eingepaßt und die andere Hälfte, die einen kleineren Durchmesser aufweist, im Vergleich zur erstgenannten Hälfte exzentrisch .ausgebildet ist, wobei das Ende dieser Mitnehmerhälfte eine kegelige Anfasung besitzt und in die Bohrung des anderen Elementes eingreift.

Zwischen den Gewindeteilen der Differentialschraube ist ein zylindrischer Halsteil ausgebildet, während das Verhältnis der Gewindesteigungen vorzugsweise 1:2 beträgt. .DiB Differentialschraube ist mit einem Innensechskant versehen und besitzt eine Durchgangsbohrung.

Der Mitnehmerbolzen ist in der Bohrung mit dem größeren Durchmesser vermittels einer Kugel bewegbar angeordnet und wird durch einen elastischen Stützring, der sich in einer Nut im Mantel des Mitnehmerbolzens befindet, positioniert. Besteht die Kupplungsvorrichtung aus mehr als zwei Bauelementen, so sind die Mitnehmerbolzen vorzugsweise in der gleichen Achsebene und auf dem gleichen Radius angeordnet.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet eine korrekte stirnseitige Anlage der miteinander zu verbindenden Teile der Werkzeugaufnahme und sichert eine starre, feste Verbindung. Die Vorrichtung enthält keine Bauelemente, die einem starken Verschleiß ausgesetzt sind und häufig ausgew&hselt werden müssen, Der Mitnehmerbolzen, der eine spezifische Ausbildung besitzt, sichert ira Zusammenwirken mit einer einfach herzustellenden Bohrung eine mit Passung ausgeführte Verbindung ohne die Gefahr eines zu engen Sitzes und eignet sich zur Übertragung hoher Momente, da seine Beanspruchung nahe der reinen Scherbeanspruchung liegt. Andererseits ist eine Belastbarkeit der Kupplung mit Drehmomenten beliebiger Richtung möglich. Die erfindungsgemäße Ausführung ermöglicht eine wiederholbare genaue Positionierung der beiden Teile der Werkzeugaufnahme zueinander und der Werkzeugschneide zu einem bestimmten Punkt der Arbeitsspindel. Andererseits kann davon abweichend die Werkzeugschneide in eine beliebige Stellung gedreht, in dieser fixiert werden, wobei die Tatsache genutzt ward, daß die Differentialschraube durch ihre unterschiedliche Gewindesteigung in den Gewindeabschnitten eine Selbstsperrung sichert.

Die erfindungsgemäße Kupplung gewährleistet durch Verwendung einer mit einer Durchgangsbohrung versehenen Differentialschraube die Möglichkeit, über die Hauptspindel

Kühl- oder Schmierflüssigkeit derWerkzeugschneide zuzuführen .

Ausführungsbeispiel;

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: die erfindungsgemäße Werkzeugkupplung zur direkten Verbindung des Grundkörpers mit einem Aufnahmekegel und eines Ausdrehvverkzeuges,

Fig. 2: die Ausgestaltung des in Fig. 1 dargestellten Mitnehmerbolzens,

Fig. 3: die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung unter Zwischenschaltung von Verlängerungsstücken.

Im Grundkörper 1, dessen Aufnahmeksgel 2 mit dem Konus in der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine übereinstimmt, ist koaxial zur Kegelfläche 2^Bohrung 3 vorgesehen, in die sich der Zentrierzapfen 5 des Werkzeugträgers 4 θίη-paßt. Die starre Verbindung der Grundkörpers 1 und des Werkzeuges 4 wird durch die Differentialschraube 6 gesichert. Die Differentialschraube 6 ist mit ihrem Gewindeabschnitt 9 in die Gewindebohrung 7 des Grundkörpers 1 und mit ihrem Gewindeteil IO in die Gewindebohrung 8 des Werkzeuges 4 eingeschraubt. Beide Gewindeteile 9; 10 haben das gleiche Nennmaß, jedoch ist die Gewindesteigung des Gewindeteiles 9 kleiner, vorzugsweise halb so groß, wie die Gewindesteigung des Gewindeteiles 10. Der Gewindeteil 10 wird so in den Werkzeugträger 4 eingeschraubt,

daß bei Verdrehen der Differentialschraube 6 in Schließrichtung - zweckdienlicherweise nach rechts - unter Einwirkung der Gewindesteigungsdifferenz die Stirnfläche 11 des Grundkörpers 1 mit derStirnflache 12 des Werkzeugträgers 4 zur Anlage kommen und durch das Anzugsmoment vermittels der Differentialschraube gegeneinander verspannt werden.

Der entsprechende Bewegungsweg der Differentialschraube 6 in den Gewindebohrungen 7 bzw. 8 wird durch den zylindrischen Halsteil 13 der Schraube 6 gesichert, der kleiner ist als der Kerndurchmesser der Gewindeteile 9 und 10. Die Differentialschraube 5 ist mit einem Innensechskant 14 versehen.

Ein—gegenseitiges Verdrehen von Grundkörper 1 und Werkzeugträger 4 wird durch den Mitnehmerbolzen 15 verhindert, dessen Ausführung detailliert aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Der obere Teil 16 des Mitnehmerbolzens 15 ist in die Bohrung 17 des Grundkörpers 1 verdrehbar eingepaßt , Seine verdrehbare axiale Stellung wird durch die im Bohrungsgrund angeordnete Kugel 18 ermöglicht. Die Positionshaltung des Mitnehmerbolzens 15 sichert bei gleichzeitiger Gewährleistung der Verdrehung ein elastischer Stützring 21, der in der Nut 20 in der Mitte des oberen Teiles 16 angeordnet ist.

Der untere Teil 22 des Mitnehmerbolzens 15 sitzt in der Bohrung 23 des Werkzeughalters 4 und ist im Vergleich zum oberen Teil 16 exzentrisch ausgebildet. Der Durchmesser des unteren Teiles 22 des Mitnehmerbolzens 15 ist im Vergleich zum oberen Te 1 15 um den zweifachen Wert der Exzentrizität vermindert. Die Exzentrizität ermöglicht die Bohrungen 17 und 23 ohne die Gefahr eines zu engen Sitzes und einer Verspannung mit einer verhältnismäßig leichten Spielpassungtolerenz zu fertigen. Dazu darf die vom Nenn-

wert gemessene summierte Streuung der Lage der Bohrungen 17 und 23 den zweifachen Wert der Exzentrizität nicht überschreiten.

Bei dem Zusammenkuppeln stößt der Rand der Bohrung 23 auf die am unteren Teil 22 des Mitnehmerbolzens 15 kegelig ausgestaltete Fläche 24 und dreht den Mitnehmerbolzen 15 in eine Stellung, bei der der untere Teil 22 in die Bohrung 23 eindringen kann und dadurch eine sichere Mitnahme herbeiführt.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der zwischen dem Grundkörper 1 und dem Werkzeugkörper 4 ein Verlängerungseinsatz 25 angeordnet ist. Der Verlängerungseinsatz 25 entspricht in seiner Ausgestaltung den Ausführungen nach Fig. 1 und 2. Das Zusammenkuppeln und die Mitnahme erfolgt ebenfalls analog

Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß bei dieser Lösung die Differentialschrauben mit einer Durchgangsbohrung 26 zur Weiterleitung einer Kühl ader Schmierflüssigkeit zu gewährleisten sind. Dem Durchmesser der Bohrungen 26 werden durch das Maß der Innenmehrkantöffnungen Grenzen gesetzt .

Die Gewindeabschnitte 27 mit den unterschiedlichen Gewindesteigungen sind im Verlängerungseinsatz 25 durch den Einstich 28 voneinander getrennt.

Aus den dargestellten Beispielen ist zu ersehen, daß die Erfindung eine schnelle und sichere Verbindung zwischen Werkzeugträgern und den in die Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen einzusetzenden Grundkörpern ermöglicht. Die Werkzeugkupplung ist in ihrer Ausgestaltung ziemlich einfach und leicht zu fertigen. Die zu.verbindenden Teile

sind austauschbar, ermöglichen dadurch eine beliebige Elementenkombination und gewährleisten eine wirtschaftliche und rationelle Werkzeugbereitstellung.

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Claims

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Patentanspruch

Werkzeugkupplung zum Verbinden von Grundkörpern, die in die Hauptspindel von Werkzeugmaschinen eingespannt werden, mit einem Adapter und/oder einem Verlängerungsstück und/oder einem Werkzeugträger, wobei in einem der verbundenen Elemente eine konzentrische Bohrung und im anderen ein in die Bohrung einpassender konzentrischer Zapfen vorgesehen ist und beide Elemente mit Festellmitteln versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrung (7) des einen Elementes mit einem die gleiche Gewindesteigungsrichtung jedoch eine • größere Gewindesteigung aufweisenden Gewinde als das andere Element versehen und in diese Gewinde eine Differentialschraube (6) eingeschraubt ist, während das Mitnehmerelement ein Mitnehmerbolzen (15) ist, dessen eine Hälfte sich in eine zur konzentrischen Gewindebohrung (.7) exzentrisch angeordnete, achsparallsl verlaufende Bohrung (17) eingepaßt, und die andere Hälfte einen kleineren Durchmesser aufweist, und im Vergleich zur ersten Hälfte exzentrisch ausgebildet ist, wobei das Ende mit einer kegelförmigen Anfasung (24) versehen und in die Bohrung (23) des anderen Elementes eingepaßt ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Gewindesteigungen der Gewindeteile (9, 10) der Differentialschraube (6) 1:2 ist.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gewindeteilen (9,10) der Differentialschraube (6) ein zylindrischer Halsteil (13) ausgebildet ist.

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4. Kupplung nach einem derAnsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Differentialschraube (6) eine Durchgangsbohrung (26) vorgesehen ist.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis A, dadurch gekennzeichnet, daß die Differnetialschraube (6) mit einem Innensechskant (14) versehen ist.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerbolzen (15) in der den größeren Durchmesser aufweisenden Bohrung (17) vermittels einer Kugel (18) verdrehbar gelagert und durch einen elastischen Stützring (21) in einer Nut (20) im Mitnehmerbolzen ( 5) gehaltert ist.

Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehr als zwei Elementen besteht, wobei sämtliche Mitnehmerbolzen (15) in der gleichen Achsebene und auf dem gleichen Radius angeordnet sind.

- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen -

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