WO1998045075A1 - Einspannvorrichtung für werkzeuge - Google Patents

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WO1998045075A1
WO1998045075A1 PCT/EP1998/000758 EP9800758W WO9845075A1 WO 1998045075 A1 WO1998045075 A1 WO 1998045075A1 EP 9800758 W EP9800758 W EP 9800758W WO 9845075 A1 WO9845075 A1 WO 9845075A1
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PCT/EP1998/000758
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Peter Leuze
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Komet Praezisionswerkzeuge Robert Breuning GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T82/2585—Tool rest
    • Y10T82/2589—Quick release tool or holder clamp

Definitions

  • the invention relates to a device for clamping a tool having a shaft and a cutting part, preferably designed as a turning tool, on a holder having an insertion opening for receiving the tool shaft.
  • Clamping devices of the type specified at the outset are intended to position and clamp a turning tool both axially and radially and in the circumferential direction.
  • the holder is in turn inserted into a receptacle of a lathe or a machining center and held there by means of a tool coupling.
  • a clamping screw is provided in the holder, which presses the shaft of the turning steel, which has a prismatic shape, into a complementary prismatic receptacle. This gives good positioning in the circumferential direction.
  • the axial alignment is achieved by an axial stop against which the turning tool is pressed by hand when tightening. This type of handling when clamping is felt to be relatively cumbersome.
  • the insertion opening for the turning tool is not rotationally symmetrical, so that different holders have to be provided for left-hand and right-hand tools. Because of the stop necessary for the axial positioning in the
  • the interior of the insertion openings can only be single-edged Turrets are inserted into the holder and clamped on it.
  • the object of the invention is to develop a clamping device of the type specified at the outset which enables the tool to be positioned automatically in the holder both in the circumferential direction and in the axial and radial direction, which ensures high rigidity and which is still easy to handle during the clamping process.
  • the essence of the invention consists essentially in that a clamping body is arranged in the holder, which is rotatably supported to a limited extent about an axis of rotation oriented transversely to the insertion axis of the insertion opening and has a part-cylindrical surface portion which is eccentric to its axis of rotation, and that in the shaft surface a crosswise to Shaft axis aligned, edge-open, partially cylindrical recess is arranged, into which the clamping body with its partially cylindrical surface section can be screwed in while clamping the tool shank and adjusting a cutting position defined in relation to the holder.
  • the clamping body has an end face which points in one of its rotating end positions to the insertion opening and which releases this for the passage of the shaft.
  • the cylindrical tool shank has an alignment surface that can be aligned parallel to the apex surface, parallel to the shaft axis and to the recess axis. If the axis of the recess is oriented perpendicular to the main cutting force acting on the cutting part, tools can be used in the same holder for both right-handed and left-handed machining.
  • the eccentricity of the part-cylindrical surface section is expediently dimensioned such that when the clamping body is partially rotated, the surface section comes into contact with the cylindrical surface of the recess and braces the shank of the tool in the wall of the insertion opening.
  • the transverse alignment of the recess axis to the insertion axis enables positioning in the circumferential direction as well as in the axial and radial directions.
  • a particularly high degree of accuracy in length positioning is achieved when the clamping body, in its clamping position with the part-cylindrical surface section, rests against the sole of the part-cylindrical recess having a slightly larger diameter in such a way that the connection plane between the axis of rotation and the eccentric axis is at an angle of 3 ° to 35 °, preferably 5 ° to 15 ° with a radial plane of the tool shank perpendicular to the insertion axis.
  • an axial limit stop for the tool is arranged on the holder, the recess being open toward the clamping body when the tool abuts against the limit stop and the tool during the clamping process against the insertion direction of the limit stop while setting a defined one axial cutting position can be lifted off automatically.
  • the limit stop is expediently arranged in the insertion opening in the insertion direction behind the clamping body.
  • the insertion opening is designed as a fitting bore for the tool shank and the limit stop is designed as an annular shoulder that delimits the fitting bore.
  • a particularly reliable clamping which cannot be released during the machining process is achieved with the means according to the invention in that the clamping body is rotatably supported at both ends at bearing points of the holder and during the clamping process between the bearing positions. len is elastically bendable in the insertion opening to produce a self-locking frictional connection and to eliminate radial and axial shaft play. These measures also lead to a high positioning accuracy, since the clamping body in its elastically bent clamping state near the front ends is pressed more strongly against the recess wall than in the middle. If one also takes into account that the shaft is pressed against the opening wall opposite the clamping body when installed, a three-point pressing with high positioning accuracy is obtained in the clamping direction exerted by the clamping body on the shaft.
  • the measures according to the invention make it possible for a second cutting part to be integrally formed on the end face of the shaft opposite the cutting part, which can be inserted into the correspondingly lengthened insertion opening in the holder when not in use and is protected there against disruption.
  • the tensioning body can be rotated between a first end position which releases the insertion opening for the passage of the shaft and a second end position which forms an anti-rotation device for the tensioning body in the holder, the end positions being defined by stops.
  • the clamping body can have at its one end face a head which engages in a recess of the holder, the stops in a protected manner. th position are concealed within the recess by the head to the outside.
  • the clamping body can have a key engagement at both of its front ends so that it can be actuated from both sides.
  • the tool holder is axially penetrated by a coolant channel. It is particularly advantageous if the coolant channel outside of the
  • Shaft-receiving section preferably in the form of a fitting bore, is formed by the insertion opening and, within the section receiving the shaft, by at least one axially parallel recess which is open to the edge towards the insertion opening and is additionally delimited there by the shaft.
  • FIG. 1 shows a steel holder with inserted turning tool in a diagrammatic representation
  • FIG. 2a and b show a side view and an end view of the steel holder according to FIG. 1;
  • FIGS. 5a and b each have a turning tool designed as a plunge chisel for left-hand and right-hand workpiece machining;
  • Fig. 6 is an enlarged, partial side view of the turning tool according to Fig. 5a and b.
  • the tool holder 10 shown in the drawing is intended as a steel holder for tools 12 designed as turning tools.
  • the tool holder 10 is intended for use in a lathe and, for this purpose, has a cylindrical shaft 14 with at least one clamping surface 15 for clamping in a prismatic, cylindrical or partially cylindrical receptacle of a lathe turret in the exemplary embodiment shown.
  • the holder 10 is also provided with a cylindrical bore designed as an insertion opening 16 and with a clamping mechanism 18 for clamping the tool 12.
  • the tool 12 has an essentially cylindrical shank 20, on the end faces of which a cutting part 22 ′ pointing towards opposite sides, 22 '' is molded.
  • the clamping mechanism 18 comprises a clamping body 26, which is arranged with its axis 25 transversely to the axis 17 of the insertion opening 16 and to the insertion opening 16 open to the edge to a limited degree rotatable, and a partially cylindrical recess arranged in the surface of the shaft 20 and extending transversely to the shaft axis 28 30.
  • the clamping body 26 is rotatably supported at its front ends in a bearing 31 of the holder 12 about the axis 25 of the recess 24 and has a partially cylindrical surface 32 that is eccentric to the axis of rotation 25.
  • the eccentricity e between the axis of rotation 25 and the partially cylindrical surface 32 of the clamping body 26 results from FIGS. 4a and b.
  • the clamping body 26 is additionally provided on its surface with an apex surface 36 which, in the end position of the clamping body 26 shown in FIG. 4a, faces the insertion opening 16 and releases it for the tool shaft 20 to pass through.
  • the tool 12 To enable the tool 12 to be pre-centered during the insertion process, it is provided with an alignment surface that can be aligned parallel to the apex surface 34, parallel to the shaft axis 28 and the recess axis 25
  • a limiting stop 38 is arranged inside the insertion opening 26 in the insertion direction behind the clamping body 26 so that, although it opens the passage for the cutting part 22 ′′ during the insertion process, it limits the insertion path of the shaft 20 in such a way that the open edge 30 in the Active area of the clamping body 26 arrives.
  • the limit stop 38 is indicated as a pin engaging in the insertion opening 16 at the end of the section 16 'receiving the shaft 20, while in the embodiment according to FIG. 2c the section 16' receiving the shaft 20 the insertion opening 16 is designed as a fitting bore for the tool shank and the limit stop 38 as an annular shoulder delimiting the fitting bore.
  • the clamping body 26 has a head 48 arranged on the end face, with which it engages in a recess 50 of the holder. In the recess 50 there is also a stop bolt 52 in an annular space covered by the head 48, which limits the angle of rotation of the clamping body 26 to approximately 160 °.
  • a key engagement 54 for example designed as a polygonal opening, is provided in the head 48 for turning. If the clamping body 26 is rotated about its axis of rotation 25 from the position according to FIG. 4a to the position shown in FIG. 4b, its eccentric, part-cylindrical surface 32 penetrates into the part-cylindrical recess 30 of the shaft 20 and braces in that in FIG.
  • the eccentricity e is dimensioned such that the clamping body, in its clamping position shown in FIG. 4a, rests with its partially cylindrical surface portion 32 against the sole of the partially cylindrical recess 30 such that the connecting plane 42 lies between the axis of rotation 25 and the eccentric axis 33 enclose an angle ⁇ of 5 ° to 15 ° with a plane 44 perpendicular to the shaft axis 28 (FIG. 4b).
  • the invention relates to a device for clamping a tool 12, which is preferably designed as a turning tool, on a tool holder 10, the tool having a shaft 20 and at least one cutting part 22 ′, 22 ′′ and the holder 10 for an insertion opening 16 Includes the tool shank 20.
  • the clamping device 18 has a clamping body 26 which is oriented about an axis of rotation aligned transversely to the insertion axis 17 of the insertion opening 16 25 is rotatably supported in the holder to a limited extent and has a partially cylindrical surface portion 32 which is eccentric to the axis of rotation 25, and
  • Shank surface is provided a partially cylindrical, partially cylindrical recess 30 aligned transversely to the shaft axis 28, into which the clamping body 26 with its partially cylindrical surface part can be screwed in while clamping the tool shaft 14.

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Abstract

Vorrichtung zum Einspannen eines vorzugsweise als Drehstahl ausgebildeten Werkzeugs (12) an einem Werkzeughalter (10), wobei das Werkzeug einen Schaft (20) und mindestens ein Schneidenteil (22' 22'') und der Halter (10) eine Einstecköffnung (16) zur Aufnahme des Werkzeugschafts (20) aufweist. Die Spannvorrichtung (18) weist einen Spannkörper (26) auf, der um eine quer zur Einsteckachse (17) der Einstecköffnung (16) ausgerichtete Drehachse (25) im Halter begrenzt drehbar gelagert ist und eine teilzylindrische, zur Drehache (25) exzentrische Oberflächenpartie (32) aufweist, und dass in der Schaftoberfläche eine quer zur Schaftachse (28) ausgerichtete, randoffene teilzylindrische Ausnehmung (30) vorgesehen ist, in die der Spannkörper (26) mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie unter Einspannen des Werkzeugschafts (14) eindrehbar ist.

Description

Einspannvorrichtung für Werkzeuge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines einen Schaft und ein Schneidenteil aufweisenden, vorzugsweise als Drehstahl ausgebildeten Werkzeugs an einem eine Einsteckoffnung zur Aufnahme des Werkzeugschafts aufweisenden Halter.
Einspannvorrichtungen der eingangs angegebenen Art sollen einen Drehstahl sowohl axial als auch radial und in Umfangsrichtung positionieren und spannen. Der Halter wird seinerseits in eine Aufnahme einer Drehmaschine oder eines Bearbeitungszentrums eingesetzt und dort mittels einer Werkzeugkupplung festgehalten. Bei einer bekannten Einspannvorrichtung der genannten Art ist im Halter eine Spannschraube vorgesehen, die den eine prismatische Gestalt aufweisenden Schaft des Drehstahls in eine komplementäre prismatische Aufnahme eindrückt. Dadurch erhält man eine gute Positionierung in Umfangs- richtung. Die axiale Ausrichtung wird durch einen axialen Anschlag erzielt, gegen den der Drehstahl beim Festspannen von Hand angedrückt wird. Diese Art der Handhabung beim Einspannen wird als relativ umständlich empfunden. Hinzu kommt, daß die Einsteckoffnung für den Drehstahl nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, so daß für links- und rechtsdrehende Werkzeuge unterschiedliche Halter vorgesehen werden müssen. Wegen des für die axiale Positionierung notwendigen Anschlags im
Inneren der Einstecköffnungen können nur einschneidige Drehstähle in den Halter eingesteckt und an diesem eingespannt werden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu- gründe, eine Einspannvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, die eine exakte selbsttätige Positionierung des Werkzeugs im Halter sowohl in Umfangs- richtung als auch in axialer und radialer Richtung ermöglicht, die eine hohe Steifigkeit gewährleistet und die dennoch beim Einspannvorgang einfach handhabbar ist .
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausge- staltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Der Kern der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß im Halter ein Spannkörper angeordnet ist, der um eine quer zur Einsteckachse der Einsteckoffnung ausgerichtete Drehachse begrenzt drehbar gelagert ist und eine teilzylindrische, zu seiner Drehachse exzentrische Oberflächenpartie aufweist, und daß in der Schaftoberfläche eine quer zur Schaftachse ausgerichtete, rand- offene, teilzylindrische Ausnehmung angeordnet ist, in die der Spannkörper mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie unter Einspannen des Werkzeugschafts und Einstellen einer in bezug auf den Halter definierten Schneidenposition eingedreht werden kann.
Um das Werkzeug in der Offenstellung des Spannkörpers einfach in die Einsteckoffnung einführen zu können, ist es von Vorteil, wenn der Spannkörper eine in dessen einer Drehendstellung zur Einsteckoffnung weisende und diese für den Durchtritt des Schafts freigebende Schei- telflache aufweist. Zur Vorzentrierung des Werkzeugs in der im wesentlichen zylindrischen Einsteckoffnung ist es ferner von Vorteil, wenn der zylindrische Werkzeugschaft eine zur Scheitelfläche parallel ausrichtbare, zur Schaftachse und zur Ausnehmungsachse parallele Aus- richtfläche aufweist. Wenn dazuhin die Ausnehmungsachse senkrecht zu der am Schneidenteil angreifenden Hauptschnittkraft ausgerichtet ist, können Werkzeuge sowohl für die rechts- als auch für die linksdrehende Bearbeitung in ein und denselben Halter eingesetzt werden.
Die Exzentrizität der teilzylindrischen Oberflächenpartie ist zweckmäßig so bemessen, daß die Oberflächenpar- tie bei einer Teildrehung des Spannkörpers mit der Zylinderfläche der Ausnehmung in Kontakt tritt und den Schaft des Werkzeugs in der Wandung der Einsteckoffnung verspannt. Durch die Querausrichtung der Ausnehmungsachse zur Einsteckachse wird eine Positionierung sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer und radialer Richtung erzielt. Eine besonders hohe Genauigkeit bei der Längenpositionierung wird erreicht, wenn der Spannkörper in seiner Einspannstellung mit der teilzylindrischen Oberflächenpartie so gegen die Sohle der einen geringfügig größeren Durchmesser aufweisenden teilzylindrischen Ausnehmung anliegt, daß die Verbindungs- ebene zwischen der Drehachse und der Exzenterachse einen Winkel von 3° bis 35°, vorzugsweise 5° bis 15° mit einer zur Einsteckachse senkrechten Radialebene des Werkzeugschafts einschließt.
Vorteilhaf erweise ist im Halter eine zur Drehachse konzentrische, teilzylindrische, zur Einsteckoffnung hin randoffene Ausnehmung zur Aufnahme des Spannkörpers angeordnet, die sich in der Spannstellung des Schafts mit der teilzylindrischen Ausnehmung des Schafts zu einem Vollzylinder ergänzt. Weiter ist gemäß einer bevor- zugten Ausgestaltung der Erfindung am Halter ein axialer Begrenzungsanschlag für das Werkzeug angeordnet, wobei bei gegen den Begrenzungsanschlag anliegendem Werkzeug die Ausnehmung zum Spannkörper hin offen ist und das Werkzeug beim Einspannvorgang entgegen der Ein- Steckrichtung vom Begrenzungsanschlag unter Einstellung einer definierten axialen Schneidenposition selbsttätig abhebbar ist. Der Begrenzungsanschlag ist dabei zweckmäßig in der Einsteckoffnung in Einsteckrichtung hinter dem Spannkörper angeordnet. Er kann beispielsweise als in die Einsteckoffnung eingreifender Stift, Keil oder als Nase ausgebildet sein. Eine andere Ausführungsva- riante sieht vor, daß die Einsteckoffnung als Paßbohrung für den Werkzeugschaft und der Begrenzungsanschlag als die Paßbohrung begrenzende Ringschulter ausgebildet ist.
Eine besonders zuverlässige, während des Bearbeitungs- vorgangs unlösbare Einspannung wird mit den erfindungsgemäßen Mitteln dadurch erzielt, daß der Spannkörper an seinen beiden Enden an Lagerstellen des Halters drehbar gelagert und beim Spannvorgang zwischen den Lagerstel- len unter Erzeugung eines selbsthemmenden Kraftschlusses und unter Beseitigung eines radialen und axialen Schaftspiels in der Einsteckoffnung elastisch verbiegbar ist. Diese Maßnahmen führen zusätzlich zu einer ho- hen Positioniergenauigkeit, da der Spannkörper in seinem elastisch verbogenen Einspannzustand in der Nähe seiner stirnseitigen Enden stärker gegen die Ausneh- mungswand angepreßt ist als in seiner Mitte. Wenn man dazuhin berücksichtigt, daß der Schaft im Einbauzustand gegen die dem Spannkörper gegenüberliegende Öffnungswand angepreßt wird, erhält man in der vom Spannkörper auf den Schaft ausgeübten Einspannrichtung eine Drei- punktanpreßung mit hoher Positioniergenauigkeit.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen es, daß an der dem Schneidenteil gegenüberliegenden Stirnseite des Schafts ein zweiter Schneidenteil angeformt ist, der bei Nichtgebrauch in die entsprechend verlängerte Einsteckoffnung im Halter einführbar und dort gegen Zer- Störung geschützt ist.
Die Handhabung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird erleichtert, wenn der Spannkörper zwischen einer ersten, die Einsteckoffnung für den Durchtritt des Schafts freigebenden Endstellung und einer zweiten, eine Verdrehsicherung für den Spannkörper im Halter bildenden Endstellung verdrehbar ist, wobei die Endstellungen durch Anschläge definiert sind. Der Spannkörper kann zu diesem Zweck an seinem einen, stirnseitigen En- de einen in eine Eindrehung des Halters eingreifenden Kopf aufweisen, wobei die Anschläge in einer geschütz- ten Lage innerhalb der Eindrehung durch den Kopf nach außen hin verdeckt angeordnet sind. Weiter kann der Spannkörper an seinen beiden stirnseitigen Enden je einen Schlüsseleingriff aufweisen, damit er von beiden Seiten her betätigt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Werkzeughalter von einem Kühlmittelkanal axial durchdrungen. Es ist dabei von besonderem Vorteil, wenn der Kühlmittelkanal außerhalb des den
Schaft aufnehmenden, vorzugsweise als Paßbohrung ausgebildeten Abschnitts durch die Einsteckoffnung und innerhalb des den Schaft aufnehmenden Abschnitts durch mindestens eine zur Einsteckoffnung hin randoffene und dort zusätzlich durch den Schaft begrenzte, achsparallele Ausnehmung gebildet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematische Weise dargestellten Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Stahlhalter mit eingesetztem Drehstahl in schaubildlicher Darstellung;
Fig. 2a und b eine Seitenansicht und eine Stirnseitenansicht des Stahlhalters nach Fig. 1 ;
Fig. 2c einen Stufenschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 2a;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Stahlhalter mit eingesetztem, doppelseitigem Drehstahl;
Fig. 4a und b einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 für verschiedene Stellungen des exzentrischen Spannkörpers ;
Fig. 4c einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 3;
Fig. 5a und b je einen als Einstechmeißel ausgebildeten Drehstahl für die links- und rechtsdrehende Werkstückbearbeitung;
Fig. 6 eine vergrößerte, ausschnittsweise Seitenan- sieht des Drehstahls nach Fig. 5a und b.
Der in der Zeichnung dargestellte Werkzeughalter 10 ist als Stahlhalter für als Drehstähle ausgebildete Werkzeuge 12 bestimmt. Der Werkzeughalter 10 ist für den Einsatz in eine Drehmaschine bestimmt und weist zu diesem Zweck bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen zylindrischen Schaft 14 mit mindestens einer Spannfläche 15 für die Einspannung in eine prismatische, zylindrische oder teilzylindrische Aufnahme eines Drehma- schinenrevolvers auf. Der Halter 10 ist ferner mit einer als Einsteckoffnung 16 ausgebildeten zylindrischen Bohrung sowie mit einem Spannmechanismus 18 zum Einspannen des Werkzeugs 12 versehen. Das Werkzeug 12 weist zu diesem Zweck einen im wesentlichen zylindri- sehen Schaft 20 auf, an dessen Stirnseiten je ein nach entgegengesetzten Seiten weisender Schneidenteil 22', 22 ' ' angeformt ist .
Der Spannmechanismus 18 umfaßt einen in einer mit ihrer Achse 25 quer zur Achse 17 der Einsteckoffnung 16 aus- gerichteten, zur Einsteckoffnung 16 randoffenen Ausnehmung 24 begrenzt drehbar angeordneten Spannkörper 26 und eine in der Oberfläche des Schafts 20 angeordnete, quer zur Schaftachse 28 verlaufende teilzylindrische Ausnehmung 30. Der Spannkörper 26 ist an seinen stirn- seitigen Enden in je einer Lagerstelle 31 des Halters 12 um die Achse 25 der Ausnehmung 24 drehbar gelagert und weist eine zur Drehachse 25 exzentrische, teilzylindrische Oberfläche 32 auf. Die Exzentrizität e zwischen der Drehachse 25 und der teilzylindrischen Ober- fläche 32 des Spannkörpers 26 ergibt sich aus den Fig. 4a und b. Der Spannkörper 26 ist an seiner Oberfläche zusätzlich mit einer Scheitelfläche 36 versehen, die in der in Fig. 4a gezeigten Endstellung des Spannkörpers 26 zur Einsteckoffnung 16 weist und diese für den Durch- tritt des Werkzeugschafts 20 freigibt.
Um eine Vorzentrierung des Werkzeugs 12 beim Einsteckvorgang zu ermöglichen, ist dieses mit einer zur Scheitelfläche 34 parallel ausrichtbaren, zur Schaftachse 28 und zur Ausnehmungsachse 25 parallelen Ausrichtfläche
36 versehen. Weiter ist innerhalb der Einsteckoffnung 26 in Einsteckrichtung hinter dem Spannkörper 26 ein Begrenzungsanschlag 38 so angeordnet, daß er zwar den Durchtritt für den Schneidenteil 22 ' ' beim Einsteckvor- gang freigibt aber den Einsteckweg des Schafts 20 so begrenzt, daß die randoffene Ausnehmung 30 in den Wirk- bereich des Spannkörpers 26 gelangt. Bei dem Ausfüh- rungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist der Begrenzungsanschlag 38 als in die Einsteckoffnung 16 am Ende des den Schaft 20 aufnehmenden Abschnitts 16' eingreifender Stift angedeutet, während bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2c der den Schaft 20 aufnehmende Abschnitt 16' der Einsteckoffnung 16 als Paßbohrung für den Werkzeugschaft und der Begrenzungsanschlag 38 als die Paßbohrung begrenzende Ringschulter ausgebildet ist.
Der Spannkörper 26 weist einen stirnseitig angeordneten Kopf 48 auf, mit dem er in eine Eindrehung 50 des Halters eingreift. In der Eindrehung 50 befindet sich ferner in einem durch den Kopf 48 nach außen hin verdeck- ten Ringraum ein Anschlagbolzen 52, der den Drehwinkel des Spannkörpers 26 auf etwa 160° begrenzt. Zum Drehen ist im Kopf 48 ein beispielsweise als Mehrkantöffnung ausgebildeter Schlüsseleingriff 54 vorgesehen. Wird der Spannkörper 26 um seine Drehachse 25 von der Stellung nach Fig. 4a in die in Fig. 4b gezeigte Stellung gedreht, so dringt seine exzentrische, teilzylindrische Oberfläche 32 in die teilzylindrische Ausnehmung 30 des Schafts 20 ein und verspannt in der in Fig. 4b gezeigten Endstellung den Schaft 20 mit der Bohrungswand 40 der Einsteckoffnung 16. Gleichzeitig wird der Schaft 20 über die miteinander verspannten Zylinderflächen des Spannkörpers 26 und der Ausnehmung 30 vom Begrenzungsanschlag 38 um das Maß s abgehoben und in axialer Richtung selbsttätig positioniert. Zusätzlich ergibt sich beim Spannvorgang eine exakte Positionierung in radialer Richtung und in Umfangsrichtung des Werkzeugs 12 gegenüber dem Halter 10. Da der an seinen beiden Enden an den Lagerstellen 31 des Halters 10 gelagerte Spannkörper zwischen den Lagerstellen elastisch verbiegbar ist, ergibt sich beim Spannvorgang ein selbsthemmender Kraftschluß innerhalb des Spannmechanismus 18, der sich auch bei einem vibrierenden Bearbeitungsvorgang nicht löst. Die Durchbiegung des Spannkörpers führt zu einer bevorzugten Anpressung an den Enden der Ausnehmungssohle in Richtung der Pfeile 56, so daß sich in Verbindung mit den Reaktionskräften gemäß den Pfeilen 58 eine
Dreipunktanlage mit hoher Positioniergenauigkeit des Werkzeugs 12 im Halter 10 ergibt. Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird erzielt, wenn die Exzentrizität e so bemessen wird, daß der Spannkörper in seiner in Fig. 4a gezeigten Einspannstellung mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie 32 so gegen die Sohle der teilzylindrischen Ausnehmung 30 anliegt, daß die Verbindungsebene 42 zwischen der Drehachse 25 und der Exzenterachse 33 einen Winkel α von 5° bis 15° mit einer zur Schaftachse 28 senkrechten Ebene 44 einschließt (Fig. 4b) .
Da bei dem in Fig. 5a und b gezeigten Ausführungsbei- spiel die randoffene Ausnehmung 30 mit ihrer Achse 25 senkrecht zu den an den Schneiden 46 der Schneidenteile 22', 22'' angreifenden Hauptschnittkräften ausgerichtet ist, können in den Halter 10 sowohl Werkzeuge für die linksdrehende Bearbeitung (Fig. 5a) als auch solche für die rechtsdrehende Bearbeitung (Fig. 5b) ohne Einbuße an Positiniergenauigkeit und Steifigkeit eingesetzt werden. Im Werkzeughalter ist ein axial durchgehender Kühlmittelkanal 60 angeordnet, der im rückwärtigen Bereich des Halters 10 durch die Einsteckoffnung 16 und innerhalb des den Schaft 20 aufnehmenden Abschnitts 16' durch zwei zur Einsteckoffnung 16 hin randoffene und dort durch den Schaft 20 begrenzte, achsparallele Ausnehmungen 60' gebildet ist.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einspannen eines vorzugsweise als Drehstahl ausgebildeten Werkzeugs 12 an einem Werkzeughalter 10, wobei das Werkzeug einen Schaft 20 und mindestens ein Schneidenteil 22', 22'' und der Halter 10 eine Einsteckoffnung 16 zur Aufnahme des Werkzeugsschafts 20 aufweist. Um eine einfach handhabbare und dennoch steife Spannverbindung zwischen dem Halter 10 und dem Werkzeug 12 mit hoher Positioniergenauigkeit herstellen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Spannvorrichtung 18 einen Spannkörper 26 aufweist, der um eine quer zur Einsteckachse 17 der Einsteckoffnung 16 ausgerichtete Drehachse 25 im Halter begrenzt drehbar gelagert ist und eine teilzylindrische, zur Drehachse 25 exzentri- sehe Oberflächenpartie 32 aufweist, und daß in der
Schaftoberfläche eine quer zur Schaftachse 28 ausgerichtete, randoffene teilzylindrische Ausnehmung 30 vorgesehen ist, in die der Spannkörper 26 mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie unter Einspannen des Werkzeugschafts 14 eindrehbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Einspannen eines einen Schaft (20) und einen Schneidenteil (22') aufweisenden, vor- zugsweise als Drehstahl ausgebildeten Werkzeugs (12) an einem eine Einsteckoffnung (16) zur Aufnahme des Werkzeugschafts (20) aufweisenden Halter (10), gekennzeichnet durch einen um eine quer zur Einsteckachse (17) der Einsteckoffnung (16) ausge- richtete Drehachse (25) im Halter (10) begrenzt drehbar gelagerten, eine teilzylindrische, zur Drehachse (25) exzentrische Oberflächenpartie (32) aufweisenden Spannkörper (26), sowie eine in der Schaftoberfläche angeordnete, quer zur Schaftachse (28) ausgerichtete randoffene teilzylindrische
Ausnehmung (24) , in die der Spannkörper (26) mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie (32) unter Einspannen des Werkzeugschafts (20) und selbsttätiger Einstellung einer bezüglich des Hal- ters (10) definierten Schneidenposition eindrehbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einsteckoffnung (16) des Halters (10) als Zylinderbohrung ausgebildet ist, und daß das Werkzeug (12) einen im wesentlichen zylindrischen Schaft (20) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Spannkörper (26) eine Scheitelfläche (34) aufweist, die in der einen Drehend- Stellung des Spannkörpers (26) zur Einsteckoffnung (16) weist und diese für den Durchtritt des Schafts (20) freigibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß der zylindrische Werkzeugschaft (20) eine zur Scheitelfläche des Spannkörpers (26) in dessen einer Drehendstellung parallel ausrichtbare, zur Schaftachse (28) und zur Achse der teilzylindri- sehen Ausnehmung parallele Ausrichtfläche (36) aufweist .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) in seiner Einspannstellung mit seiner teilzylindrischen Oberflächenpartie (32) so gegen die Sohle der Ausnehmung (30) anliegt, daß die Verbindungs- ebene (42) zwischen der Drehachse (25) und der Exzenterachse (33) einen Winkel (α) von 3° bis 35°, vorzugsweise 5° bis 15° mit einer zur Schc,.ftachse
(28) senkrechten Ebene (44) einschließt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Halter (10) eine zur Drehachse (25) konzentrische, zur Einsteckoffnung
(16) hin randoffene Ausnehmung (24) zur Aufnahme des Spannkörpers (26) angeordnet ist, die sich in der Spannstellung des Schafts (20) mit der teilzylindrischen Ausnehmung (30) im Bereich der jewei- ligen Randöffnungen zu einem Vollzylinder ergänzt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Halter (10) ein Begrenzungsanschlag (38) für das Werkzeug (12) angeordnet ist, daß bei gegen den Begrenzungsanschlag (38) anliegendem Werkzeug (12) die Ausnehmung (30) des Schafts (20) zum Spannkörper (26) hin offen ist, und daß das Werkzeug (12) beim Einspannvorgang entgegen der Einsteckrichtung vom Begrenzungsanschlag (38) unter Einstellung einer defi- nierten axialen Schneidenposition selbsttätig abhebbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsanschlag (38) in der Ein- Stecköffnung (16) in Einsteckrichtung hinter dem Spannkörper (26) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) mit seinen beiden stirnseitigen Enden an Lagerstellen (31) des Halters (10) drehbar gelagert und beim Spannvorgang unter Erzeugung eines selbs hemmenden Kraftschlusses im Bereich zwischen den Lagerstellen (31) und unter Beseitigung eines radialen und axialen Schaftspiels in der Einsteckoffnung elastisch verbiegbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) in seinem elastisch verbogenen Einspannzustand in der Nähe seiner stirnseitigen Enden stärker gegen die Ausnehmungs- wand des Werkzeugschafts (20) angepreßt ist als in seiner Mitte.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) im elastisch verbogenen Einbauzustand in seinem mittleren Bereich von der Ausnehmungswand des Schafts (20) abgehoben ist und vorzugsweise gegen die gegenüberliegende Begrenzungswand des Halters (10) anliegt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Schneidenteil
(22') abgewandten Stirnseite des Schaftes (20) ein zweiter Schneidenteil (22'') angeformt ist, der in die entsprechend verlängerte Einsteckoffnung (16) einführbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der am Schaft (20) angeordneten randoffenen Ausnehmung (30) senkrecht zu der am Schneidenteil (22', 22' ') angreifenden Hauptschnittkraft ausgerichtet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da- durch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) zwischen einer ersten, die Einsteckoffnung (16) für den Durchtritt des Schafts (20) freigebenden Endstellung und einer zweiten, eine Verdrehsicherung für den Spannkörper (26) bildenden Endstel- lung verdrehbar ist, wobei die Endstellungen durch
Anschläge (52) definiert sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) an seinem einen, stirnseitigen Ende einen in eine Stufenbohrung oder Eindrehung (50) des Halters (10) eingreifenden Kopf (48) aufweist, wobei die Anschläge (52) innerhalb der Stufenbohrung oder Eindrehung (50) durch den Kopf (48) nach außen hin verdeckt angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkörper (26) an seinen beiden stirnseitigen Enden je einen Schlüsseleingriff (54) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen den Halter axial durchsetzenden Kühlmittelkanal (60,60').
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkanal (60,60') außerhalb des den Schaft (20) aufnehmenden Abschnitts durch die Einsteckoffnung (16) und innerhalb des den Schaft (20) aufnehmenden Abschnitts (16') durch mindestens eine zur Einsteckoffnung hin randoffene und dort durch den Schaft (20) begrenzte achsparallele Ausnehmung (60') gebildet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da- durch gekennzeichnet, daß die Einsteckoffnung (16) zumindest in dem den Schaft aufnehmenden Abschnitt (16') als Paßbohrung für den Werkzeugschaf (20) und der Begrenzungsanschlag (38) als die Paßbohrung begrenzende Ringschulter ausgebildet ist.
20. Werkzeug, insbesondere Drehstahl, zum Einspannen an einem eine Einspannvorrichtung (18) aufweisenden Halter (10) , mit einem vorzugsweise zylindrischen Schaft (20) und einem stirnseitig am Schaft angeformten Schneidenteil (22'), dadurch gekenn- zeichnet, daß in der Schaftoberfläche eine quer zur Schaftachse (28) ausgerichtete teilzylindrische Ausnehmung (30) angeordnet ist, die für den Eingriff eines Spannorgans (26) der Einspannvorrichtung (18) bestimmt ist.
21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (20) eine die Ausnehmung (30) rand- seitig begrenzende, zur Schaftachse (28) und zur Ausnehmungsachse parallele, ebene Ausrichtfläche (36) aufweist.
22. Werkzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungsachse senkrecht zu der am Schneidenteil (22', 22'') angreifenden Hauptschnittkraft ausgerichtet ist.
23. Werkzeug nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Schneidenteil
(22') abgewandten Stirnseite des Schafts (20) ein zweiter Schneidenteil (22'') angeformt ist.
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