AT511620A2

AT511620A2 - Einstellmechanismus für einen einstellbaren Werkzeughalteradapter sowie Werkzeughalteradapter

Info

Publication number: AT511620A2
Application number: ATA573/2012A
Authority: AT
Original assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-01-15
Also published as: DE102011104982B4; DE102011104982A1; CN102837027A; US20130001900A1; US9073124B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einstellmechanismus (14) für einen einstellbaren Werkzeughalteradapter (10), mit einer Differentialschraube (30), die zwei Gewindeabschnitte(34, 38) mit unterschiedlicher Steigung, aber identischer Gangrichtung aufweist, und einem Druckstück (32), das ein Druckstückgewinde (42) aufweist, wobei einer derGewindeabschnitte der Differentialschraube (30) in das Gewinde des Druckstücks (32) eingeschraubt ist. Die Erfindung betrifft auch einen einstellbaren Werkzeughalteradapter (10) mit mindestens einer Einstellbohrung, in der ein solcher Einstellmechanismus (14) angeordnet ist.

Description

P44021

Die Erfindung betrifft einen Einstellmechanismus für einen einstellbaren Werkzeughai teradapter sowie einen Werkzeughalteradapter mit einem solchen

Einsteilmechanismus.

Bei dem einstellbaren Werkzeughalteradapter handelt es sich insbesondere um ein Werkzeug zur Präzisionsbohrlochbearbeitung, insbesondere mittels eines Reibwerkzeugs. Für eine hohe Genauigkeit bei der Bearbeitung kann der Werkzeughalteradapter sehr präzise so eingestellt werden, dass seine Mittelachse innerhalb sehr enger Toleranzen mit der Mittelachse einer dem Werkzeughalteradapter zugeordneten Aufnahme zusammenfallt. Zu diesem Zweck ist unter anderem ein Einstellmechanismus vorgesehen, mit dem der Werkzeughalteradapter relativ zu einer Aufnahme gekippt werden kann. Hierdurch kann die Mittelachse des Werkzeughalteradapters parallel mit der Mittelachse der Aufnahme ausgerichtet werden. Zusätzlich ist ein im Rahmen der vorliegenden Anmeldung nicht weiter relevanter radialer Justiermechanismus vorgesehen, mit dem die Position des Werkzeughalteradapters relativ zur Aufnahme in radialer Richtung eingestellt werden kann. Grob vereinfacht können der Einstellmechanismus und der Justiermechanismus zusammen als eine Art Gelenk betrachtet werden, mit dem der Werkzeughalteradapter mit der Aufnahme gekoppelt ist. Der Justiermechanismus gewährleistet, dass sich das Gelenk an der richtigen Stelle befindet, also mit seiner Mittelachse auf der Mittelachse der Aufnahme, und der Einstellmechanismus gewährleistet, dass die Mittelachse des Werkzeughalteradapters in der Verlängerung der Mittelachse der Aufnahme verläuft.

Im Stand der Technik besteht der Einstellmechanismus aus jeweils einer Einstellschraube, von denen vier Stück an einem Bund des Werkzeughalteradapters vorgesehen sind. Im Bund ist ein Gewinde vorgesehen, in das die Einstellschrauben eingeschraubt sind, so dass sich ihr vom Schraubenkopf abgewandtes Ende durch den Bund hindurch erstreckt. Dort liegt jede Einstellschraube an einer Gegenfläche der Aufnahme an. Durch geeignetes Einstellen der vier Einstellschrauben kann die Winkellage des Werkzeughalteradapters relativ zur Aufnahme eingestellt werden. Die Einstellschrauben wirken dabei in der Art von einstellbaren Abstandshaltem.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einstellmechanismus für einen solchen Werkzeughalteradapter zu schaffen, mit dem eine präzisere Einstellung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Einstellmechanismus ♦ · • · « • · * ··«»«* · f I · * * * · * t · · · · *· *· * ·»2 *·· i« eine Differentialschraube aufweist, die zwei Gewindeabschnitte mit unterschiedlicher Steigung, aber identischer Gangrichtung aufweist, sowie ein Druckstück, das ein Druck stückgewinde aufweist, wobei einer der Gewindeabschnitte der Differential schraube in das Gewinde des Druckstücks eingeschraubt ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, mittels der Differentialschraube den Vorschub, der sich bei einer vorbestimmten Drehung der Einstellschraube ergibt, „zu untersetzen“. Anders als im Stand der Technik, bei dem eine Drehung der Einstellschraube zu einem Vorschub führt, welcher der Gewindesteigung der Einstellschraube entspricht, ergibt sich bei der Differentialschraube lediglich ein Vorschub, der gleich der Differenz zwischen den beiden Gewindesteigungen ist. Dies ermöglicht, den Werkzeughalteradapter sehr viel präziser einzustellen.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckstück zylindrisch und auf seiner Außenseite mit einem Antirotationsmittel versehen. Das Antirotationsmittel verhindert, dass sich das Druckstück der Differentialschraube mitdreht, wobei seitens des Werkzeughalteradapters keine weiteren Maßnahmen erforderlich sind.

Das Antirotationsmittel kann gemäß einer technisch einfachen Ausgestaltung durch einen O-Ring oder auch durch zwei O-Ringe gebildet sein. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr kostengünstiger Aufbau.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Druckstück in seiner Umfangsfläche mindestens eine Nut zur Aufnahme eines O-Rings aufweist. Dies gewährleistet, dass die O-Ringe nicht in axialer Richtung verrutschen, wenn das Druckstück von der Di fferentialschraube verstellt wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Differentialschraube einen Innensechskant aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann kein außenliegender Schraubenkopf vorgesehen sein muss, wodurch sich ein sehr kompakter Aufbau des Werkzeughalteradapters ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass einer der Gewindeabschnitte ein Gewinde Ml0x1 und der andere der Gewindeabschnitte ein Gewinde M8x0,75 ist. Aufgrund der sich ergebenden Differenz der beiden Steigungen führt eine vollständige Drehung der Einstellschraube zu einem axialen Vorschub des Druckstücks von lediglich 0,25 mm, so dass der Werkzeughalteradapter besonders feinfühlig eingestellt werden kann.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist auch ein einstellbarer Werkzeughalteradapter mit mindestens einer Einstellbohrung vorgesehen, in der ein Einstellmechanismus angeordnet ist, wie er vorstehend beschrieben wurde,

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Einstellbohrung eine Stufenbohrung ist, wobei in einem Abschnitt ein Einstellgewinde vorgesehen ist, in das einer der Gewindeabschnitte der Differential schraube eingreift, und der andere Abschnitt das Druckstück aufnimmt. Auf diese Weise ergibt sich ein insbesondere in axialer Richtung sehr kompakter Aufbau des W erkzeughalteradapter s.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Druckstück-Abschnitt der Stufenbohrung eine zylindrische, glatte Wand aufweist. An dieser kann der O-Ring des Druckstücks angreifen, so dass ohne großen mechanischen Aufwand das Druckstück gegen unbeabsichtigtes Mitdrehen gesichert ist. Ferner kann der Einstellmechanismus mit geringem Aufwand am Werkzeughalteradapter montiert werden.

Ein besonders vorteilhafter Aspekt des erfmdungsgemäßen Einstellmechanismus besteht darin, dass bereits im Einsatz befindliche Werkzeughalteradapter mit geringem Aufwand nachgerüstet werden können, da der Gewindeabschnitt der DifFerentialschraube, welcher dem Einstellgewinde zugeordnet ist, derselbe wie im Stand der Technik ist. Daher muss hier kein neues Gewinde geschnitten werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausfuhrungsform beschrieben, die in den beigefugten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

Figur 1 schematisch einen Werkzeughalteradapter angebracht an einer Aufnahme;

Figur 2 schematisch einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen W erkzeughalteradapter; - Figur 3 den Werkzeughalteradapter von Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht; - Figur 4 in einer vergrößerten Seitenansicht die beim Werkzeughalteradapter der Figuren 2 und 3 verwendete Differentialschraube; und - Figur 5 in einer Schnittansicht das beim Werkzeughalteradapter der Figuren 2 und 3 verwendete Druckstück.

In Figur 1 ist eine Aufnahme 5 gezeigt, die beispielsweise in einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann. In der Aufnahme 5 ist ein Werkzeughalteradapter 10 angeordnet, der dazu, ein Reibwerkzeug aufzunehmen, mit dem eine Präzisionsbearbeitung beispielsweise von Bohrlöchern vorgenommen wird.

Der Werkzeughalteradapter 10 kann mittels eines Justiermechanismus 12 in radialer Richtung eingestellt und mittels eines Einstellmechanismus 14 relativ zur Mittelachse M der Aufnahme 5 geringfügig verschwenkt werden (siehe den Pfeil P in Figur 1). Der Justiermechanismus 12 dient dazu, den Werkzeughalteradapter 10 relativ zur Aufnahme 5 so zu justieren, dass die Mittelachse M der Aufnahme 5 und die Mittelachse M des Werkzeughalteradapters 10 in der Ebene des Justiermechanismus 12 zusammenfallen. Der Einstellmechanismus 14 dient dazu, die Mittelachse M des Werkzeughalteradapters 10 so auszurichten, dass sie sich exakt in Verlängerung der Mittelachse M der Aufnahme 5 erstreckt. Zu diesem Zweck kann der Werkzeughalteradapter 10 selbstverständlich nicht nur in der Richtung des Pfeils P, sondern auch senkrecht zu diesem Pfeil gekippt werden, also in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene.

Der Werkzeughalteradapter 10 weist hier einen Anschluss 20 auf, der in der Aufnahme 5 angeordnet ist und an dem der Justiermechanismus 12 angreift, sowie einen Bund 22, der sich zwischen dem Anschluss 20 und einer Werkzeugseite 24 des Werkzeughalteradapters 10 befindet. Der Bund 22 hat die Grundform einer zylindrischen Scheibe und ist mit vier Befestigungsbohrungen 26 versehen, die zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Befestigungsschrauben vorgesehen sind, mit denen der Werkzeughalteradapter 10 an der Aufnahme 5 befestigt werden kann. Die Befestigungsbohrungen 26 sind im Winkelabstand von 90° gleichmäßig um die Mittelachse M herum verteilt. Gleichmäßig zwischen den Befestigungsbohrungen 26 und somit ebenfalls im Winkelabstand von 90° zueinander sind insgesamt vier Einstellmechanismen 14 im Bund 22 des Werkzeughalteradapters 10 angeordnet.

Jeder Einstellmechanismus 14 besteht aus einer Differentialschraube 30 (siehe Figur 4) und einem Druckstück 32 (siehe Figur 5). Die Differential schraube 30 weist einen ersten Gewindeabschnitt 34 auf, der mit einem Außengewinde Ml0x1 versehen ist. An den ersten Gewindeabschnitt 34 schließt sich ein taillierter Übergangsabschnitt 36 an, auf den wiederum ein zweiter Gewindeabschnitt 38 folgt. Dieser weist ein Außengewinde M8x0,75 auf. Auf der Seite des ersten Gewindeabschnittes 34 ist die Differentialschraube 30 mit einem Innensechskant 40 (5 mm) versehen. Die Gewinde auf den beiden Gewindeabschnitten haben dieselbe Gangrichtung, vorzugsweise rechtsgängig.

Das Druckstück 32 ist scheiben- oder ringförmig mit einer Innenbohrung 42 ausgefuhrt, in die ein Innengewinde M8x0,75 geschnitten ist, also passend zum Gewindeabschnitt 38 der Differentialschraube. Die Umfangsfläche 44 ist glatt und zylindrisch ausgefuhrt, wobei zwei umlaufende Nuten 46 in der Umfangsfläche 44 ausgebildet sind. In jeder der Nuten 46 ist ein O-Ring 48 angeordnet. Diese stehen geringfügig über die Umfangsfläche 44 hervor.

Zur Aufnahme des Einstellmechanismus 14 ist im Bund 22 jeweils eine Stufenbohrung 49 vorgesehen, die einen Einstellschrauben-Abschnitt 50 und einen Druckstück-Abschnitt 52 aufweist. Der Einstellschrauben-Abschnitt 50 ist mit einem Innengewinde Ml0x1 versehen, also korrespondierend zum Gewindeabschnitt 34. Der Druckstück-Abschnitt 52, der auf der Seite des Anschlusses 20 und damit auf der Seite angeordnet ist, die der Aufnahme 5 zugewandt ist, ist als eine zylindrische Bohrung mit einer glatten Wand ausgefuhrt. Die Abmessungen des Druckstück-Abschnittes 52 sind so, dass die beiden O-Ringe 48 mit Vorspannung an der zylindrischen Wand des Druckstück-Abschnittes 52 anliegen.

Wenn die Differenttalschraube 30 (bei einem rechtgängigen Gewinde nach rechts) gedreht wird, schraubt sie sich tiefer in das Gewinde im Bund 22 des Werkzeughalteradapters 10 ein. Da die beiden Gewindeabschnitte 34, 38 ein Gewinde mit derselben Gangrichtung haben, schraubt sich die Differentialschraube gleichzeitig tiefer in das Druckstück 32 hinein. Aufgrund der Differenz der Steigungen der beiden Gewinde der Differential schraube schraubt diese sich bei beispielsweise einer vollständigen Umdrehung um 1 mm tiefer in den Bund 22 hinein, während sie sich lediglich um 0,75 mm in das Druckstück 32 hineinschraubt. Hieraus resultiert eine axiale Vorwärtsbewegung des Druckstücks 32 um 0,25 mm, also ein Vorschub des Druckstücks aus der Druck stück-Aufnahme 52 heraus. Die O-Ringe 48 verhindern dabei, dass sich das Druckstück 32 in Umfangsrichtung mitdreht.

Im Ausgangszustand befinden sich die vier Druckstücke 32 innerhalb des Druckstück-Abschnittes 52 der Stufenbohrung. Anschließend wird der Werkzeughalteradapter 10 so an der Aufnahme 5 angebracht, dass die Druckstücke unmittelbar gegenüber der Stirnseite der Aufnahme 5 liegen. Wenn festgestellt wird, dass die Mittelachse M des Werkzeughalteradapters 10 zu einer Seite hin von der Soll-Lage abweicht, wird die Differentialschraube (oder ggf. die beiden Differential schrauben) betätigt, zu der hin die Mittelachse geneigt ist. Dadurch wird das entsprechende Druckstück 32 bezogen auf Figur 2 nach rechts verstellt, also aus dem Bund 22 herausgedrückt, so dass der

Werkzeughalteradapter 10 auf dieser Seite von der Aufnahme 5 weggedrückt wird und die Mittelachse M näher an die Soll-Lage gelangt. Auf diese Weise kann (unter Umständen iterativ) die gewünschte Ausrichtung der Mittelachse M erhalten werden.

Claims

• * * · · • » • · • 'J P44021 Patentansprüche: 1. Einstellmechanismus (14) für einen einstellbaren Werkzeughalteradapter (10), mit einer Differentialschraube (30), die zwei Gewindeabschnitte (34,38) mit unterschiedlicher Steigung, aber identischer Gangrichtung aufweist, und einem Druckstück (32), das ein Druckstückgewinde (42) aufweist, wobei einer der Gewindeabschnitte der Differential schraube (30) in das Gewinde des Druckstücks (32) eingeschraubt ist.
2. Einsteilmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (32) zylindrisch ist und auf seiner Außenseite mit einem Antirotationsmittel (48) versehen ist.
3. Einsteilmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antirotationsmittel mindestens einen O-Ring (48) aufweist, vorzugsweise zwei O-Ringe (48).
4. Einstellmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (32) in seiner Umfangsfläche mindestens eine Nut (46) zur Aufnahme eines O-Rings (48) aufweist.
5. Einstellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differential schraube (30) einen Innensechskant (40) aufweist.
6. Einstellmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Gewindeabschnitte (34, 38) ein Gewinde Ml0x1 und der andere der Gewinde ab schnitte (34, 38) ein Gewinde M8x0,75 ist.
7. Einstellbarer Werkzeughalteradapter (10) mit mindestens einer Einstellbohrung, in der ein Einstellmechanismus (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist. 3. Werkzeughalteradapter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteilbohrung eine Stufenbohrung (49) ist, wobei in einem Abschnitt (50) ein Einstellgewinde vorgesehen ist, in das einer der Gewindeabschnitte (34) der Differentialschraube (30) eingreift, und der andere Abschnitt (52) das Druckstück (32) aufhimmt. ♦ · • φ ψ 9 99 9 · · • · « * « 9 9 9 Φ 9
9. Werkzeughalteradapter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstück-Abschnitt (52) der Stufenbohrung (49) eine zylindrische, glatte Wand aufweist.
10. Werkzeughalteradapter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstück (32) mit mindestens einem O-Ring (48) versehen ist, der reibschlüssig an der Wand des Druckstück-Abschnittes (52) der Stufenbohrung (49) anliegt.