DD285480A7 - Werkzeugkupplung, insbesondere fuer zerspanungswerkzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkupplung, insbesondere fuer Zerspanungswerkzeuge, die aus einem mit einer ringfoermigen axialen Anlageflaeche und einer kegeligen Aufnahmebohrung versehenen Aufnahmekoerper, einem mit einer ringfoermigen axialen Anlageflaeche und einem koaxial aufgebohrten kegeligen Aufnahmezapfen versehenen Werkzeughalter oder Zerspanungswerkzeug sowie einer den Aufnahmekoerper und das Zerspanungswerkzeug oder den Werkzeughalter axial verspannenden loesbaren Spanneinrichtung gebildet ist. Bei der erfindungsgemaeszen Werkzeugkupplung sind in den kegeligen Aufnahmezapfen (5; 16) mehrere zur koaxialen Bohrung (7) und zur hinteren Stirnseite (9) des kegeligen Aufnahmezapfens (5; 16) offene, sich axial ueber einen Teil der Laenge des kegeligen Aufnahmezapfens (5; 16) erstreckende und mit einem Radius (10) in die koaxiale Bohrung (7) auslaufende Nuten (8; 15) gleicher Breite in gleichem Abstand zueinander eingearbeitet. Fig. 1{Werkzeugkupplung; Zerspanungswerkzeuge; Werkzeughalter; Aufnahmezapfen, kegelig; Aufnahmebohrung, kegelig; Verformungszonen; Spanneinrichtung, loesbar}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugkupplung, insbesondere für Zerspanung? werkzeuge, die aus einem mit einer ringförmigen axialen Anlagefläche und einer kegeligen Aufnahmebohrung versehenen Aufnahmekörper, einem mit einer ringförmigen axialen Anlagefläche und einem koaxial aufgebohrt6n kegeligen Aufnahmezapfen versehenen Werkzeughalter oder Zerspanungswerkzeug sowie einer den Aufnahmekörper und das Zerspanungswerkzeug oder den Werkzeughalter axial verspannenden lösbaren Spanneinrichtung gebildet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der DE-PS 3642132 (B23 B31/04) und der DE-PS 3314591 (B23B31/04) werden Werkzeugkupplungen beschrieben, die auf dem gleichen Konstruktionsprinzip beruhen.

Der Werkzeughalter oder das Zerspanungswerkzeug selbst ist mit einer ringförmigen axialen Anlagefläche und einem kurzen kegeligen Aufnahmezapfen versehen, der koaxial aufgebohrt ist.

Der Aufnahmekörpei, beispielsweise ein Basishalter, ist mit einer axialen ringförmigen Anlagefläche und einer kegeligen Aufnahmebohrung versehen. Die koaxiale Bohrung im kegeligen Aufnahmezapfen ist so bemessen, daß sich der kegelige Aufnahmezapfen beim axialen Verspannen von Aufnahmeteil und Werkzeughalter radial soweit elastisch verformen kann, daß die axialen Anlageflächen zur gegenseitigen Anlage kommen.

In der DE-PS 3642132 wird die Form der koaxialen Bohrung näher beschrieben. Danach kann diese stufenförmig, zylindrisch oder kegelig sein. Eine Werkzeugkupplung für rotierende Zerspanungswerkzeuge muß außer axialen auch große radiale Kräfte aufnehmen können, ohne daß es zu Lageabweichungen kommt.

Deshalb kann die Wandstärke des kegeligen Aufnahmezapfens durch die koaxiale Bohrung nicht beliebig reduziert werden. Die notwendige Wandstärke erfordert damit große Einzugskräfte, um die axialen Anlageflächen zur gegenseitigen Anlage zu bringen. Der Werkstoff des kegeligen Aufnahmezapfens kann bei gleichmäßiger radialer Verformung nur in axialer Richtung ausweichen. Die Wandung der kegeligen Aufnahmebohrung im Aufnahmeteil wird dadurch hoch beansprucht und unterliegt einem hohen Verschleiß.

Die durch die radiale Verformung des Aufnahmezapfens bedingte große Flächenpressung führt bei häufigem Werkzeugwechsel dazu, daß in der kegeligen Aufnahmebohrung in dem Bereich, in dem der Aufnahmezapfen endet, ein Absatz entsteht.

In der DE-OS 3541236 (B23B31/4) wird eine Werkzeugkupplung beschrieben, bei der der kegelige Aufnahmezapfen mit mehreren, sich über einen Teil seiner Länge erstreckenden und radial zu einer koaxialen Bohrung durchgehenden Schlitzen versehen ist. Eine Funktion dieser Schlitze besteht darin, die radiale elastische Verformung des kegeligen Aufnahmezapfens zu ermöglichen, um so eine vollflächige Anlage des Aufnahmezapfens in der Aufnahmebohrung und der axialen Anlageflächen des Aufnahmeteües und des Werkzeughclters zu erreichen.

Diese Schlitze können jedoch zu bleibenden Verformungen in der Wandung der kegeligen Aufnahmebohrung und damit zu einer verminderten Zentriergenauigkeit führen. Durch die Schlitze werden keine großen Einzugskräfte benötigt, da die einzelnen Segmente des Aufnahmezapfens beim Spannen in radialer Richtung ausweichen können. Das hat jedoch den Nachteil, daß der Werkzeughalter bei großen radialen Kräften seitlich ausweichen kann und damit die Bearbeitungsgenauigkeit kleiner wird.

Für modulare Werkzeugsysteme ist diese Werkzeugkupplung nur bedingt geeignet, da der Aufnahmekegel aus Stabilitätsgründen lang sein muß. Hinzu kommt der sehr große Bearbeitungsaufwand zur Herstellung der Schlitze im Aufnahmezapfen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht In der Entwicklung einer Werkzeugkupplung, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge, die einen niedrigen Herstellungsaufwand erfordert und eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit bei einer langen Lebensdauer ermöglicht.

Darlegung 4es Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugkupplung, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge zu entwickeln, die bei einer großen Lage· und Zentriergenauigkeit sowie Starrheit dsr Verbindung zwischen Aufnahmeteil und Werkzeughalter nur eine kleine Einzugskraft erfordert und die unempfindlich gegen große radial wirkende Kräfte ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den kegeligen Aufnahmezapfen mehrere zur koaxialen Bohrung und zur hinteren Stirnseite des kegeligen Aufnahmezapfens offene, sich axial über einen Teil der Länge des kegeligen Aufnahmezapfens erstreckende und mit einem Radius in die koaxiale Bohrung auslaufende Nuten gleicher Breite in gleichem Abstand zueinander eingearbeitet sind.

Die Nuten erstrecken sich vorzugsweise axial über zwei Drittel der Länge des kegeligen Aufnahmezapfens.

Es sind Werkzeughalter bekannt, bei denen in der koaxialen Bohrung des Aufnahmezapfens ein Spannzapfen für einen Zangengreifer angeordnet ist, der aus der koaxialen Bohrung nicht herausragt. In diesem Fall ist es von Vorteil, eine der Anzahl der Greiferschenkel entsprechende Anzahl von Nuten in den kegeligen Aufnahmezapfen einzubringen, die in ihrer radialen Tiefe und der Breite so bemessen sind, daß die Schenkel des Zangengreifers mit genügend Spiel darin bewegt werden können.

Durch die Nuten r.'ird der Querschnitt des kegeligen Aufnahmezapfens in gleichmäßigen Abständen geschwächt.

Der zwischen jeder Nut und der Kegelmantelfläche verbleibende Querschnitt des kegeligen Aufnahmezapfen? wirkt beim Spannvorgang als Verformungszone. Der Werkstoff kann bei dsr durch den Spannvorgang bewirkten elastischen Verformung in radialer Richtung in die Verformungszonen ausweichen. Das führt gegenüber den üblichen Werkzeugkupplungen, deren Aufnahmezapfen nur mit einer koaxialen Bohrung versehen ist, zu einer Reduzierung der Einzugskraft beim Spannen. Gegenüber der bekannten Kupplungseinrichtung mit durchgehenden Schlitzen in Aufnahmezapfen wird eine größere Starrheit gegen radial wirkende Kräfte erreicht, da die Kegelmantelfläche des Aufnahmezapfens geschlossen ist und dadurch die radialen Kräfte über den gesamten Aufnahmezapfen auf das Aufnahmeteil übertragen werden.

Die geschlossene Kegelmantelfläche und leichtere Verformbarkeit des Aufnahmezapfens hat einen geringeren Verschleiß der kegeligen Aufnahmebohrung des Aufnahmeteiles und damit während der gesamter·. Lebensdauer eine höhere Lage- und Zentriergenauigkeit zur Folge.

Aueführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: die teilweise Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugkupplung ohne Spannmittel im Schnitt

Fig. 2: die teilweise Draufsicht auf die Werkzeugkupplung im Schnitt A-A gemäß Fig. 1

Fig. 3: die teilweise Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugkupplung mit Spannmitteln im Schnitt B-B gemäß Fig.4

Fig.4: die teilweica Draufsicht auf die Werkzeugkupplung im Schnitt C-C gemäß Fig.3

Die in den Fig. 1 und 2 ohne Spannmittel dargestellte Werkzeugkupplung besteht aus einem Aufnahmeteil 1, das mit einer kegeligen Aufnahmebohrung 2 und einer ringförmigen axialen kegeligen Anlagefläche 3 versehen ist und einem Werkzeughalter 4, der mit einem kegeligen Aufnahmezapfen 5 und einer ringförmigen axialen kegeligen Anlagefläche 6 versehen ist.

Der kegelige Aufnahmezapfen 5 ist mit einer koaxialen Bohrung 7 versehen, die sich bis in den Werkzeughalter 4 erstreckt und eine radiale Verformung des kegeligen Aufnahmezapfens 5 beim Spannvorgang ermöglicht.

In den kegeligen Aufnahmezapfen 5 sind acht Nuten 8 einp" "«ibeitet, die zur koaxialen Bohrung 7 und zur hinteren Stirnseite 9 des kegeligen Aufnahmezapfens 5 offen sind und mit einem Radius 10 in die koaxiale Bohrung 7 auslaufen. Die Nuten 8 sind gleich breit und in gleichem Abstand zueinander und erstrecken sich über zwei Drittel der Länge des kegeligen Aufnahmezapfens 5.

Durch diese Nuten 8 wird der Querschnitt des kegeligen Aufnahmezapfens 5 zwischen dessen Kegelmantelfläche 11 und der koaxialen Bohrung 7 unter Bildung von Verformungszonen 12 geschwächt. Diese Verformuigszonen 12 bewirken eine Verkleinerung der Einzugskraft beim axialen Verspannen von Aufnahmeteil 1 und Werkzeughalter 4. Zu Beginn des Spannvorganges wird der kegelige Aufnahmezapfen 1 am kleinsten Kegeldurchmesser in der kegeligen Aufnahmebohrung 2 zentriert.

Während des weiteren Spannvorganges wird der kegelige Aufnahmezapfnn 5 im Bereich des kleinsten Kegeldurchmessers radial elastisch verformt. Bei diesem Verformungsvorgang kann der Werkstoff des kegeligen Aufnahmezapfens 5 radial in die Verformungszonen 12 ausweichen, was eine Verringerung der Einzugskraft zur Folge hat.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Werkzeugkupplung dargestellt, bei der in der koaxialen Bohrung 7 ein Spannzapfen 13 befestigt ist, der die hintere Stirnfläche 9 des kegeligen Aufnahmezapfens 16 nicht überragt. Der Werkzeughalter 4 ist mit dem Aufnahmeteil 1 durch einen Zangengreifer axial verspannt, von dem in don Fig.3 und 4 nur die Greiferschenkel 14 dargestellt sind. Entsprechend der Anzahl der Greiferschenkel 14sind in den kegeligen Aufnahmezapfen 16 vier Nuten 15 eingearbeitet, die in der Breite und der radialen Tiefe so bernessen sind, daß die Greiferschenkel 14 mit Spiel darin bewegt werden können. Entsprechend der Anzahl der Nuten 15 sind am kegeligen Aufnahmezapfen 16 Verformungszonen 17 gebildet.

Claims (3)

1. Werkzeugkupplung, insbesondere für Zerspanungswerkzeuge, gebildet aus einem mit einer ringförmigen axialen Anlagefläche und einer kegeligen Aufnahmebohrung versehenen Aufnahmekörper, einem mit einer ringförmigen axialen Anlegefläche und einem koaxial aufgebohrten kegeligen Aufnahmezapfen versehenen Werkzeughalter oder Zerspanungswerkzeug sowie einer den Aufnahmekörper und das Zerspanungswerkzeug oder den Werkzeughalter axial verspannenden lösbaren Spanneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in den kegeligen Aufnahmezapfen (5; 16) mehrere zur koaxialen Bohrung (7) und zur hinteren Stirnseite (9) des kegeligen Aufnahmezapfens (5; 16) offene, sich axial über einen Teil der Länge des kegeligen Aufnahmezapfens (5; 16) erstreckende und mit einem Radius (10) in die koaxiale Bohrung (7) auslaufende Nuten (8; 15) gleicher Breite in gleichem Abstand zueinander eingearbeitet sind.

2. Werkzeugkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (8; 15) axial über zwei Drittel der Länge des kegeligen Aufnahmezapfens (5; 16) eingearbeitet sind.

3. Werkzeugkupplung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Nuten (15) der Anzahl des Greiferschenkels (14) eines Zangengreifers für einen im kegeligen Aufnahmszapfen (16) angeordneten Spannzapfen (13) entspricht und daß die Nuten (15) in ihrer Breite und radialen Tiefe so bemessen sind, daß die Greiferschenkel (14) mit Spiel in den Nuten (15) bewegbar sind.