DE102005044159A1

DE102005044159A1 - Drehantreibbares Werkzeug

Info

Publication number: DE102005044159A1
Application number: DE200510044159
Authority: DE
Inventors: Hartmut Schön; Otto Fischer; Max Bier
Original assignee: BFS WERKZEUGSYSTEME GmbH
Current assignee: BFS WERKZEUGSYSTEME GmbH
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29

Abstract

Drehantreibbares Werkzeug mit einem Werkzeugkopf (26) zur Anordnung wenigstens einer Schneide und einer Werkzeugbasis (28) mit einer Anlagefläche (36) zum Abstützen des Werkzeugs bei Verwendung an einem Werkzeuganlagebereich (38) einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) für eine Werkzeugmaschine und einem sich von der Werkzeugbasis (28) erstreckenden Befestigungsansatz (30) zur unmittelbaren Befestigung an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2), wobei der Befestigungsansatz (30) wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung (34, 50) aufweist, die jeweils ausgelegt ist, eine unter einem ersten Winkel zur Werkzeuglängsachse auf den Befestigungsansatz (30) ausgeübte Kraft so aufzunehmen, dass sich eine in Richtung der Werkzeuglängsachse gerichtete Kraft ergibt, die die Anlagefläche (36) in Richtung auf den Werkzeuganlagebereich (28) hinzudrängen vermag.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drehantreibbare Werkzeuge für Werkzeugmaschinen und insbesondere ein zur Verwendung mit einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine vorgesehenes Werkzeug.
Hintergrund der Erfindung
Im Bereich der Holz- und Kunststoffbearbeitung werden sogenannte Aggregate insbesondere für CNC-Werkzeugmaschinen verwendet. Aggregate werden einerseits mit einer Werkzeugmaschine verbunden und weisen andererseits einen Bereich auf, um ein drehantreibbares Werkzeug anzuordnen. Aggregate erlauben es ferner, Komponenten anzuordnen, die bei Bearbeitung mit einer zu bearbeitenden Oberfläche wechselwirken. Ein Beispiel hierfür sind sogenannte Tastglocken. Eine Tastglocke ist eine an einem Aggregat befestigbare Vorrichtung, die relativ zu dem Aggregat so bewegbar ist, dass beispielsweise Unebenheiten und/oder Niveauunterschiede einer zu bearbeitenden Fläche ausgeglichen werden können.
Um ein Werkzeug an einem Aggregat anzuordnen, wird üblicherweise ein Spannfutter verwendet. Das Spannfutter wird in einer Aufnahme des Aggregats befestigt und kann in seinem vom Aggregat entfernten Ende den Schaft des Werkzeugs auf herkömmliche Weise aufnehmen und sichern.
Ein Nachteil von Spannfuttern besteht darin, dass diese Raum benötigen, der die Anordnung insgesamt vergrößert. Ferner ergeben sich bei einem mit einem Spannfutter gesicherten Werkzeug Rundlaufgenauigkeiten (z.B. im Bereich von etwa 5/100 mm), die bei vielen Anwendungen nicht zu gewünschten Bearbeitungsgenauigkeiten führen. Auch eine Befestigung des Werkzeugs mittels eines Spannfutters derart, dass eine vorbestimmte Positionierung des Werkzeugs relativ zu der Werkzeugmaschine (z.B. Längeneinstellung) gewährleistet ist, erfordert zusätzlichen Aufwand, beispielsweise in Form von Messgeräten, Einstelllehren und dergleichen. Außerdem verringert die Verwendung eines Spannfutters die Gesamtsteifigkeit von Komponenten, auf die Bearbeitungskräfte wirken.
Diese Probleme können bedeutsamer werden, wenn an dem Aggregat eine weitere, im Arbeitsbereich des Werkzeugs wirkende Vorrichtung (z.B. Tastglocke) angeordnet ist. Eine solche Vorrichtung erschwert den Zugang zu dem für das Spannfutter vorgesehenen Auf nahmebereich des Aggregats und zu dem Spannfutter selbst, wodurch Maßnahmen zur korrekten Befestigung und Positionierung des Werkzeugs zusätzlich erschwert werden können.
Vergleichbare Probleme ergeben sich auch bei Werkzeugbefestigungen und Werkzeughalterungen, die beispielsweise im Bereich der Kunststoffbearbeitung verwendet werden und im Wesentlichen unmittelbar an dem Motor und/oder an der Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine, insbesondere ohne Verwendung einer Spindel, angeordnet sind. Derartige Werkzeugbefestigungsvorrichtungen sind hinsichtlich der Komponenten, die zur Befestigung von Werkzeugen dienen, mit denen von Aggregaten insbesondere insofern vergleichbar, als auch hier Spannfutter zum Einsatz kommen können.
Derartige Vorrichtungen werde im Folgenden zusammenfassend als Werkzeugbefestigungsvorrichtungen für Werkzeugmaschinen bezeichnet.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Anordnung eines drehantreibbaren Werkzeugs, insbesondere zur Holz-, Aluminium und/oder Kunststoffbearbeitung, an einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung so zu verbessern, dass die obigen Nachteile beseitigt werden. Insbesondere soll es die vorliegende Erfindung ermöglichen, ein drehantreibbares Werkzeug einfacher, schneller und mit weniger Aufwand mit einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung zu verbinden und bessere Bearbeitungsgenauigkeiten zu erreichen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein drehantreibbares Werkzeug, insbesondere zur Bearbeitung von Holz, Aluminium und/oder Kunststoff, gemäß Anspruch 1 vor.
Das drehantreibbare Werkzeug weist einen Werkzeugkopf auf, an dem wenigstens eine Schneide angeordnet werden oder sein kann. Ferner ist eine Werkzeugbasis vorhanden, die einerseits mittelbar oder unmittelbar mit dem Werkzeugkopf verbunden ist und andererseits eine Anlagefläche und einen sich von der Werkzeugbasis weg erstreckenden Befestigungsansatz aufweist.
Mit der Anlagefläche kann sich das Werkzeug bei Verwendung an einem Werkzeuganlagebereich einer für eine Werkzeugmaschine abstützen. Werkzeugbefestigungsvorrichtungen, die zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug vorgesehen sind, umfassen soge nannte Aggregate und Werkzeughalter, Werkzeugbefestigungen und dergleichen, die im Wesentlichen unmittelbar mit dem Motor und/oder der Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine, insbesondere ohne Verwendung einer Spindel, angeordnet sind.
Der Befestigungsansatz ist zur unmittelbaren Anordnung oder Befestigung an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung vorgesehen und weist wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung auf.
Die Kraftaufnahmeeinrichtung ist so ausgelegt, dass eine Kraft, die unter einem ersten Winkel zur Werkzeuglängsachse auf den Befestigungsansatz ausgeübt wird, so aufgenommen werden kann, dass sich eine Kraft ergibt, die in Richtung der Werkzeuglängsachse gerichtet ist und die Anlagefläche der Werkzeugbasis in Richtung auf den Werkzeuganlagebereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung hin zu drängen vermag.
Die Ausgestaltung des Befestigungsansatzes der Werkzeugbasis derart, dass das Werkzeug unmittelbar, d.h. beispielsweise ohne Verwendung eines Spannfutters, an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung befestigt werden kann, ermöglicht eine einfache und nicht aufwändige Werkzeugbefestigung und vermeidet insbesondere die im Zusammenhang mit einem Spannfutter auftretenden Probleme, wie zum Beispiel Walkarbeit zwischen Werkzeug und Spannfutter, Taumeln und Vibration. Wie weiter unten näher erläutert wird mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug auch eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit erreicht, insbesondere aufgrund einer verbesserten Ausrichtung des Werkzeugs relativ zu der Werkzeugbefestigungsvorrichtung.
Die Ausgestaltung der wenigstens einen Kraftaufnahmeeinrichtung erlaubt eine kompakte Bauform des Werkzeugs selbst und reduziert damit auch den bei Verwendung benötigten Raum. Indem Kräfte zur Befestigung des Werkzeugs an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung nicht in Werkzeuglängsrichtung aufgebracht werden, können entsprechende krafterzeugende Komponenten in der Werkzeugbefestigungsvorrichtung oder diesem nachgeordnet vermieden werden. Der bei Verwendung in Werkzeuglängsrichtung erforderliche Raum kann so reduziert werden.
Um das Werkzeug an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung zu befestigen, kann eine Kraft auf den Befestigungsansatz ausgeübt werden, die nicht in Werkzeuglängsrichtung wirkt. Die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung wandelt diese Kraft so um, dass sich eine in Werkzeuglängsrichtung wirkende Kraft ergibt, die zur Werkzeugbefestigung die Anlagefläche des Befestigungsansatzes in Richtung auf den Werkzeuganlagebereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung drängt. Verglichen mit Ansätzen, bei denen ein Werkzeug an einer Werk zeugbefestigungsvorrichtung zum Beispiel durch senkrecht zur Werkzeuglängsachse wirkende Kräfte befestigt wird, sorgt die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung in Werkzeuglängsrichtung wirkende Befestigungskräfte für eine sicherere Befestigung des Werkzeugs. Ein "Herausrutschen" des Werkzeugs beispielsweise aus einer von der Werkzeugbefestigungsvorrichtung bereitgestellt oder mit diesem verwendeten Klemmeinrichtung kann verhindert werden.
Auf herkömmliche Weise wird ein Werkzeug unter Verwendung von quer zur Werkzeuglängsachse wirkenden Klemmkräften befestigt (beispielsweise mittels eines Spannfutters). Dies erfordert verglichen mit bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ausreichenden Kräften höhere Kräfte, die zu Beschädigungen der üblicherweise hierfür verwendeten Werkzeugschäfte führen können. Ferner sind bei quer zur Werkzeuglängsachse wirkenden Klemmkräften im Allgemeinen die klemmenden und geklemmten Flächen so dimensioniert, dass ein sicherer Reibschluss erreicht wird. Die damit verbundene platzraubenden langen Werkzeugschäften und großflächigen Klemmflächen werden durch den erfindungsgemäßen Ansatz vermieden.
Vorzugsweise ist der Befestigungsansatz in Richtung der Werkzeuglängsachse betrachtet "breiter als länger". Mit anderen Worten, der Befestigungsansatz kann vorzugsweise quer zur Werkzeuglängsachse eine maximale Abmessung aufweisen, die größer als die maximale Abmessung des Befestigungsansatzes in Richtung der Werkzeuglängsachse ist. So kann der Befestigungsansatz beispielsweise die Form eines im Verhältnis zur Länge kurzen Zylinders oder Ausnehmung aufweisen.
Bei einer Ausführungsform ist der Befestigungsansatz im Querschnitt quer zur Längsachse des Werkzeugs betrachtet kreisförmig, ringförmig oder mehreckig. Der Befestigungsansatz kann ferner einen kreisförmigen Außenumfang und/oder einen mehreckigen Innenumfang oder einen mehreckigen Außenumfang und/oder einen kreisförmigen Innenumfang aufweisen.
Bei einer Ausführungsform ist der Querschnitt des Befestigungsansatzes für im Wesentlichen alle Schnitte quer zur Längsachse des Werkzeugs im Wesentlichen gleich. Ein Beispiel für diese Ausführungsform ist ein voll- oder hohlzylinderförmiger Befestigungsansatz oder ein Befestigungsansatz in Form einer im Schnitt quer zur Werkzeuglängsachse kreisförmigen Ausnehmung.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Querschnitt des Befestigungsansatzes für Schnitte quer zur Längsachse des Werkzeugs größer, je weiter der Schnitt von der Werkzeugbasis entfernt ist. Ein Beispiel für diese Ausführungsform ist ein Befestigungsansatz in Form einer hohlkegelförmigen oder hohlkegelstumpfförmigen Ausnehmung, deren Kegelspitze bzw. Kegelstumpfende zu der Werkzeugbasis weisen.
Bei einer dazu alternativen Ausführungsform ist der Querschnitt des Befestigungsansatzes für Schnitte quer zur Werkzeuglängsachse kleiner, je weiter der Schnitt von der Werkzeugbasis entfernt ist. Beispiele für diese Ausführungsform umfasst kegelförmige oder kegelstumpfförmige Ansätze, deren Kegelspitze bzw. Kegelstumpfende von dem Werkzeug weg weisen.
Vorzugsweise ist der Befestigungsansatz so ausgeführt, dass er in einer Aufnahme der Werkzeugbefestigungsvorrichtung angeordnet werden kann, die bei Verwendung herkömmlicher Werkzeuge zur Aufnahme eines Spannfutters dient. Hier kann der Befestigungsansatz so ausgeführt sein, dass Mittel, die zur Befestigung eines Spannfutters vorgesehen sind, zur Befestigung des erfindungsgemäßen Werkzeugs verwendet werden können.
Der Befestigungsansatz kann die Form eines Vollzylinders, eines Kegels oder eines Kegelstumpfs, die vorzugsweise zur Anordnung in einer Aufnahme der Werkzeugbefestigungsvorrichtung vorgesehen sind, oder eines Hohlzylinders, eines Zylindermantels, einer hohlkegelförmigen Ausnehmung oder einer hohlkegelstumpfförmigen Ausnehmung aufweisen, die zur Aufnahme eines komplementär ausgeformten, sich von der Werkzeugbefestigungsvorrichtung erstreckenden Bereichs vorgesehen sind.
Die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung kann eine Aufnahme aufweisen, die sich unter einem zweiten Winkel zur Werkzeuglängsachse erstreckt. Bei einem vollzylinderförmigen, hohlzylinderförmigen, kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Befestigungsansatz kann die Aufnahme eine sich vom Außenumfang in das Material des Befestigungsansatzes nach innen erstreckende Bohrung, Sackloch und dergleichen sein. Ferner ist es vorgesehen, bei solchen Befestigungsansätzen eine sich vollständig durch den Befestigungsansatz in radialer Richtung erstreckende Bohrung oder Durchgangsloch zu verwenden; dabei können an gegenüberliegenden Seiten des Außenumfangs des Befestigungsansatzes endende Bereiche einer solchen durchgehenden Ausnehmung jeweils einer Kraftaufnahmeeinrichtung zugeordnet sein. Wenn der Befestigungsansatz ein Hohlzylinder, ein Zylindermantel, eine hohlkegelförmige Ausnehmung oder eine hohlkegelstumpfförmige Ausnehmung umfasst, kann die Aufnahme durch eine durchgehende Ausnehmung, Durchgangsbohrung und dergleichen gebildet sein, die sich von einem Außenumfang des Befestigungsansatzes zu dem inneren freien Raum erstreckt.
Der erste Winkel, unter dem es vorgesehen ist, die oben definierte Kraft aufzunehmen, kann dem zweiten Winkel entsprechen, unter dem sich die Aufnahme zur Werkzeuglängsachse erstreckt. Alternativ können sich die ersten und zweiten Winkel unterscheiden.
Vorzugsweise beträgt der zweite Winkel 90°, insbesondere dann, wenn die ersten Winkel und zweiten Winkel gleich sind.
Vorzugsweise umfasst die Aufnahme eine Gewindebohrung. Die Gewindebohrung kann beispielsweise verwendet werden, um Madenschrauben, die zur Befestigung eines Spannfutters in der Aufnahme der Werkzeugbefestigungsvorrichtung vorgesehen sind, zu verwenden, um das erfindungsgemäße Werkzeug an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung zu befestigen.
Abhängig von der verwendeten Werkzeugbefestigungsvorrichtung kann es vorteilhaft sein, wenn die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung jeweils ein Element mit einem Außengewinde umfasst. Beispiele für ein solches Element umfassen Schrauben, Madenschrauben, etc. Mittels des Elements mit Außengewinde kann die oben beschriebene, in Richtung auf die Werkzeuglängsachse gerichtete Kraft erzeugt werden, indem das Element entweder in Richtung auf die Werkzeuglängsachse zu oder von dieser weg geschraubt wird.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung bereit, die eine Werkzeugbefestigungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine für drehantreibbare Werkzeuge und das erfindungsgemäße Werkzeug umfasst.
Vorzugsweise umfasst die Werkzeugbefestigungsvorrichtung einen Befestigungsbereich, der zur Wirkverbindung mit dem Befestigungsansatz des Werkzeugs ausgelegt ist, insbesondere um das Werkzeug an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung zu sichern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Werkzeugbefestigungsvorrichtung eines, an der ein herkömmliches Werkzeug unter Verwendung eines Spannfutters befestigt werden kann und einen entsprechend geformten Befestigungsbereich aufweist.
Bevorzugte Ausführungsformen des Befestigungsbereichs können als komplementär zu den oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen des Befestigungsansatzes des Werkzeugs bezeichnet werden.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Werkzeugbefestigungsvorrichtung ein sogenanntes Aggregat für eine Werkzeugmaschine oder eine Werkzeughalterung oder -befestigung ist, die im Wesentlichen unmittelbar, insbesondere ohne Verwendung einer Spindel mit dem Motor und/oder der Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine verbunden ist.
Weitere Ausführungsformen sind in den unabhängigen Ansprüchen angegeben und im Folgenden näher beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindungsbereichen von Werkzeug und Aggregat,
3 eine schematische Teilquerschnittsansicht der Ausführungsform von 1,
4 eine zu der Ausführungsform von 3 komplementärer Ausführungsform,
5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
6 eine zu der Ausführungsform von 4 komplementäre Ausführungsform,
7 eine schematische Darstellung von bei der Erfindung vorgesehenen Mitteln zum Ausrichten von Werkzeug und Aggregat, und
8 schematische Darstellungen von bei der Erfindung vorgesehenen Querschnittsformen.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Im Folgenden wird zur Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen auf eine Werkzeugbefestigungsvorrichtung in Form eines Aggregats für eine Werkzeugmaschine Bezug genommen. Die folgenden Ausführungen gelten entsprechend für alle weiteren, eingangs erläuterten Werkzeugbefestigungsvorrichtungen, auf die im Folgenden nicht explizit verwiesen wird.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform mit einem im Ganzen mit 2 bezeichneten Aggregat und einem im Ganzen mit 4 bezeichneten Werkzeug. Das Aggregat 2 kann abgesehen von den folgenden Ausführungen mit einem herkömmlichen Aggregat für eine Werkzeugmaschine zur Holz-, Aluminium und/oder Kunststoffbearbeitung verglichen werden.
Zur Befestigung des Aggregats 2 an der Werkzeugmaschine ist ein Kegelstumpf 6 vorhanden, der in einer entsprechend gestalteten Spindel der Werkzeugmaschine gesichert werden kann. Das Aggregat 2 weist eine Tastglocke 8 auf, die mittels Schrauben 10 oder dergleichen an einem Befestigungsflansch 12 des Aggregats abnehmbar befestigt ist. Die Tastglocke 8 ist in Längsrichtung 14 der gezeigten Anordnung elastisch längenvariabel, um Ungleichmäßigkeiten einer zu bearbeitenden Fläche auszugleichen.
Das Aggregat weist eine im Wesentlichen kreisförmige Ausnehmung 16 auf. Die Ausnehmung 16 ist durch einen ringförmigen Ansatz 18 bezüglich der Längsachse 14 seitlich begrenzt. In Längsrichtung 14 ist die Ausnehmung 16 durch eine Fläche 20 begrenzt.
Der ringförmige Ansatz 18 weist Gewindebohrungen 22 auf, in die Elemente mit Außengewinde (z.B. Madenschrauben 24) eingeschraubt werden können.
Das Werkzeug 4 weist einen Werkzeugkopf 26 mit nicht bezeichneten Schneiden auf. Den Schneiden des Werkzeugkopfs 26 gegenüberliegend ist eine Werkzeugbasis 28 vorhanden. Von der Werkzeugbasis 28 erstreckt sich ein Befestigungsansatz 30. Die Grenze zwischen der Werkzeugbasis 28 und dem Befestigungsansatz 30 ist in 1 durch die Linie 32 angedeutet.
Der Befestigungsansatz 30 ist im Querschnitt quer zur Längsachse 14 im Wesentlichen konstant kreisförmig. Daher kann der hier gezeigte Befestigungsansatz 30 als zylinderförmig bezeichnet werden. Ausgehend von dem Außenumfang (nicht bezeichnet) des Befestigungsansatzes 30 erstrecken sich Ausnehmungen 34 in den Befestigungsansatz 30 hinein. Die Ausnehmungen 34 sind so geformt, dass sie die zur Längsachse 14 weisenden Enden der Elemente 24 aufnehmen können. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Ausnehmungen 34 aufgrund der hier vorgesehenen Madenschrauben 24 kegelstumpfförmig oder trichterförmig.
Die Ausnehmungen 34 sind in Außenumfangsrichtung des Befestigungsansatzes 30 so angeordnet, dass bei entsprechender Ausrichtung von Aggregat 2 und Werkzeug 4 wenigstens ein Element 24 ausgehend von der entsprechenden Ausnehmung 22 in eine Ausnehmung 34 ragt bzw. beim Einschrauben in diese teilweise hinein bewegt werden kann. Vorteilhaferweise sind die Ausnehmungen 22 und 34 so angeordnet, dass es für jede mehrere oder Ausnehmung 24 eine zugeordnete Ausnehmung 34 (oder umgekehrt) gibt.
Mittels der Elemente 24 ist der Befestigungsansatz 30 und damit das Werkzeug 4 unmittelbar an dem Aggregat 2 drehsicherer befestigt. Auch Bewegungen des Aggregats 2 und des Werkzeugs 4 relativ zu einander in Längsrichtung 14 werden durch diese Befestigung vermieden. Die Befestigung des Werkzeugs 4 an dem Aggregat 2, insbesondere die Gestaltung der Ausnehmungen 22 und 34, sorgt ferner, wie im Folgenden beschrieben, für eine bezüglich der Mittellängsachse 40 winkelgenauen Ausrichtung des Werkzeugs 4.
Die Werkzeugbasis 28 weist an ihrem in 1 nach oben weisenden Ende eine Anlagefläche 36 auf. Bei der hier dargestellten Ausführungsform umgibt die Anlagefläche 36 den Befestigungsansatz 30 ringartig. Die vorteilhafterweise plane Anlagefläche 36 stützt sich im gezeigten zusammengebauten Zustand an einem Werkzeuganlagebereich 38 des Aggregats 2 ab. Der Werkzeuganlagebereich 38 ist bei der dargestellten Ausführungsform durch das in 1 nach unten weisende Ende des ringförmigen Ansatzes 18 bereitgestellt. Der Werkzeuganlagebereich 38 ist vorteilhafterweise ebenfalls plan.
Die Anlagefläche 36 und der Werkzeuganlagebereich 38 sorgen dafür, dass, wenn sie plan aneinander anliegen, eine winkelgenaue Anordnung von Aggregat 2 und Werkzeug 4 erreicht wird.
Die bezüglich der Längsachse 14 winkelgenaue Ausrichtung kann in erhöhtem Maß gewährleistet werden, wenn die Ausnehmungen 24 und 34 relativ zu einander in Längsrichtung 14 versetzt angeordnet sind. Unter einer versetzten Anordnung ist hierbei zu verstehen, dass der Abstand zwischen der Mittellängsachse 40 einer Ausnehmung 24 und dem Werkzeuganlagebereich 38 in Längsrichtung 14 größer als der Abstand zwischen der Mittellängsachse 42 einer entsprechenden Ausnehmung 34 und der Anlagefläche 36 ist. Vorteilhafterweise ist ein solcher Versatz für alle einander zugeordneten Ausnehmungen 22 und 34 vorhanden.
Um das Werkzeug 4 an dem Aggregat 2 zu befestigen, wird der Befestigungsansatz 30 in die Ausnehmung 16 eingebracht, so dass die Ausnehmungen 22 und 34, soweit vorgesehen, jeweils einander gegenüber liegen, aber aufgrund der bezüglich der Längsachse 14 versetzten Anordnung nur teilweise fluchten. Dann werden die Elemente 24 in die Ausnehmungen 22 (weiter) eingeschraubt, so dass die zur Längsachse 14 weisenden Enden der Elemente 24 in die Ausnehmungen 34 eintreten.
Aufgrund der versetzten Anordnung der Ausnehmung 22 und der Ausnehmung 34 relativ zu einander üben die in Richtung zur Längsachse 14 bewegten Elemente 24 Kräfte auf in 1 oben liegende Bereiche der Ausnehmungen 34 aus. Dies bewirkt, dass auf den Befestigungs ansatz 30 und damit auf das Werkzeug 4 Kräfte in Richtung der Längsachse 14 wirken, die den Befestigungsansatz 30 weiter in die Ausnehmung 16 ziehen. Dabei werden die Anlagefläche 36 und der Werkzeuganlagebereich 38 auf einander zu gedrängt, so dass diese im Wesentlichen vollständig plan kraftschlüssig aneinander anliegen. Dabei ist es möglich, dass, wie in 1 gezeigt, die Mittellängsachsen 40 und 42 der Ausnehmungen 22 bzw. 34 im zusammengebauten Zustand zusammen fallen.
Anstelle den Versatz der Ausnehmungen 22 und 34 relativ zu einander über deren Mittellängsachsen zu definieren, ist es vorgesehen, die Ausnehmungen 22 und 34 so zu versetzen, dass beim anfänglichen Einsetzen des Befestigungsansatzes 30 in die Ausnehmung 16 wenigstens Teile der in 1 oben liegenden Bereiche der Ausnehmungen 34 bezüglich in der Darstellung von 1 weiter unten liegen, als obere Bereiche der Ausnehmungen 22. Unabhängig davon, nach welchen Kriterien die Ausnehmungen 22 und 34 relativ zu einander versetzt sind, ist anzumerken, dass das gewünschte Ergebnis, die Anlagefläche 36 und den Werkzeug Anlagebereich aufeinander zu zu drängen, erreicht wird, wenn beim Einbringen der Elemente 24 Kräfte so in den Ausnehmungen 34 wirken, dass Kräfte erzeugt werden, die in Längsrichtung 14 auf das Aggregat 2 zu wirken.
Die Ausrichtung des Werkzeugs 4 bezüglich des Aggregats 2 derart, dass die Werkzeugmittellängsachse mit der Längsachse 14 zusammen fällt, wird durch die Ausgestaltung der Innenumfangsfläche des ringförmigen Ansatzes 18 und der Außenumfangsfläche des Befestigungsansatzes 30 erreicht. Vorteilhafterweise sind diese Flächen und der Innenumfang des ringförmigen Ansatzes 18 und der Außenumfang des Befestigungsansatzes 30 so gestaltet, dass Spiel zwischen dem ringförmigen Ansatz 18 und dem Befestigungsansatz 30 minimiert ist. Alternativ kann eine "leichte" Pressgenauigkeit vorgesehen sein.
Anstelle der in 1 gezeigten sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 14 erstreckenden Ausnehmungen 22 und 34 können die in 2A bis 2C gezeigten Varianten verwendet werden, bei denen sich die Ausnehmungen 22 und/oder 34 bezüglich der Längsachse 14 unter einem Winkel erstrecken.
3 zeigt eine schematische Teilansicht von 1, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Komponenten und dergleichen zu bezeichnen, deren Beschreibung hier nicht wiederholt wird.
3 zeigt den die Ausnehmung 16, den ringförmigen Ansatz 18 und die Fläche 20 umfassenden Bereich des Aggregats 2, der im Folgenden als Befestigungsbereich bezeichnet wird.
4 zeigt eine Ausführungsform, die als komplementär zu der Ausführungsform von 3 bezeichnet werden kann. Ausführungen unter Bezugnahme auf 1 bis 3 gelten hier entsprechend. Dies gilt insbesondere für im Folgenden beschriebene Bereiche, die verglichen mit 1 bis 3 komplementär gestaltet sind und bei denen auf vergleichbare Gestaltung von 1 bis 3 Bezug genommen wird. Daher werden weitere diesbezügliche Ausführungen nicht wiederholt.
Bei der Ausführungsform von 4 umfasst der Befestigungsbereich des Aggregats 2 einen zylinderförmigen Ansatz 44, der vergleichbar zu dem Befestigungsansatz 30 von 1 bis 3 gestaltet ist. Bei diesem Befestigungsbereich ist die Anlagefläche 38 vergleichbar zu der Anlagefläche 36 von 1 bis 3 als den Ansatz 44 ringförmig umgebende Fläche ausgestaltet.
Der Befestigungsansatz 30 gemäß 4 weist eine im Querschnitt zur Längsachse 14 kreisförmige Ausnehmung 46 auf, die vergleichbar zu der Ausnehmung 16 von 1 bis 3 gestaltet ist. Bei diesem Befestigungsansatz ist die Anlagefläche 36 an der in 4 oben liegenden Seite des Bereichs des Befestigungsansatzes 30 bereitgestellt, der die Ausnehmung 46 ringförmig umgibt.
In dem Ansatz 44 des Befestigensbereichs des Aggregats 2 sind Ausnehmungen 48 ausgebildet, die vergleichbar zu den Ausnehmungen 34 gemäß 1 bis 3 ausgeführt sein können. In dem die Ausnehmung 46 ringförmig umgebenden Bereich des Befestigungsansatzes 30 sind mit den Ausnehmungen 22 von 1 bis 3 vergleichbar ausführbare Ausnehmungen 50 vorgesehen.
Auch bei der Ausführungsform von 4 sind die Ausnehmungen 48 und 50 bezüglich der Längsachse 14 relativ zu einander versetzt, um, wie oben unter Bezugnahme auf 1 erläutet, die Anlagefläche 36 und den Werkzeuganlagebereich 38 auf einander hin zu drängen. Im Unterschied zu den Ausführungsformen zu 1 bis 3 sind die Ausnehmungen 48 und 50 aber hier so versetzt, dass der Abstand zwischen der Mittelängsachse einer Ausnehmung 48 und dem Werkzeuganlagebereich 38 in Längsrichtung 14 größer als der Abstand zwischen der Mittellängsachse einer entsprechenden Ausnehmungen 50 und der Anlagefläche 36 ist. Vorteilhafterweise ist ein solcher Versatz für alle einander zugeordneten Ausnehmungen 48 und 50 vorhanden. Dieser Versatz bewirkt, dass beim Einbringen der Elemente 24 in die Ausnehmungen 48 Kräfte auf in 4 unten liegende Bereiche der Ausnehmungen 48 wirken, die die Anlagefläche 36 und den Werkzeuganlagebereich 38 aufeinander zu drängen.
Die Ausführungsform von 5 unterscheidet sich von den Ausführungsformen von 1 bis 3 dadurch, dass der Befestigungsbereich kegelstumpfförmig ist und die Ausnehmung 16 hohlkegelstumpfförmig ist. Die Ausgestaltungen des Befestigungsbereichs 13 und der Ausnehmung 16 ermöglichen eine Selbstzentrierung des Werkzeugs 4 bezüglich der Längsachse 14. Ansonsten gelten die obigen Ausführungen bezüglich 1 bis 3 hier entsprechend.
6 zeigt eine Ausführungsform, die komplementär zu der Ausführungsform von 5 ist und sich von der Ausführungsform von 4 dadurch unterscheidet, dass der Ansatz 44 kegelstumpfförmig ist und die Ausnehmung 46 im Befestigungsansatz 30 hohlkegelstumpfförmig ist. Auch hier wird eine Selbstzentrierung des Werkzeugs 4 bezüglich der Längsachse 14 erreicht. Ansonsten gelten die obigen Ausführungen bezüglich 1 bis 4 hier entsprechend.
Um eine Ausrichtung der Ausnehmungen 22 und 34 relativ zu einander zu erleichtern, kann, wie in 7A schematisch veranschaulicht, in der Ausnehmung 16 ein nach innen ragender Steg oder Nase 52 vorgesehen sein. In dem Befestigungsansatz 30 ist eine beispielsweise schlitz- oder nutförmige, sich in Längsrichtung 14 erstreckende Ausnehmung 54 vorhanden. Der Steg 52 und die Ausnehmung 54 sind relativ zu den Ausnehmungen 22 und 34 so angeordnet, dass, wenn der Steg 52 in die Ausnehmung 54 eingreift, die Ausnehmungen 22 und 34 zu einander ausgerichtet sind. Bei den als komplementär bezeichneten Ausführungsformen von 4 und 6 ist es vorgesehen, wie in 7A gezeigt, die Ausnehmung 54 in dem Ansatz 44 des Aggregats 2 und den Steg 52 am Innenumfang des die Ausnehmung 46 ringförmig umgebenden Bereichs des Befestigungsansatzes 30 anzuordnen.
Anstelle der bei den Ausführungsformen von 1 bis 7 angenommenen kreisförmigen oder ringförmigen Querschnitten von miteinander zusammen wirkenden Bereichen des Aggregats 2 und des Werkzeugs 4 können mehreckige Querschnitte verwendet werden. Beispiele für mehreckige Querschnitte der Ausnehmung 16 und des Befestigungsansatzes 30 bzw. des Ansatzes 44 und des die Ausnehmung 46 umgebenden Bereichs des Befestigungsansatzes 30 sind in 8 gezeigt. Für Ausführungsformen mit der Ausnehmung 16 und dem Befestigungsansatz 30 sind in 8 Bezugszeichen ohne Klammern verwendet. Bezugszeichen mit Klammern beziehen sich auf Ausführungsformen mit dem Ansatz 44 und der Ausnehmung 46.

Claims

Drehantreibares Werkzeug mit: – einem Werkzeugkopf (26) zur Anordnung wenigstens einer Schneide, und – einer Werkzeugbasis (28) mit – einer Anlagefläche (36) zum Abstützen der Werkzeugs bei Verwendung an einem Werkzeuganlagebereich (38) einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) für eine Werkzeugmaschine und – einem sich von der Werkzeugbasis (28) erstreckenden Befestigungsansatz (30) zur unmittelbaren Befestigung an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2), wobei der Befestigungsansatz (30) – wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung (34, 50) aufweist, die jeweils ausgelegt ist, eine unter einem ersten Winkel zur Werkzeuglängsachse auf den Befestigungsansatz (30) ausgeübte Kraft so aufzunehmen, dass sich eine in Richtung der Werkzeuglängsachse gerichtete Kraft ergibt, die die Anlagefläche (36) in Richtung auf den Werkzeuganlagebereich (28) hin zu drängen vermag.
Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem der Befestigungsansatz (30) quer zur Werkzeuglängsachse eine maximale Abmessung hat, die größer als die maximale Abmessung des Befestigungsansatzes (30) in Werkzeuglängsrichtung ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Befestigungsansatz (30) im Querschnitt quer zur Werkzeuglängsachse – kreisförmig ist, – ringförmig ist, – mehreckig ist, – einen kreisförmigen Außenumfang und/oder einen mehreckigen Innenumfang aufweist, oder – einen mehreckigen Außenumfang und/oder einen kreisförmigen Innenumfang aufweist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Querschnitt des Befestigungsansatzes (30) quer zur Werkzeuglängsachse betrachtet in Richtung der Werkzeuglängsachse im Wesentlichen gleich ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Querschnitt des Befestigungsansatzes (30) quer zur Werkzeuglängsachse betrachtet in Richtung der Werkzeuglängsachse mit zunehmendem Abstand von der Werkzeugbasis (28) größer ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Querschnitt des Befestigungsansatzes (30) quer zur Werkzeuglängsachse betrachtet in Richtung der Werkzeuglängsachse mit zunehmendem Abstand von der Werkzeugbasis (28) kleiner ist.
Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Befestigungsansatz (30) zur Anordnung in einer zur Aufnahme eines Spannfutters vorgesehenen Aufnahme (16) der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) ausgelegt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Befestigungsansatz (30) einen Vollzylinder, einen Kegel oder einen Kegelstumpf zur Anordnung in einer Aufnahme (16) der Werkzeugbefestigungsvorrichtung umfasst.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Befestigungsansatz (30) einen Hohlzylinder, einen Zylindermantel, eine hohlkegelförmige Ausnehmung oder eine hohlkegelstumpfförmige Ausnehmung (46) zur Aufnahme eines komplementär ausgeformten sich von der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) erstreckende Bereichs (46) umfasst.
Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung (34, 50) jeweils eine sich unter einem zweiten Winkel zur Werkzeuglängsachse erstreckende Aufnahme umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 10, bei dem der erste Winkel und der zweite Winkel gleich sind.
Werkzeug nach Anspruch 10, bei dem der erste Winkel kleiner oder größer als der zweite Winkel ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem – der zweite Winkel 90° beträgt, – die Aufnahme eine äußere von der Werkzeugbasis (38) weg weisende Öffnung aufweist und der zweite Winkel in einem Bereich zwischen 30° und 60° liegt, oder – die Aufnahme eine äußere zu der Werkzeugbasis (36) weisende Öffnung aufweist und der zweite in einem Bereich zwischen 30° und 60° liegt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem die Aufnahme (34, 50) ein Gewindebohrung umfasst.
Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Kraftaufnahmeeinrichtung (34, 50) jeweils ein Element (24) mit einem Außengewinde umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 15, bei dem ein Schrauben des Elements (24) mit Außengewinde in Richtung auf die Werkzeuglängsachse zu die auf das Werkzeug ausgeübte Kraft nach Anspruch 1 bewirkt.
Werkzeug nach Anspruch 15, bei dem ein Schrauben des Elements (24) mit Außengewinde in Richtung von der Werkzeuglängsachse weg die auf das Werkzeug ausgeübte Kraft nach Anspruch 1 bewirkt.
Werkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, ausgelegt zur Verwendung mit einem Aggregat für eine Werkzeugmaschine oder mit einer mit dem Motor und/oder Abtriebswelle der Werkzeugmaschine verbundenen Werkzeughalterung.
Vorrichtung mit: – einer Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) für eine Werkzeugmaschine für drehantreibbare Werkzeuge und mit einem an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung befestigten Werkzeug (4) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) einen Befestigungsbereich zur Wirkverbindung mit dem Befestigungsansatz (30) des Werkzeugs aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der der Befestigungsbereich (46) der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) zur Aufnahme eines Spannfutters ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, bei der der Befestigungsbereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) im Querschnitt quer zu dessen Längsachse (14) – kreisförmig ist, – ringförmig ist, – mehreckig ist, – einen kreisförmigen Außenumfang und/oder einen mehreckigen Innenumfang aufweist, oder – einen mehreckigen Außenumfang und/oder einen kreisförmigen Innenumfang aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei der der Querschnitt des Befestigungsbereichs der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) quer zu dessen Längsachse (14) in Richtung der Längsachse (14) im Wesentlichen gleich ist.
Vorrichtung einem der Ansprüche 20 bis 23, bei der der Querschnitt des Befestigungsbereichs der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) quer zu dessen Längsachse (14) in Richtung der Längsachse (14) mit zunehmendem Abstand von einer Basis der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) größer ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei der der Querschnitt des Befestigungsbereichs der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) quer zur Längsachse (14) in Richtung der Längsachse mit zunehmendem Abstand von einer Basis der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) kleiner ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei der der Befestigungsbereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) einen Hohlzylinder, Zylindermantel, eine hohlkegelförmige Ausnehmung oder eine hohlkegelstumpfförmige Ausnehmung zur Aufnahme des Befestigungsansatzes (30) des Werkzeugs (4) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei der der Befestigungsbereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) einen Vollzylinder oder einen Kegelstumpf zur Anordnung in dem Befestigungsansatz (30) des Werkzeugs umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, bei der der Befestigungsbereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) wenigstens eine – Aufnahme (22, 48) aufweist, die sich bei an der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) angeordnetem Werkzeug (4) unter einem dritten Winkel zur Werkzeuglängsachse erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 28, bei der – das Werkzeug (4) wenigstens die Merkmale des Anspruchs 10 aufweist, und – die wenigstens eine Aufnahme (22, 48) des Befestigungsbereich der Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) und eine entsprechende der wenigstens einen Aufnahme (34, 50) des Befestigungsansatzes des Werkzeugs (4) bezüglich der Längsachse (14) relativ zueinander versetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der der dritte Winkel und der zweite Winkel gleich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, bei der die Werkzeugbefestigungsvorrichtung ein Aggregat für eine Werkzeugmaschine oder eine Werkzeughalterung oder Werkzeugbefestigung für einen Motor und/oder eine Abtriebswelle einer Werkzeugmaschine ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31, bei der die Werkzeugbefestigungsvorrichtung (2) eine Tastglocke (8) umfasst.