DE102009003455A1

DE102009003455A1 - Kupplung für Rotationswerkzeug

Info

Publication number: DE102009003455A1
Application number: DE102009003455A
Authority: DE
Inventors: Frank Johne; Wilhelm Wansing
Original assignee: Johne & Co Praez Swerkzeuge Gm; Johne & Co Prazisionswerkzeuge GmbH
Current assignee: Johne & Co Praez Swerkzeuge Gm; Johne & Co Prazisionswerkzeuge GmbH
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19
Also published as: DE112010000796B4; WO2010089405A1; DE112010000796A5

Abstract

Moderne Werkzeugkupplungen weisen eine radiale und axiale Verknüpfung auf. Die Kupplung zwischen Maschinen- und Werkzeugschaft erfolgt über eine Schraubverbindung. Eine bekannte Kupplung wird so verbessert, dass einerseits eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung erreicht werden und auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar sind. Die Lösung umfasst ein Werkzeug mit Kupplung für einen Maschinenschaft (1) und einen Werkzeugschaft (2), wobei der maschinenseitige Schaft (1) eine Hülse (12) mit zentraler Bohrung (13, 14, 16) hat zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes (2), die Hülse (12) einen inneren ersten Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt (16) mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) sowie einen planen Außenbord (18) aufweist. Der Werkzeugschaft kann nach Art eines Bajonetts im Maschinenschaft arretiert werden, wobei der Werkzeugschaft mit seinem planen Flansch gegen den planen Bord der Hülse gezogen wird und so eine stramme starre Einheit bildet, die hohen Drehmomentkräften standhält, die aus der Zerspanungsarbeit resultieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für ein Werkzeug mit einer Hülse am Maschinenschaft und einem komplementär ausgebildeten Werkzeugschaft.
Moderne Werkzeugkupplungen weisen eine radiale und axiale Verknüpfung auf.
Aus der Praxis ist eine Kupplung bekannt, bei der der Werkzeugschaft einen zylindrischen und einen ovalen Schaftteil hat. Der zylindrische Teil dient zur Zentrierung in einer als Hülse gestalteten Aufnahme am maschinenseitigen Schaft. Der ovale Teil sichert den eingeführten Werkzeugschaft formschlüssig gegen Verdrehung und wirkt so als Mitnehmer zur Übertragung des Drehmomentes. Zur axialen Verspannung dienen zwei diametral quer zur Längsachse des Werkzeugs, dessen zylindrischen Werkzeugschaft fixierende, die Hülse von außen durchgreifende Spannschrauben.
Gelegentlich können mit dieser Kupplung Probleme auftreten, wenn beispielsweise bei einem Fräswerkzeug im Einsatz hohe Drehmomente zu einem Axialversatz des Werkzeugs führen, da die Gewindestiftverbindung allein nicht genügend Kräfte aufnehmen oder übertragen kann.
Außerdem können nur speziell gestaltete Werkzeugschäfte verwendet werden, nicht jedoch häufig anzutreffende Werkzeugschäfte mit Schraubanschluss, die bei den Unternehmen vorrätig sind.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine verbesserte Kupplung vorzuschlagen, mit der eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung erreicht werden und auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar sind.
Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfasst.
Die Lösung umfasst ein Werkzeug mit Kupplung für einen Maschinenschaft und einen Werkzeugschaft, wobei der maschinenseitige Schaft eine Hülse mit zentraler Bohrung hat zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes, die Hülse einen inneren ersten Abschnitt zur Zentrierung des Werkzeugschaftes und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen oder 60° bis 120°, vorzugsweise 90°-Spitzverzahnungen sowie einen planen Außenbord aufweist. Der Werkzeugschaft kann also nach Art eines Bajonetts in dem Maschinenschaft arretiert werden, allerdings wird der Werkzeugschaft dabei mit seinem planen Flansch gegen den planen Bord der Hülse gezogen und bildet so eine stramme starre Einheit, die hohen Drehmomentkräften standhält, die aus der Zerspanungsarbeit resultieren.
In einer ersten Variante hat der Werkzeugschaft endseitig einen Zentrierungsabschnitt und daran anschließend einen ovalen Abschnitt mit zwei diametral angeordneten Segmenten mit trapezförmigen Zähnen. Dieser erfindungsgemäße Schaft kooperiert perfekt mit der komplementär ausgestalteten Hülse.
Zur Unterstützung des festen Sitzes des Werkzeugschafts in der Kupplung hat der erste innere Abschnitt der Hülse am Maschinenschaft zwei quer zur Werkzeuglängsachse, geringfügig versetzt diametral angeordnete Gewindebohrungen für Spannschrauben, die manuell angezogen werden können.
Damit auch ältere Werkzeuge in Kooperation mit dem erfindungsgemäßen Maschinenschaft verwendbar sind, weist sein erster innerer Abschnitt der Hülse auch ein Gewinde zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes der Bauart mit Gewindeende auf.
Die erfindungsgemäße Kupplung für Rotationswerkzeuge ermöglicht eine sicherere, leicht lösbare Axialverspannung sowie eine sichere Schneidenorientierung und es sind auch Werkzeuge mit Schraubanschluss verwendbar.
Die Erfindung mit ihren Ausprägungen, Vorteilen und Details wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Maschinenschaft eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht mit einer Hülse einer Kupplung im Teilschnitt;
2 das Ende eines zum Maschinenschaft gemäß 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht;
3 einen Schnitt durch eine Kupplung mit in den Maschinenschaft eingebrachtem Werkzeugschaft;
4 eine Übersichtsdarstellung von Maschinenschaft, Werkzeugschaft und einem Schraubverbindungselement.
1 zeigt einen Maschinenschaft eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht mit einer Hülse einer Kupplung im Teilschnitt zur Aufnahme von Systemkomponenten. Der Maschinenschaft 1 weist einen kegelförmigen Zapfen 10 für die Aufnahme in eine Maschinenspindel einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine auf.
Mittels einer nicht gezeigten Kupplungszange, die in die Nut 11 eingreift, wird das Werkzeug in die Maschine gesteckt. Eine im Schnitt gezeigte Hülse 12 ist als Kupplung für die Aufnahme des Endes (2) eines Werkzeugschaftes 2 oder eines anderen Systemteils ausgebildet. Die zentrale Bohrung 26 in der Hülse 12 hat mehrere Abschnitte und wird zur Zufuhr von Kühlflüssigkeit zum Werkzeug von der Werkzeugmaschine her in den Werkzeugschaft 2 fortgeführt. Der hohle Abschnitt 13 weist ein Innengewinde auf und dient im Zusammenwirken mit dem planen Bord 18 und dem zylindrische Abschnitt 14 der sicheren Aufnahme eines entsprechend gestalteten Kupplungsschaftes von Schraubverbindungselementen 3. Der zylindrische Abschnitt 14 zentriert den Werkzeugschaft 2. Durch Gewindebohrung 15 kann eine nicht gezeigte Spannschraube von außen in ein Sackloch 25 am Werkzeugschaft 2 greifen und diesen axial und teils radial fixieren.
Abschnitt 16 nimmt einen ovalen Teil des Werkzeugschaftes (2) auf. In den Abschnitt 16 sind an zueinander diametralen Sektoren schräge Rampen 17 nach Art eines Teils eines Gewindeganges eingearbeitet. Der stirnseitige Rand der Hülse 12 weist einen planen Bord 18 auf.
In 2 erkennt man das Ende eines zum Maschinenschaft 1 gemäß 1 komplementär geformten Werkzeugschaftes 2 eines erfinderischen Werkzeugs in perspektivischer Sicht. Der Werkzeugkopf mit dem einstückig mit dem Ende verbundenen Fräsers ist nicht dargestellt. Das Ende des Schaftes 2 weist mehrere Abschnitte auf. Ein Zentrierungsabschnitt 21 ist passgenau für das Einsetzen in den zylindrischen Abschnitt 14 der Hülse 12 gestaltet. Der ovale Abschnitt 22 kann in den Abschnitt 16 eingesetzt und dort durch Drehen des Endes verriegelt werden, wobei die trapezförmigen Zähne 23 in die schrägen Rampen 17 bzw. das Gewindeteil einer Spitzverzahnung eingreifen. Zugleich wird dadurch der Flansch 24 des Werkzeugschafts 2 gegen den planen Bord 18 der Hülse 12 gezogen. Somit erzeugt die Kupplung eine sehr steife Kopplung zwischen Werkzeugschaft 2 und Maschinenschaft 1., die auch hohe Drehmomenten, resultiert aus der Zerspannungsarbeit, z. B. eines Fräsers. Bei Überschreitung der durch die Spannschrauben 19 erzeugten Vorspannkraft tritt eine weitere Zunahme der axialen Verspannung durch die o. g. Drehmomente durch das Werkzeug auf. Die Kupplung kann sich weder axial noch radial lockern.
3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung mit in den Maschinenschaft 1 eingebrachtem Werkzeugschaft 2 quer zur Längsachse des Werkzeugs im Abschnitt 22 des Werkzeugschafts bzw. Abschnitt 16 der Hülse 12, nach Einsetzen des Werkzeugschafts 2 gemäß 2 in die Hülse 12 des Maschinenschafts 1 gemäß 1.
Deutlich zu sehen ist in der schematischen Skizze, wie die Zähne 23 in den Teil-Gewindegang 17 eingreifen. Die Anordnung der Spannschrauben 19 ist nicht genau diametral; sie haben zueinander einen Versatz A und unterstützen so das verdrehen des ovalen Abschnitts 22 bzw. das Eindrehen der Zähne 23 in den Bereich der Rampen 17.
Die Übersichtsdarstellung nach 4 stellt die Kupplungsmöglichkeiten von Maschinenschaft 1, Werkzeugschaft 2 und einem Schraubverbindungselement 3 dar.

1: Maschinenschaft
2: Werkzeugschaft
3: Schraubverbindungselement
10: kegelförmiger Zapfen
11: Nut
12: Hülse
13: hohler Abschnitt mit Innengewinde
14: zylindrischer Abschnitt
15: Gewindebohrung
16: Abschnitt zur Aufnahme des ovalen Teils von 2
17: schräge Rampen
18: planer Bord
19: Spannschrauben
21: Zentrierungsabschnitt
22: ovaler Abschnitt
23: trapezförmige Zähne
24: Flansch
25: Sackloch
26: zentrale Bohrung

Claims

Werkzeug mit einer Kupplung für einen Maschinenschaft (1) mit einem Werkzeugschaft (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenschaft (1) eine Hülse (12) mit zentraler Bohrung (13, 14, 16) hat zur Aufnahme eines komplementären Endes des Werkzeugschaftes (2), die Hülse (12) einen inneren ersten Abschnitt (14) zur Zentrierung des Werkzeugschaftes (2) und einen zweiten auswärts gelegenen Abschnitt (16) mit diametralen Sektoren mit eingelassenen schrägen Rampen (17) sowie einen planen Außenbord (18) aufweist.
Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der schrägen Rampen (17) 60° bis 120°-Spitzverzahnungen angeordnet sind.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugschaft (2) endseitig einen Zentrierungsabschnitt (21) und daran anschließend einen ovalen Abschnitt (22) mit zwei diametral angeordneten Segmenten mit trapezförmigen Zähnen (23) aufweist.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste innere Abschnitt (14) zwei quer zur Werkzeuglängsachse, geringfügig zur Diametralen versetzt angeordnete Gewindebohrungen (15) für Spannschrauben (19) aufweist.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste innere Abschnitt (14) ein Gewinde zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes aufweist.
Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der plane Bord (18), der zylindrische Abschnitt (14) und der hohle Abschnitt mit Innengewinde (13) so ausgestaltet sind, dass auch ein entsprechend gestalteter Kupplungsschaft (3) sicher aufgenommen werden kann.