DE19641664C2 - Halter zum Befestigen eines spanabhebenden Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halter zum Befestigen eines spanabhebenden Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Halter werden auch als Ausgleichshalter be­ zeichnet. Sie dienen dazu, das Werkzeug sehr exakt auf die Spindelachse auszurichten. Eine sehr exakte Ausrichtung ist die Voraussetzung dafür, mit hohen Schnittgeschwindigkeiten qualitativ hochwertige Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.

Dies gilt insbesondere dann, wenn mit sogenannten Pen­ delhaltern (DE 40 19 671 C2) gearbeitet wird, bei denen der werkzeugseitige Halterteil nochmals unterteilt ist, um dem Werkzeug die Möglichkeit zu geben, einen begrenzten radialen und/oder Winkelversatz zu kompensieren. Vom Maß dieses kompensierbaren Versatzes hängt die erzielbare Schnittge­ schwindigkeit ab. Man ist daher bestrebt, dieses Maß durch exakte Voreinstellung des Werkzeugs gering zu halten, um im Bereich hoher Schnittgeschwindigkeiten arbeiten zu können.

Die Justiereinrichtung kann aus einem Ring bestehen, der drehbar auf dem einen Halterteil gelagert ist und mit einer Stellschraube am anderen Halterteil angreift. Durch Drehen des Ringes und anschließende Betätigung der Stellschraube kann eine Justierung des werkzeugseitigen Halterteils rela­ tiv zum maschinenseitigen Halterteil vorgenommen werden, wo­ bei die jeweilige Justierrichtung von einer am Werkzeug an­ greifenden Meßuhr angezeigt wird. Sobald das Werkzeug zen­ triert ist, wird der werkzeugseitige Halterteil relativ zum maschinenseitigen Halterteil arretiert. Hierzu dienen Schrauben, die von der werkzeugseitigen Stirnfläche des werkzeugseitigen Halterteils aus zugänglich sind.

Wird mit umlaufendem Werkzeug gearbeitet, so läßt sich diese Art der Justierung relativ problemlos durchführen. Der Ring mit der Stellschraube wird in einer Position festgehal­ ten, in der die Stellschraube ohne weiteres zugänglich ist. Handelt es sich jedoch um Drehmaschinen, bei denen das Werk­ zeug stationär gehalten wird, so muß der Justierring mit der Stellschraube schrittweise um das Werkzeug gedreht werden, wobei die Stellschraube häufig nur unter großen Schwierig­ keiten zugänglich ist.

Ferner ist es aus der DE 41 27 770 A1 bekannt, die Ver­ stellung und Arretierung des werkzeugseitigen Halterteils relativ zum maschinenseitigen Halterteil über eine Mehrzahl von radialen Stellschrauben vorzunehmen, die im maschinen­ seitigen Halterteil angeordnet sind und auf den werkzeugsei­ tigen Halterteil einwirken. Auch hier ist der Einstellvor­ gang mit Schwierigkeiten verbunden, und zwar insbesondere dann, wenn das Werkzeug stationär gehalten wird.

Schließlich beschreibt die GB 2 110 127 A eine Vorrich­ tung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, abgesehen davon, daß es sich nicht um einen Werkzeughalter handelt, sondern um ein Spannfutter zum Ein­ spannen von Werkstücken auf einer Drehbank. Die Exzenterele­ mente sind im maschinenseitigen Halterteil gelagert und wer­ den mittels eines Stiftes verstellt, der in radial zugängli­ che Öffnungen der Exzenterelemente eingeführt werden muß. Zur Begrenzung der Drehbewegung dient jeweils ein Anschlag­ stift, der am maschinenseitigen Halterteil zur Anlage kommt. Insbesondere dann, wenn das bekannte Spannfutter stationär gehalten wird, ergeben sich beim Justieren die bereits geschilderten Schwierigkeiten, resultierend aus der begrenzten Zugänglichkeit der Exzenterelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich problemlos justieren läßt, und zwar unabhängig davon, ob mit stationä­ rem oder umlaufendem Werkzeug gearbeitet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Hal­ ter erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.

Die Zugänglichkeit der Exzenterelemente ist also unab­ hängig davon gewährleistet, ob der Halter verdreht werden kann oder ob er stationär gehalten wird. Die Justierung erfolgt von der werkzeugseitigen Stirnfläche aus, wobei die Exzenterelemente verstellt werden und dabei radiale Kraft­ komponenten zwischen den beiden Halterteilen erzeugen. Da ein Kreis durch drei Punkte definiert ist, läßt sich die Justierung mit drei Exzenterelementen in der zugehörigen Ringnut vornehmen. Allerdings ist auch der Einsatz einer größeren Anzahl von Exzenterelementen denkbar. In aller Regel wird man die Anordnung symmetrisch treffen. Die Exzenter sind achsparallel ausgerichtet und erzeugen bei ihrer Ver­ drehung reine achssenkrechte Kraftkomponenten.

Da die Breite der Ringnut dem Durchmesser der Exzenter zuzüglich eines Bruchteils von deren Hub entspricht, ist jeder Exzenter in der einen wie in der anderen Drehrichtung lediglich über einen begrenzten Winkelbereich drehbar, wobei er eine Verstellung in beiden radialen Richtungen bewirken kann. Dementsprechend besteht auch die bevorzugte Möglich­ keit, zwei in einem Winkelabstand von 90° zueinander ange­ ordnete Exzenterelemente vorzusehen. Mit diesen beiden Exzenterelementen kann der gesamte Justierbereich abgedeckt werden. Ohne Frage besteht allerdings auch hier die Möglich­ keit, mit einer größeren Anzahl, beispielsweise mit vier symmetrisch zueinander angeordneten Exzenterelementen zu ar­ beiten. Übersteigt die Breite der Ringnut die Summe aus Exzenterdurchmesser und Exzenterhub, so ist eine Verstellung jeweils lediglich in der einen oder der anderen Richtung möglich. Hier genügt eine Mindestanzahl von drei Exzentern.

Die Exzenterelemente können als reine Drehelemente aus­ gebildet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, sie als Schrauben auszubilden und in entsprechenden Gewindeboh­ rungen anzuordnen. Dies ist herstellungstechnisch besonders einfach. Die geringfügige Axialbewegung der Schrauben ist unproblematisch, da nur kleine Drehbewegungen ausgeführt werden müssen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Halter nach einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in geringfügig abgewandelter Ausführungsform;

Fig. 3 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 die Anwendung der Erfindung auf einen abgewan­ delten Halter;

Fig. 4 in einer Darstellung entsprechend Fig. 2 ei­ ne weitere abgewandelte Ausführungsform;

Fig. 5 eine schematische Stirnansicht der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Anordnung entsprechend Fig. 5 in voll­ ständiger Darstellung;

Fig. 7 in einer Darstellung entsprechend Fig. 6 ein weiterhin abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Der Halter nach Fig. 1 weist einen maschinenseitigen Halterteil 1 sowie einen werkzeugseitigen Halterteil 2 auf. Die beiden Halterteile sind über Schrauben 3 fest miteinan­ der verbunden.

Nach dem Lösen der Schrauben 3 kann der werkzeugseitige Halterteil 2 relativ zum maschinenseitigen Halterteil 1 ver­ stellt werden, um das Werkzeug auf die Spindelachse auszu­ richten. Hierzu dient ein Exzenterelement 4, das im werk­ zeugseitigen Halterteil 2 angeordnet ist und mit einer Ring­ nut 5 des maschinenseitigen Halterteils 1 zusammenwirkt.

Wie deutlicher aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Exzente­ relement 4 als Schraube ausgebildet und in eine zugehörige Gewindebohrung des werkzeugseitigen Halterteils 2 einge­ schraubt. Es greift mit einem Exzenter 6 in die Ringnut 5 des maschinenseitigen Halterteils 1 ein. Auf diese Weise wird eine radiale Kraft zwischen den beiden Halterteilen wirksam, woraus sich die angestrebte Justierung ergibt.

Insgesamt sind drei Exzenterelemente 4 symmetrisch ver­ teilt rund um die Achse der beiden Halterteile angeordnet. Durch Verstellung in die drei zugehörigen Radialrichtungen läßt sich die gewünschte Feinjustierung des Werkzeugs erzie­ len, wobei der Justiervorgang von einer Meßuhr überwacht wird.

Handelt es sich um eine Drehmaschine, so wird die Meßuhr um das Werkzeug herumgeführt. Läuft hingegen das Werkzeug um, so kann die Meßuhr stationär gehalten werden, während das Werkzeug Schritt für Schritt gedreht wird. In jedem Falle sind die Exzenterelemente 4 von der werkzeugseitigen Stirnfläche des werkzeugseitigen Halterteils 2 aus frei zu­ gänglich. Nach Beendigung des Justiervorganges werden die beiden Halterteile 1 und 2 gegeneinander arretiert, und zwar durch Anziehen der Schrauben 3.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Pen­ delhalter, wie er beispielsweise in der DE 40 19 671 C2 be­ schrieben ist. Der werkzeugseitige Halterteil 2 ist hier nochmals in die Teile 2' und 2" unterteilt, wobei sich der Teil 2" gegenüber dem Teil 2' automatisch verstellen kann, und zwar sowohl in radialer Richtung als auch in Winkelaus­ richtung. Das Werkzeug, das zur Bearbeitung einer Bohrung dient, paßt sich also an deren Lage und Winkelausrichtung an und kompensiert entsprechende Ausrichtfehler. Je geringfügi­ ger die Kompensationsbewegungen sind, desto höher kann die Schnittgeschwindigkeit unter Erzielung optimaler Bearbei­ tungsqualität gewählt werden. Gerade bei Pendelhaltern ist es also von wesentlicher Bedeutung, in einfacher Weise eine exakte Voreinstellung des Werkzeugs zu gewährleisten, wie dies nach der Erfindung ermöglicht wird.

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß das Exzenterelement 4 auch hier als Schraube ausgebildet und in eine entsprechende Gewindebohrung des werkzeugseitigen Halterteils 2 einge­ schraubt ist. Der Exzenter 6, der in die Ringnut 5 des maschinenseitigen Halterteils 1 eingreift, besteht aus einem exzentrischen Zapfen 7, der von einer Gleithülse 8 umgeben ist.

Die Geometrie des Eingriffs ergibt sich insbesondere aus Fig. 5. Der Exzenter 6 hat einen Durchmesser d und einen exzentrischen Hub e, wobei die Breite der Ringnut 5 größer als d, aber kleiner als d + e gewählt ist. Je nach Drehrich­ tung des Exzenterelements, greift also der Exzenter 6 entwe­ der an der radial inneren oder an der radial äußeren Fläche der Ringnut 5 an. Es ist also eine Verstellung sowohl radial einwärts als auch radial auswärts möglich.

Im Ergebnis führt dies dazu, daß, wie in Fig. 6 gezeigt, lediglich zwei im Winkelabstand von 90° angeordnete Exzen­ terelemente 4 erforderlich sind, um den gesamten Justierbe­ reich abzudecken.

Eine Anordnung mit drei Exzenterelementen 4 ist glei­ chermaßen möglich, siehe Fig. 7.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmög­ lichkeiten gegeben. So kann auf die Gleithülse 8 nach Fig. 4 verzichtet werden. Die Exzenterelemente sind bei allen gezeigten Ausführungsformen in achsparalleler Orientierung dargestellt. Abweichend hiervon können sie auch gegen die Halterachse geneigt sein, wobei allerdings als Forderung erhalten bleibt, daß sie von der werkzeugseitigen Stirnflä­ che des werkzeugseitigen Halterteils aus zugänglich sind. Der Pendelhalter nach Fig. 3 gestattet, wie erwähnt, eine selbständige Kompensation von radialen und winkelmäßigen Ausrichtfehlern. Die Erfindung ist allerdings auch dort anwendbar, wo lediglich radiale Fluchtfehler kompensiert werden.

Claims (4)

1. Halter zum Befestigen eines spanabhebenden Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine, mit

• - einem maschinenseitigen Halterteil (1),
• - einem werkzeugseitigen Halterteil (2), der relativ zum maschinenseitigen Halterteil radial verstellbar und arretierbar ist, und
• - einer Justiereinrichtung zum Bewirken der radialen Verstellung des werkzeugseitigen Halterteils (2), wobei die Justiereinrichtung eine Mehrzahl von Exzenterelementen aufweist, die begrenzt verdrehbar im einen Halterteil gelagert sind und mit ihren Exzentern in eine Ringnut (9) des anderen Halterteils eingreifen,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Exzenterelemente derart im werkzeugseitigen Halterteil (2) gelagert sind, daß sie zu ihrer Verstellung von der werkzeugseitigen Stirnfläche dieses Halterteils aus zugänglich sind, und
• - daß die Breite der Ringnut(9) des maschinenseitigen Halterteils (1) dem Durchmesser (d) der Exzenter zuzüglich eines Bruchteils von deren Hub (e) entspricht.

2. Halter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterelemente als Schrauben ausgebildet sind.

3. Halter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem Winkelabstand von 90° zueinander angeordnete Exzenterelemente vorgesehen sind.

4. Halter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der werkzeugseitige Halterteil (2) zweige­ teilt und als Pendelhalter ausgebildet ist.