DE3243948C2 - - Google Patents

Description

Bei Werkzeugmaschinen für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken, bei denen die Werkzeuge größere Abmessungen haben und überdies in der Regel mit Hartmetallschneiden bestückt sind, gibt es Bestrebungen, die Werkzeuge derart teilbar auszuführen, daß an einer bestimmten Trennstelle ein Werkzeugkopf mit der Schneide vom Werkzeugschaft für die Befestigung des Werkzeuges an der Werkzeugmaschine getrennt werden kann und mittels einer Kupplungsvorrichtung mit ihm verbunden werden kann. Die Kupplungsvorrichtung weist aufeinander abgestimmte Führungs- und Anlageflächen teils am Werkzeugschaft und teils am Werkzeugkopf auf. Dazu gehört außerdem eine Spannvorrichtung, die eine relativ zum Werk­ zeugschaft bewegbar geführte Zugstange aufweist, die mit einem Kraftantrieb verbunden ist und die mit dem Werkzeug­ kopf gekoppelt werden kann.

Bei einem bekannten teilbaren Werkzeug (DE-OS 30 07 440) sind an der Trennstelle zylindrische und ebene Führungs­ flächen sowie ebene und konische Anlageflächen vorhanden. Am Werkzeugschaft ist ein kreiszylindrischer Aufnahmezapfen mit einer kreisringförmigen ebenen Anlagefläche vorhanden. Der Werkzeugkopf weist eine darauf abgestimmte kreiszylin­ drische Ausnehmung auf. Der diese Ausnehmung rohrförmig umgebende Mantelteil hat eine ebene kreisringförmige Stirn­ fläche, die auf die kreisringförmige Anlagefläche am hinteren Ende des Aufnahmezapfens abgestimmt ist. Daneben sind am Werkzeugschaft zwei diametral angeordnete Paßfedern vorhanden, die in darauf abgestimmte Nuten am Werkzeugkopf eingreifen und den Werkzeugkopf gegen Verdrehen sichern. Der Werkzeughalter weist ein mittig zur Achse des Aufnahme­ zapfens verlaufendes axiales Durchgangsloch auf, in dem ein Spannbolzen verschiebbar geführt ist. Im Endbereich des Aufnahmezapfens ist dieses Durchgangsloch kegelig erweitert.

In dieser Erweiterung hat ein kegelstumpfförmiger Spannkopf Platz, der sich zum Ende hin erweitert. Er ist mit dem Spannbolzen einstückig ausgebildet. In der hohlen Wand des Aufnahmezapfens sind mehrere kreiszylindrische Durchgangs­ löcher vorhanden, deren Zylinderachse mit einer Flächen­ normale der Kegelstumpfmantelfläche des Spannkopfes fluchten. Diese Zylinderachsen liegen gemeinsam auf einer Kegelmantelfläche. In ihrer Fluchtlinie ist am Werkzeugkopf an der inneren Umfangswand des Mantelteils eine umlaufende Nut angeordnet, deren eine Nutwand als Kegelstumpfmantel­ fläche ausgebildet ist, die parallel zur Kegelstumpfmantel­ fläche des Spannkopfes ausgerichtet ist.

In jedem der schrägstehenden Durchgangslöcher ist ein Spann­ stift verschiebbar geführt. Ihre Länge ist so bemessen, daß in der Lösestellung des Spannbolzens, in der sein Spannkopf zum freien Ende des Aufnahmezapfens verschoben ist, das von ihm abgekehrte Ende der Spannstifte innerhalb der Umfangs­ fläche des Aufnahmezapfens liegen und daß in der Spann­ stellung des Spannbolzens, in der sein Spannkopf um ein gewisses Maß in den Aufnahmezapfen hineingezogen ist, die von ihm abgekehrte Stirnfläche der Spannstifte an der kegel­ stumpfförmigen Nutwand am Werkzeugkopf anliegen. Dadurch wird von jedem Spannstift auf den Mantelteil des Werkzeug­ kopfes sowohl eine radial auswärts gerichtete Kraft­ komponente wie auch eine auf den Werkzeughalter hin gerichtete axiale Kraftkomponente ausgeübt. Die axiale Kraftkomponente zieht den Werkzeugkopf gegen den Werkzeug­ halter bis zur Anlage seiner kreiszylindrischen Stirnfläche an der Anlagefläche des Werkzeughalters. Die radiale Kraft­ komponente bewirkt dabei, daß der rohrförmige Mantelteil des Werkzeugkopfes elastisch aufgeweitet wird.

Die Hohlzylinderfläche des Mantelteils am Werkzeugkopf und die Zylinderfläche des Aufnahmezapfens müssen bei jedem Wechsel des Werkzeugkopfes in axialer Richtung relativ zueinander bewegt werden. Daher darf die Passung zwischen den beiden Zylinderflächen nicht zu eng gewählt werden. Und selbst bei einer weniger engen Passung ist das Zusammenfügen der Teile schwierig. Eine weite Passung wiederum ergibt einen schlechteren Sitz der Teile. In der Spannstellung üben die Spannstifte außerdem eine große Spreizkraft auf den Mantelteil des Werkzeugkopfes aus, die diesen Mantelteil aufweitet und so die Passung der zylindrischen Führungs­ flächen verschlechtert. Da die Kupplungslänge, d. h. die Länge des zylindrischen Aufnahmezapfens des Werkzeugschaftes und des damit zusammenwirkenden Mantelteils am Werkzeugkopf, verhältnismäßig kurz ist und außerdem die Anlagestelle der Spannstifte am Mantelteil des Werkzeugkopfes nur etwa die halbe Länge des Mantelteils vom Grund der Ausnehmung ent­ fernt ist, ergeben sich sehr kurze Hebelarme für die Stütz­ kräfte und die Spannkräfte. Das damit aufzunehmende Stütz­ und Spannmoment ist entsprechend klein. Aufgrund aller dieser Umstände hat die bekannte Kupplungsvorrichtung nur eine verhältnismäßig geringe Steifigkeit. Das wiederum hat vor allem bei höheren Schnittkräften eine entsprechende Verminderung der Bearbeitungsgenauigkeit des Werkzeuges zur Folge. Wenn die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert werden soll, muß mit erheblich verminderten Schnittkräften gearbeitet werden, was die Leistungsfähigkeit der Werkzeug­ maschine einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein teilbares Werkzeug zu schaffen, das eine sichere und zuverlässige Kupplung beider Teile bei großer Steifigkeit der Kupplung und bei möglichst einfacher Ausbildung der Teile ermöglicht und dessen Teile leicht zusammenzufügen und zu trennen sind.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maß­ nahmen und Merkmalen gelöst.

Dadurch, daß am Werkzeughalter ein von der Stirnseite her offener Hohlraum vorhanden ist, dessen innere Umfangsfläche zum Teil als Innenkonus ausgebildet ist, daß in diesem Hohl­ raum eine Anzahl Spannbacken mit je einem Flächenabschnitt eines Außenkonus angeordnet ist, die mit einer Zugstange gekoppelt sind, daß am Werkzeugkopf ein Zugschaft angeordnet ist, der sich bis zwischen die Spannbacken hineinerstreckt und daß am Zugschaft eine Kupplungsfläche in Form eines Fächenabschnittes eines Außenkonus vorhanden ist und an der Innenseite der Spannbacken ein Flächenabschnitt eines darauf abgestimmten Innenkonus vorhanden ist, wird der mit dem Werkzeugkopf verbundene Zugschaft in axialer Richtung in den Werkzeugschaft hineingezogen und dabei gleichzeitig in radialer Richtung fest und sicher eingespannt. Das ergibt eine sehr große Anlagekraft der Führungs- und Anlageflächen in axialer und in radialer Richtung und außerdem ein sehr großes Einspannmoment für den Zugschaft und damit für den ganzen Werkzeugkopf. Das ergibt mit anderen Worten eine sichere und zuverlässige Kupplung mit einer sehr großen Steifigkeit. Diese Kupplung ist außerdem sehr leicht zu handhaben, weil beim Fügen und Trennen keine zylindrischen Teile relativ zueinander bewegt werden müssen sondern die Spannbacken entlang einer Konusfläche bewegt werden und sich dabei ein verhältnismäßig großer radialer Spielraum ergibt. Wegen dieser großen Spielräume beim Fügen und Trennen der Teile ist die Kupplung auch sehr verschleißarm.

Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 2 wird durch den verhältnismäßig stumpfen Kegel der Kupplungs­ flächen erreicht, daß die radiale Bewegungskomponente der Spannbacken zumindest im gleichen Maße, bevorzugt mit einer gewissen Voreilung, in eine Axialbewegung des Zugschaftes am Werkzeugkopf umgesetzt wird, und daß außerdem die radialen und axialen Reibungskräfte an den Kupplungsflächen möglichst niedrig sind und Selbsthemmung mit Sicherheit vermieden wird.

Durch eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die Axialbewegung der Zugstange in eine ver­ hältnismäßig große Radialbewegung der Spannbacken umgesetzt wird, so daß die notwenigen radialen Wege der Spannbacken zum Hintergreifen der Kupplungsflächen an der Zugstange innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Baulänge des Werk­ zeugschaftes erreicht wird.

Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 4 kann durch die Aufteilung der Kupplungsflächen auf mehrere parallele Abschnitte die radiale Abmessung der Kupplungs­ flächen entsprechend vermindert werden, wodurch auch die davon abhängigen Abmessungen der übrigen Teile vermindert werden können. Durch die Parallelschaltung mehrerer Kupp­ lungsflächen wird sehr schnell eine verhältnismäßig große Flächenüberdeckung der Kupplungsflächen erreicht, so daß die Flächenbelastung während der Bewegungsphase mit der geringeren Formabstimmung der Kegelflächen vermindert ist. Durch die Anpassung der Übergangsflächen an die die Bewegungsrichtung der Relativbewegung bestimmenden Konus­ flächen der Spannbacken und ihrer Gegenflächen wird erreicht, daß einerseits die Konusabschnitte so nahe wie möglich hintereinander liegen und daß andererseits ein gegenseitiges Verhaken der Kupplungsflächen und ein Ineinandergreifen in einer falschen Zuordnung vermieden wird, wenn der Werkzeugkopf schon in seine Kupplungsstellung geschoben ist, ehe die Spannvorrichtung in Bewegung gesetzt wurde. Dadurch, daß die Zwischenflächen nicht über die Parallele zur Mantellinie des Außenkonus der Spannbacken hinausragen, ragen sie nicht in die Bewegungsbahn der Konusflächen an der Innenseite der Spannbacken hinein und hemmen so nicht die Bewegung der Spannbacken bis zur Anlage der aufeinander abgestimmten Konusflächen. Dadurch wird auch ein Verhaken der Kontur der Spannbacken mit den Konturen des Zugschaftes vermieden, wenn die Spannbacken in die Schließ­ stellung oder in die Lösestellung bewegt werden.

Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 5 erfolgt die Schließbewegung der Spannbacken und die axiale Spannbewegung für das Festspannen des Werkzeugkopfes in voneinander getrennten Bewegungsphasen. Dadurch werden während des Festspannens des Werkzeugkopfes Relativ­ bewegungen der Kupplungsflächen vermieden und die axiale Zugkraft der Zugstange praktisch verlustfrei in radiale Spannkraft zum Festhalten des Werkzeugkopfes umgesetzt. Durch den verhältnismäßig großen Kegelspitzenwinkel der Konusabschnitte am Werkzeugschaft und an den Spannbacken wird die Schließbewegung der Spannbacken auf einen verhält­ nismäßig kleinen Anteil der gesamten Axialbewegung der Zug­ stange beschränkt, so daß für die axiale Bewegung der Spann­ backen entlang der zylindrischen Übergangsflächen noch ein ausreichend großer Weganteil mit einer entsprechend großen Flächenüberdeckung der zylindrischen Flächen übrig bleibt.

Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 6 wird durch die getrennte Herstellung des Zugschaftes vom Werk­ zeugkopf die Herstellung und/oder Bearbeitung der Führungs­ und Anlageflächen der Trennstelle am Werzeugkopf erheblich erleichtert.

Mit einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 7 wird ein stetiger Zusammenhalt aller Teile des Werkzeugschaftes, auch bei abgenommenem Werkzeugkopf, erreicht. Durch eine Weiterbildung nach Anspruch 8 wird das auf besonders einfache und kostengünstige Weise erreicht.

Durch eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 9 wird einerseits eine sehr hohe Beweglichkeit der Spannbacken in Umfangsrichtung und damit zugleich in radialer Richtung erreicht, so daß auch verhältnismäßig große Halbmesser­ differenzen der Kupplungsflächen überbrückt werden können. Andererseits wird dadurch auf einfache Weise ein Zusammen­ halten der Spannbacken mit einer gleichmäßigen Verteilung in Umfangsrichtung erreicht, so daß zusätzliche Führungsmittel und/oder Haltemittel für die Spannbacken entfallen können. Mit einer Weiterbildung nach Anspruch 10 wird das auf verhältnismäßig einfache und kostengünstige Weise erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß eines ersten Ausführungsbeispieles des Werkzeuges gemäß der Erfindung im Betriebszustand;

Fig. 2 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß des Werkzeuges nach Fig. 1 in teilweise getrenntem Zu­ stand;

Fig. 3 einen Querschnitt des Werkzeuges nach Fig. 1 gemäß der Linie III-III;

Fig. 4 einen teilweise geschnitten dargestellten Aufriß eines abgewandelten Ausführungsbeispieles des Werkzeuges in zwei verschiedenen Betriebszuständen.

Das aus Fig. 1 bis 3 ersichtliche Werkzeug 10 wird als Drehmeißel eingesetzt. Es weist zwei Hauptbauteile auf, nämlich einen Werk­ zeugschaft 11 und einen Werkzeugkopf 12. Der Werkzeugschaft dient der Befestigung des Werkzeuges 10 an einer nicht dargestell­ ten Werkzeugmaschine. Die von der Art und vom Aufbau der Werk­ zeugmaschine abhängigen Verbindungselemente sind ebenfalls nicht dargestellt. Der Werkzeugkopf 12 trägt die Werkzeugschneide 13, die hier als aufgelötete Hartmetall-Schneide ausgebildet ist.

Das Werkzeug 10 ist teilbar. Der Werkzeugschaft 11 und der Werk­ zeugkopf 12 können an einer Trennstelle 14 voneinander getrennt werden. Im Betriebszustand (Fig. 1) werden sie mittels einer Kupplungsvorrichtung 15 miteinander verbunden. Diese weist Füh­ rungs- und Anlageflächen 16 bzw. 17 teils am Werkzeugschaft und teils am Werkzeugkopf 12 sowie eine Spannvorrichtung 18 auf. Die Führungs- und Anlageflächen 16 und 17 (Fig. 2) sind die kreisringförmig angeordneten Einzelflächen einer stirnseitigen Kerbverzahnung (Hirth-Verzahnung). Diese stirnseitige Kerbver­ zahnung oder kurz Stirnverzahnung ist mittig zu einer gemein­ samen Achse des Werkzeugschaftes 11 und des Werkzeugkopfes 12 angeordnet. In Bezug auf diese Achse sind der Werkzeugkopf 12 zumindest im Bereich des der Trennstelle 14 benachbarten Längen­ abschnittes und der Werkzeugschaft 11 in seiner ganzen Länge als Kreiszylinder mit gleichem Außendurchmesser ausgebildet. Diese Stirnverzahnung 16 und 17 erlaubt es, den Werkzeugkopf 12 stufenweise entsprechend der Teilung der Stirnverzahnung auf unterschiedliche Winkelstellungen gegenüber dem Werkzeugschaft einzustellen.

Die Spannvorrichtung 18 ist ebenfalls mittig zu der gemeinsamen Achse angeordnet, so daß sie auch mit der Stirnverzahnung 16, 17 fluchtet. Die Teile der Spannvorrichtung 18 sind entweder Dreh­ teile oder aus Drehteilen abgeleitet, so daß die Spannvorrich­ tung 18 in jeder beliebigen Winkelstellung zwischen dem Werkzeug­ kopf 12 und dem Werkzeugschaft 11 wirken kann.

Der Werkzeugschaft 11 ist lediglich aus fertigungstechnischen Gründen zweiteilig ausgebildet und aus einem Kernteil 21 und einem Mantelteil 22 in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise zusammengesetzt und mittels mehrerer stirnseitig angeordneter Schrauben 23 miteinander vereinigt. Soweit es im folgenden dieser Unterscheidung nicht bedarf, wird der Werkzeugschaft 11 als ein Teil betrachtet.

Zu den dem Werkzeugschaft 11 zugeordneten Teilen der Spannvor­ richtung 18 gehört ein in seinem dem Werkzeugkopf 12 zugekehrten Endabschnitt vorhandener und zur Stirnseite mit der Stirnver­ zahnung hin zumindest teilweise offener Hohlraum 24. Die Umfangsflächen dieses Hohlraumes 24 sind im Bereich des Kernteils 21 als Innen­ konus ausgebildet, der sich zur offenen Stirnseite hin erweitert. Als weitere Teile der Spannvorrichtung 18 sind im Hohlraum 24 insgesamt 6 Spannbacken 26 angeordnet, zwischen denen je ein Federelement 27 (Fig. 3) vorhanden ist, das als gummielastischer Zwischensteg ausgebildet ist, der zweckmäßigerweise mit dem je­ weils benachbarten Spannbacken 26 feat verbunden ist, indem er beispielsweise angegossen oder anvulkanisiert oder auch ange­ klebt ist. In Umfangsrichtung haben diese Zwischenstücke eine Er­ streckung von wenigstens 4 mm. In radialer Richtung habe sie ge­ genüber dem benachbarten Bauteil, nämlich gegenüber dem Innenkonus 25 des Kernteils 21 und gegenüber dem Grund der im Quer­ schnitt U-förmigen Trennfuge zwischen den Spannbacken 26 einen Mindestabstand von bevorzugt 2-4 mm, so daß sie sich bei einem Stauchvorgang beim Schließen der Spannbacken frei in die verblei­ benden Räume hinein auswölben können. Die Außenfläche der Spann­ backen ist auf dem größten Teil ihrer Längserstreckung als Außen­ konus 28 ausgebildet. Dieser Außenkonus 28 ist zumindest in der Schließstellung der Spannbacken 26 (Fig. 1) auf den Innenkonus 25 am Werkzeugschaft 11 abgestimmt. Die Spannbacken 26 haben auf ih­ rer Innenseite in dem vom Werkzeugkopf 12 abgekehrten Endbereich eine kreisringabschnittförmige Anlagefläche 29 mit einer geraden Mantellinie. Im einfachsten Falle ist die Anlagefläche eben. Sie könnte jedoch auch als Kegelstumpffläche mit einem sehr großen Kegelspitzenwinkel ausgebildet sein, deren Basis vom Werkzeug­ kopf 12 abgekehrt ist. An der Anlagefläche 29 der Spann­ backen 26 liegt eine zu ihr parallele kreisringförmige Anlage­ fläche 31 eines Zugkopfes 32 an, der Teil einer Zugstange 33 ist. Die Zugstange 33 ist am Werkzeugschaft 11, genau genommen in einer darauf abgestimmten mittigen Längsbohrung des Kern­ teils 21, relativ zum Werkzeugschaft 11 bewegbar geführt. Die Zugstange 33 ist in nicht dargestellter Weise mit einem Kraft­ antrieb verbunden, der im allgemeinen an der Werkzeugmaschine angeordnet ist und Teil derselben ist.

Die Halbmesser der beiden Anlageflächen 29 und 31 sind so auf­ einander abgestimmt, daß die Spannbacken 26 sowohl in ihrer Schließstellung (Fig. 1) wie auch in ihrer Offenstellung (Fig. 2) stets im Eingriff mit dem Zugkopf 32 der Zugstange 33 stehen. Daher ist der größte Halbmesser der Anlage 31 des Zug­ kopfes 32 kleiner als der in der Schließstellung der Spann­ backen 26 gemessene größte Halbmesser der Anlagefläche 29 der Spannbacken 26 und größer als der in der Offenstellung der Spannbacken 26 gemessene kleinste Halbmesser der Anlagefläche 29. Außerdem ist der kleinste Halbmesser der Anlagefläche 29 der Spannbacken 26 in deren Schließstellung größer ausgeführt als der kleinste Halbmesser der Anlagefläche 31 des Zugkopfes 32, so daß die Spannbacken 26 in der Schließstellung nicht auf der Zug­ stange 33 aufsitzen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.

Als weiterer Teil der Spannvorrichtung 18 ist am Werkzeugkopf 12 an der dem Werkzeugschaft 11 zugekehrten Stirnseite ein Zug­ schaft 34 vorhanden, der mit der gemeinsamen Achse der gesamten Spannvorrichtung 18 fluchtet. Der Zugschaft 34 erstreckt sich in der Längsrichtung bis in den Längenbereich der Spannbacken hinein. An dem in die Spannbacken 26 hineinragenden Endbereich des Zugschaftes 34 sind zwei untereinander parallele Kupplungs­ flächen 35 und 36 vorhanden (Fig. 2). Sie haben die Form eines kreisringförmigen Außenkonus, der sich zum freien Ende des Zug­ schaftes 34 hin erweitert. Die zwischen den beiden Kupplungs­ flächen 35 und 36 befindliche Übergangsfläche 37 und die zu ihr parallele Übergangsfläche 38, die an die am weitesten außen ge­ legene Kupplungsfläche 36 anschließt, haben eine Mantellinie, die parallel zur Mantellinie des Innenkonus 25 am Werkzeug­ schaft 11 oder parallel zur Mantellinie des Außenkonus 28 der Spannbacken 26 verläuft. Den Kupplungsflächen 35 und 36 am Zug­ schaft 34 stehen an den Spannbacken 26 auf sie abgestimmte Kupplungsflächen 39 und 40 gegenüber (Fig. 2), die in der Schließstellung der Spannbacken 26 (Fig. 1) an den Kupplungs­ flächen 35 und 36 des Zugschaftes 34 anliegen. Die an den Spannbacken 26 zwischen den untereinander parallelen Kupplungs­ flächen 39 und 40 vorhandene Übergangsfläche 41 ist ebenfalls parallel zur Mantellinie des Außenkonus 28 der Spannbacken 26 ausgerichtet. Die Halbmesser der Kupplungsflächen 35, 36 am Zug­ schaft 34 und der Kupplungsflächen 39, 40 an den Spannbacken 26 und die Halbmesser der jeweils zwischen den Kupplungsflächen befindlichen Übergangsflächen 37 bzw. 41 sind so aufeinander abgestimmt, daß in der Schließstellung der Spannbacken (Fig. 1) zwar die Kupplungsflächen 35 und 36 einerseits und 39 und 40 andererseits aneinander anliegen, daß aber zwischen den Über­ gangsflächen 37 einerseits und 41 andererseits und zwischen den übrigen Umfangsflächen des Zugschaftes 34 und der Spann­ backen 26 ein gewisses radiales Spiel verbleibt.

Der Zugschaft 34 wird als Einzelteil getrennt vom Werkzeugkopf 11 hergestellt und mittels einer Gewindeverbindung 42 mit dem Werk­ zeugkopf 12 verbunden. Das erleichtert die Herstellung der dem Werkzeugkopf 12 zugeordneten Einzelflächen 17 der Stirnverzah­ nung an der Trennstelle 14.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist am Werkzeugkopf 12 eine Lei­ tung 43 für Fluide, beispielsweise für eine Kühl- und Schneid­ flüssigkeit, vorhanden, die etwa an der Spanfläche mündet. Diese Leitung 43 erstreckt sich durch den Zugschaft 34 hindurch und mündet an dessen dem Werkzeugschaft 11 zugekehrten Stirnseite in einer zylindrischen Ausnehmung 44, deren Mündung an der Stirnseite des Zugschaftes 34 mit einem schlanken Einlaufkonus versehen ist, der in Fig. 1 und 2 nicht erkennbar ist. Als Gegenstück zur Ausnehmung 44 ist an der Zugstange 33 an der dem Werkzeugkopf 12 zugekehrten Stirnseite des Zugkopfes 32 ein zylindrischer Fortsatz 45 vorhanden. Dessen Außendurchmesser ist auf den Innendurchmesser der Ausnehmung 44 am Zugschaft 34 so abgestimmt, daß mindestens ein Schiebesitz, besser ein Lauf­ sitz erreicht wird. Die Länge des Fortsatzes 45 ist auf die Lage und Länge der Ausnehmung 44 im Zugschaft 34 derart abgestimmt, daß zumindest in der Kuppelstellung des Werkzeugkopfes 12 gegen­ über dem Werkzeugschaft 11 der Fortsatz 45 in die Ausnehmung 44 so weit hineinragt, daß der über den Einlaufkonus der Ausneh­ mung 44 hinwegreichende Längenabschnitt des Fortsatzes 45 noch ein Dichtungselement aufzunehmen vermag. Dort ist der Fortsatz 45 mit einer Umfangsnut 46 versehen, in die ein Rundschnurring 47 als Dichtungselement eingelegt ist. In Fortsetzung der Leitung 43 ist in der Zugstange 33 ebenfalls eine Leitung 48 für Fluide vorhanden, die an einer nicht mehr dargestellten Stelle an eine Fluidpumpe und über diese an einen Fluidvorrat angeschlossen werden kann.

Am Werkzeugschaft 11 ist ein in axialer Richtung wirkender An­ schlag für die Spannbacken 26 vorhanden. Er wird durch eine am Mantelteil 22 des Werkzeugschaftes 11 einstückig hergestellte Kreisringscheibe 49 gebildet. An diesem Anschlag legen sich die Spannbacken in ihrer Offenstellung (Fig. 2) an. Dadurch wird verhindert, daß die Spannbacken 26 zu weit auseinandergespreizt werden, so daß ihre Anschlagflächen 29 von der Anlagefläche 31 am Zugkopf 32 der Zugstange 33 auskuppeln.

Im folgenden werden anhand der Fig. 4 zwei Abwandlungen des Werk­ zeuges nach Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Die eine Abwandlung betrifft die Kupplungsflächen zwischen den Spannbacken und dem Zugschaft am Werkzeugkopf und die andere Abwandlung betrifft die Konusflächen zwischen den Spannbacken und dem Werkzeugschaft. Im übrigen gelten die bisherigen Ausführungen in gleicher Weise oder zumindest sinngemäß.

Der Werkzeugkopf 12′ weist einen Zugschaft 51 auf, der an seinem freien Ende lediglich eine einzige Kupplungsfläche 52 aufweist, die die Form eines kreisringförmigen Außenkonus hat, der sich, wie bisher, zum freien Ende hin erweitert. Die Spannbacken 53 haben dementsprechend auch nur eine Kupplungsfläche 54. Für gleiche Zugkräfte müßten diese Kupplungsflächen 52 und 54 mit einer größeren Halbmesserdifferenz ausgeführt werden. Für gerin­ gere Zugkräfte genügt möglicherweise die gleiche Halbmesser­ differenz wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit mehreren parallelen Kupplungsflächen. Die einfachere Ausführungs­ form der Kupplung nach Fig. 4 kann auch als Grundform verstanden werden, gegenüber der die Ausführungsform mit je zwei Paar Kupp­ lungsflächen gemäß Fig. 1 und 2 abgewandelt ist.

Beim Werkzeugschaft 11′ ist an seiner Innenseite der Innenkonus in zwei Längenabschnitte, den Konusabschnitt 55 und den Konus­ abschnitt 56, unterteilt. Dazwischen liegt eine zylindrische Übergangsfläche 57. Am Konusabschnitt 56 mit dem kleinsten Halb­ messer schließt an diesen eine weitere zylindrische Übergangs­ fläche 58 an. Dementsprechend ist auch an den Spannbacken 53 der Außenkonus in zwei Längenabschnitte, die Konusabschnitte 59 und 60 unterteilt. Dazwischen liegt die zylindrische Übergangs­ fläche 61. An den Konusabschnitt 59 mit dem größten Halbmesser schließt an diesen eine weitere zylindrische Übergangsfläche 62 an. Die zylindrischen Übergangsflächen 57 und 58 am Werkzeug­ schaft 11′ und die zylindrischen Übergangsflächen 61 und 62 an den Spannbacken 53 sind hinsichtlich ihrer Halbmesser so auf­ einander abgestimmt, daß in der Schließstellung der Spann­ backen 53 (Fig. 4, oben) ihre Übergangsfläche 61 zwischen den beiden Konusabschnitten 59 und 60 den gleichen Halbmesser wie die weitere zylindrische Übergangsfläche 58 am Werkzeugschaft 11′ hat, und daß ihre weitere zylindrische Übergangsfläche 62 den gleichen Halbmesser wie die zylindrische Übergangsfläche 57 zwischen den Konusflächen 55 und 56 am Werkzeugschaft 11′ hat. Die Konusabschnitte 55 und 56 am Werkzeugschaft 11′ und die Konusabschnitte 59 und 60 an den Spannbacken 53 haben unter­ einander den gleichen axialen Abstand. Sie haben einen ver­ hältnismäßig großen Kegelspitzenwinkel von bevorzugt 70°. Hinsichtlich ihrer Halbmesser sind die Konusabschnitte am Werk­ zeugschaft 11′ und an den Spannbacken 53 bevorzugt in derjeni­ gen axialen Relativstellung aufeinander abgestimmt, die kurz vor oder bei dem Erreichen der radialen Schließstellung der Spannbacken 53 auftritt. Diese Relativstellung ist in Fig. 4 etwa in der Mitte zwischen den beiden in der oberen und in der unteren Zeichnungshälfte dargestellten Endstellungen der Spannbacken 53 gegeben. Es ist diejenige Relativstellung, in der die Spreizkraft der Federelemente 27 zwischen den Spann­ backen am größten ist,und ehe die zylindrischen Übergangs­ flächen die Führung der Spannbacken 53 im Werkzeugschaft 11′ übernehmen.

Bei dieser Ausführungsform der Konusflächen in Verbindung mit den zylindrischen Übergangsflächen sorgen die Konusabschnitte auf dem ersten Teil des axialen Verschiebeweges der Spann­ backen 53 mit je einer zweifachen Abstützung der Spannbacken für deren radiale Schließbewegung bis zu einem gewissen verbleiben­ den restlichen Radialspiel aller einander gegenüberstehender Zylinderflächen. Auf dem weiteren axialen Verschiebeweg der Spannbacken übernehmen die zylindrischen Übergangsflächen die weitere rein axiale Führung der Spannbacken 53 bis zum Erreichen der Kupplungsstellung aller Teile, in der die Kupplungs­ flächen 54 der Spannbacken 53 an der Kupplungsfläche 52 des Zugschaftes 51 und dementsprechend auch die Führungs- und An­ lageflächen der Stirnverzahnung an der Trennstelle fest aneinan­ der anliegen.

Je nach der Art und Wirkungsweise des Antriebes für die Kolben­ stange 33 (Fig. 1 und 2) kann es zweckmäßig sein, daß neben dem axialen Anschlag für die Spannbacken 26 in Form der Kreisring­ scheiben 49 noch ein weiterer Anschlag vorhanden ist, der den Hub der Kolbenstange 33 zumindest in der Bewegungsrichtung zur Öffnungsstellung der Spannbacken 26 hin begrenzt. In Fig. 1 ist als ein solcher Längsanschlag im Werkzeugschaft 11 eine quer zur Verschieberichtung der Kolbenstange 33 ausgerichtete Schraube 63 vorhanden, deren Schaftende in eine Längsnut 64 eingreift, deren Längsabmessung und Lage entsprechend ihrer Auf­ gabe gewählt ist.

Claims (11)

1. Teilbares Werkzeug für die spanabhebende Bearbeitung, mit den Merkmalen:

• - es ist ein Werkzeugschaft (11) für die Befestigung an einer Werkzeugmaschine vorhanden,
• - es ist ein Werkzeugkopf (12) mit der Werkzeug­ schneide (13) vorhanden,
• - der Werkzeugschaft (11) und der Werkzeugkopf (12) sind an einer Trennstelle (14) voneinander trennbar und mittels einer Kupplungsvorrichtung (15) miteinander verbindbar,
• - die Kupplungsvorrichtung weist aufeinander abgestimmte Führungs- und Anlageflächen (16; 17) teils am Werk­ zeugschaft (11) und teils am Werkzeugkopf (12) auf,
• - die Führungs- und Anlageflächen (16, 17) der Kupplungsvorrichtung (15) am Werkzeugschaft (11) und am Werkzeugkopf (12) sind mittig zu einer gemeinsamen Achse des Werkzeugschaftes (11) und des Werkzeug­ kopfes (12) ausgerichtet,
• - die Kupplungsvorrichtung (15) weist eine Spannvor­ richtung (18) auf, die eine am Werkzeugschaft (11) relativ zu diesem bewegbar geführte und mit einem Kraftantrieb verbundene Zugstange (33) aufweist, die mit dem Werkzeugkopf (12) kuppelbar ist,
• - die Spannvorrichtung (18) ist mittig zu der gemein­ samen Achse des Werkzeugschaftes (11) und des Werk­ zeugkopfes (12) angeordnet,

gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - die Spannvorrichtung (18) wird gebildet
  • - durch einen am Werkzeugschaft (11) in dessen dem Werkzeugkopf (12) zugekehrten Endabschnitt vorhan­ denen und zur Stirnseite hin zumindest teilweise offenen Hohlraum (24), dessen Umfangsfläche zumindest auf einem Teil ihrer Längserstreckung als Innenkonus (25) ausgebildet ist, der sich zur Stirn­ seite hin erweitert,
  • - durch mindestens zwei im Hohlraum (24) angeordnete Spannbacken (26), deren Außenfläche zumindest auf einem Teil ihrer Längserstreckung als Außen­ konus (28) ausgebildet ist, der zumindest in der Schließstellung der Spannbacken (26) auf den Innen­ konus (25) am Werkzeugschaft (11) abgestimmt ist und zwischen denen je ein in Umfangsrichtung wirkendes Federelement (27) vorhanden ist,
  • - durch einen am Ende der Zugstange (33) vorhandenen Zugkopf (32), der eine vom Werkzeugkopf (12) abge­ kehrte kreisringförmige Anlagefläche (31) mit gerader Mantellinie aufweist,
  • - durch eine auf der Innenseite der Spannbacken (26) an ihrem vom Werkzeugkopf (12) abgekehrten Ende vorhandene kreisringabschnittförmige Anlage­ fläche (29), die parallel zur Anlagefläche (31) am Zugkopf (32) ausgerichtet ist, wobei die Halbmesser beider Anlageflächen (29, 31) so aufeinander abge stimmt sind, daß der größte Halbmesser der Anlage­ fläche (31) des Zugkopfes (32) kleiner als der in der Schließstellung der Spannbacken (26) gemessene größte Halbmesser der Anlagefläche (29) der Spann­ backen (26) und größer als der in der Offenstellung der Spannbacken (26) gemessene kleinste Halbmesser der Anlagefläche (29) der Spannbacken (26) ist, und daß der kleinste Halbmesser der Anlagefläche (29) der Spannbacken (26) in deren Schließstellung größer als der kleinste Halbmesser der Anlagefläche (31) des Zugkopfes (32) ist,
  • - durch einen am Werkzeugkopf (12) vorhandenen Zug­ schaft (34), der auf der dem Werkzeugschaft (11) zugekehrten Stirnseite angeordnet ist, der mit den Spannbacken (26) fluchtet, und der sich in Längs­ richtung bis in die Spannbacken (26) hineiner­ streckt,
  • - durch eine am Zugschaft (34) an dessen in die Spann­ backen (26) hineinragendem Endbereich vorhandene Kupplungsfläche (35) in Form eines kreisringförmigen Außenkonus, der sich zum freien Ende des Zug­ schaftes (34) hin erweitert, und
  • - durch eine an der Innenseite der Spannbacken (26) an deren dem Werkzeugkopf (12) zugekehrten Endbereich vorhandene Kupplungsfläche (39) in Form eines kreis­ ringabschnittförmigen Innenkonus, der in der Schließstellung der Spannbacken (26) auf den Außen­ konus der Kupplungsfläche (35) am Zugschaft (34) abgestimmt ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - die Kupplungsflächen (35; 39) an den Spannbacken (26) und am Zugschaft (34) des Werkzeugkopfes (12) haben einen Kegelspitzenwinkel von mindestens 90°, vorzugs­ weise zwischen 90°-120°.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - der Innenkonus (25) am Werkzeugschaft (11) und der Außenkonus (28) an den Spannbacken (26) haben einen Kegelspitzenwinkel von zumindest annähernd 40°.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - am Zugschaft (34) des Werkzeugkopfes (12) und an den Spannbacken (26) des Werkzeugschaftes (11) ist die Kupplungsfläche in zwei oder mehr Abschnitte (35, 36; 39, 40) aufgeteilt, die in axialer Richtung hinter­ einander angeordnet sind, und bevorzugt untereinander gleiche Halbmesser haben,
• - eine Übergangsfläche (37; 41) zwischen zwei einander benachbarten Abschnitten (35, 36; 39, 40) der Kupplungsflächen ragen über die Parallele zur Mantel­ linie des Außenkonus (28) der Spannbacken (26) oder des Innenkonus (25) am Werkzeugschaft (11) nach außen bzw. nach innen nicht hinaus, vorzugsweise verlaufen sie parallel zu dieser Mantellinie.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - an der Außenseite der Spannbacken (53) ist der Außen­ konus und an der Innenseite des Werkzeugschaftes (11′) ist der Innenkonus in vorzugsweise zwei Längenab­ schnitte (59, 60; 55, 56) unterteilt,
• - zwischen zwei benachbarten Konus­ abschnitten (59, 60; 55, 56) ist je eine zylindrische Übergangsfläche (61; 57) vorhanden,
• - an den Spannbacken (53) sch1ießt an den Konusab­ schnitt (59) mit dem größten Halbmesser eine weitere zylindrische Übergangsfläche (62) an,
• - am Werkzeugschaft (11′) schließt an den Konusab­ schnitt (56) mit dem kleinsten Halbmesser eine weitere zylindrische Übergangsfläche (58) an,
• - in der Schließstellung der Spannbacken (53) gemessen weisen an den Spannbacken (53) die zwischen den Konus­ abschnitten (59, 60) gelegene Übergangsfläche (61) zumindest annähernd den gleichen Halbmesser wie die weitere Übergangsfläche (58) am Werkzeugschaft (11′) auf und weisen am Werkzeugschaft (11′) die zwischen den Konusabschnitten (55, 56) gelegene Übergangsfläche (57) zumindest annähernd den gleichen Halbmesser wie die weitere Übergangsfläche (62) an den Spannbacken (53) auf,
• - die Konusabschnitte (59, 60) an den Spannbacken (53) und die Konusabschnitte (55, 56) am Werkzeug­ schaft (11′) sind bevorzugt in derjenigen axialen Relativstellung aufeinander abgestimmt, die kurz vor oder bei dem Erreichen der Schließstellung der Spann­ backen (53) auftritt, und
• - die Konusabschnitte (55, 56; 59, 60) am Werkzeug­ schaft (11′) und an den Spannbacken (53) haben vorzugsweise einen Kegelspitzenwinkel von 70°.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - der Zugschaft (34) am Werkzeugkopf (12) ist ein vom Werkzeugkopf (12) getrennt hergestelltes Teil und mittels einer Gewindeverbindung (42) mit den übrigen Teilen des Werkzeugkopfes (12) verbunden.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - am Werkzeugschaft (11) ist ein in axialer Richtung wirkender Anschlag (49) für die Spannbacken in ihrer Offenstellung vorhanden.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - der Anschlag wird durch eine Kreisringscheibe (49) gebildet, die an einem der Teile des Werkzeug­ schaftes (11) befestigt ist oder die mit diesem Teil (22) einstückig hergestellt ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - die Federelemente (27) zwischen den Spannbacken (26) sind als gummielastische Zwischenstege ausgebildet,
  • - die in Umfangsrichtung eine Erstreckung von wenigstens 4 mm haben und
  • - die in radialer Richtung einwärts und auswärts einen Mindestabstand von bevorzugt 2-4 mm zum radial benachbarten Bauteil (21; 26) haben.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch das Merkmal:

• - die gummielastischen Zwischenstege (27) sind mit den beiderseits anschließenden Spannbacken (26) fest verbunden, insbesondere daran angegossen oder daran anvulkanisiert.