DE4221735A1 - Hohlschaftbefestigung fuer einen werkzeugtraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlschaftbefestigung für einen Werkzeugträger in einer Aufnahmeeinrichtung einer Werkzeug­ maschine, wobei der Werkzeugträger und die Aufnahmeeinrichtung je eine Bohrung für gemeinsame Kupplungselemente aufweisen, die durch Spannzangen gebildet sind, die mit Spannflächen in den Bohrungen zusammenwirken und bei einer Spreizbewegung recht­ winklig zu einer Mittelachse den Werkzeugträger und die Auf­ nahmeeinrichtung in Achsrichtung gegeneinander spannen, mit Spannschrauben für die Spannzangen in radialen Gewindeboh­ rungen.

Hohlschaftbefestigungen der vorerwähnten Gattung sind bekannt. Der Hohlschaft ist dabei derart ausgebildet, daß bei voll­ ständiger Spannung eine im wesentlichen ebene Zentrierfläche des Werkzeugträgers mit einer entsprechenden Fläche der Auf­ nahmeeinrichtung zusammenwirkt, so daß eine genaue, vorbe­ stimmte Lage des Werkzeugträgers und damit des Werkzeugs erreicht wird. Die Außenkontur des Hohlschaftes kann dabei zylindrisch oder auch konisch ausgebildet sein.

In der Regel wird der Spannvorgang durch eine Spannstange bewirkt, die in einer zentralen Bohrung der Aufnahmeeinrichtung angeordnet ist. Diese Spannzange drückt beim Spannvorgang die klammerartigen, im wesentlichen U-förmigen Spannzangen ausein­ ander, so daß ein automatisches Spannen des Werkzeugträgers erreicht wird.

In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, eine Anordnung zu schaffen, die es erlaubt, die Spannzangen ohne Verwendung einer Spannstange in der zentralen Bohrung der Aufnahmeeinrichtung zu betätigen. Hierbei ist es bekannt, in einer oder mehreren radialen Bohrungen der Aufnahmeeinrichtung bzw. des Werkzeug­ trägers Spannschrauben anzuordnen, die mit einer kegelförmigen Spitze die Spannzangen auseinander drücken. In der Regel werden hierbei drei Spannzangen benützt, die von der oder den radialen Schrauben betätigt werden.

Die bekannte Einrichtung befriedigt nur teilweise. Es ist nämlich schwierig, die einzelnen Spannzangen gleichförmig zu betätigen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß der Kühl­ mittelstrom aus dem Inneren der Aufnahmeeinrichtung bzw. des Werkzeugträgers durch die radiale Bohrung nach außen dringt.

Eine wesentliche Schwierigkeit bei derartigen Hohlschaftbe­ festigungen besteht aber darin, daß der Werkzeugträger durch die Elemente der Befestigung nicht verändert werden sollte, um zu erreichen, daß die Masse der im Handel befindlichen Werk­ zeugträger verwendbar bleibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hohl­ schaftbefestigung der eingangs erwähnten Gattung dahingehend weiter zu entwickeln, daß sie manuell betätigbar bleibt, eine sichere Spannstellung ergibt und daß die herkömmliche Aus­ bildung eines Werkzeugträgers nicht verändert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß zwei symmetrisch zur Mittelachse angeordnete Spannzangen vorgesehen sind, die je eine Gewindebohrung für eine gemeinsame Spannspindel mit gegen­ läufigen Gewinden aufweisen, wobei die Spannspindel durch eine Bohrung in der Aufnahmeeinrichtung betätigbar ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt eine unveränderte Über­ nahme der herkömmlichen Ausbildung des Werkzeugträgers. Die beiden Spannzangen sind durch die gemeinsame Spannspindel ver­ bunden und können bei der Montage leicht in die entsprechende Bohrung der Aufnahmeeinrichtung eingefügt werden. Sie sind durch eine Bohrung in der Aufnahmeeinrichtung betätigbar. Die Spannzangen können gleichförmig betätigt werden, und es wurde gefunden, daß auch schon bei zwei Spannzangen eine gute gleich­ förmige Spannung erhalten wird.

Besonders günstige Verhältnisse werden dann erhalten, wenn die Aufnahmeeinrichtung und der Werkzeugträger zur Drehmomenten­ übertragung zusammenwirkende Vorsprünge und Ausnehmungen auf­ weisen und wenn bei einer solchen Bauweise die Bohrung zur Betätigung der Spannspindel in einem Vorsprung der Aufnahme­ einrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Spannspindel etwa in der Mitte der Spannzangen anzuordnen, so daß die über die Spannzangen auf die Spannflächen eingeleiteten Kräfte eine gleichförmige axiale Spannung ergeben. Dennoch ist es möglich, die radiale Bohrung zur Betätigung der Spannspindel in der Aufnahmeeinrichtung anzuordnen und dadurch eine Ver­ änderung des Werkzeugträgers zu vermeiden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Einsatzstück vorgesehen, das in die Bohrungen des Werkzeug­ trägers und der Aufnahmeeinrichtung eingesetzt wird, wobei das Einsatzstück eine Querbohrung für die Spannspindel und Aus­ nehmungen zur Aufnahme der Spannzangen aufweist. Eine solche Bauweise erleichtert die Montage wesentlich. Das Einsatzstück wird mittels der Spannspindel mit den Spannzangen verbunden und kann in die Bohrungen der Aufnahmeeinrichtung und des Werkzeug­ trägers eingefügt werden. Durch die radiale Bohrung in der Aufnahmeeinrichtung wird die Spannspindel betätigt, und zwar derart, daß zunächst die Spannzangen die Aufnahmeeinrichtung mit dem Werkzeugträger untrennbar verbinden. Bei weiterer Betätigung wird dann die Spannkraft aufgebracht.

Das Einsatzstück kann insbesondere zur Leitung des Kühlmittel­ stromes benützt werden. Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß die Enden des Einsatzstückes gegenüber der Aufnahmeeinrichtung und dem Werkzeugträger abgedichtet sind und daß im Einsatz­ stück Bohrungen für den Kühlmittelstrom von einer zentralen Bohrung in der Aufnahmeeinrichtung zu einer zentralen Bohrung des Werkzeugträgers angeordnet sind.

Hierfür ist es günstig, wenn eine ebene abgedichtete Stirn­ fläche am Einsatzstück vorgesehen ist.

Insbesondere können zwei parallele Bohrungen für den Kühl­ mittelstrom vorgesehen sein. Diese beiden parallelen Bohrungen liegen zu beiden Seiten der Querbohrung für die Spannspindel.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß in die radiale Bohrung in der Aufnahmeeinrichtung zur Betätigung der Spannspindel ein Zwischenstück eingesetzt ist, daß außen einen Mehrkant für einen Spannschlüssel aufweist und am inneren Ende mit einer Mehrkantverbindung an der Spannspindel angreift.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Zwischenstück mittels einer Halteplatte teilweise abgedeckt ist.

Die bekannten Hohlschaftbefestigungen, die manuell betätigt werden, haben in aller Regel den Nachteil, daß beim Lösen des Werkzeugträgers Klemmerscheinungen auftreten, die ein leichtes Herausnehmen des Werkzeugträgers aus der Aufnahmeeinrichtung mindestens erschweren. Falls die Außenkontur konisch gestaltet ist, ist der Konus von solcher Steilheit, daß zur Lösung be­ sondere Abzieheinrichtungen angewandt werden müssen. Oft unter­ bleibt dies, und es wird versucht, durch Schläge den Werkzeug­ träger zu lockern.

In weiterer Ausbildung löst die Erfindung auch dieses Teil­ problem. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß das Einsatz­ stück und/oder die Spannzangen Keilflächen aufweisen, die mit der Normalen zur Mittelachse einen spitzen Winkel einschließen, wobei die Spannzangen bei der Lösungsbewegung der Spannstellung über die Keilflächen auf das Einsatzstück und damit den Werkzeugträger aus dem Konus drücken. Durch die Gewindespindel mit zwei gegenläufigen Gewinden wird beim Lösen der Spannzangen eine Relativbewegung der Spannzangen zueinander erreicht. Durch geeignet angeordnete Keilflächen kann diese Bewegung benützt werden, das Einsatzstück gegen den Werkzeugträger zu drücken.

Die Anordnung derartiger Keilfächen ergibt auch dann eine vor­ teilhafte Wirkung, wenn die sonstigen Merkmale der Erfindung nicht oder nur teilweise angewandt werden.

Günstig ist es, wenn die Keilflächen an dem dem Werkzeugträger zugewandten Ende der Ausnehmungen bzw. der Spannzangen ange­ ordnet sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine er­ findungsgemäße Hohlschaftbefesti­ gung und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstel­ lung der Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie II-II.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Hohlschaft eine steilkonische Außenkontur. Die Außenkontur kann jedoch auch zylindrisch sein. Die Aufnahmeeinrichtung 9 ist dann sinngemäß angepaßt. Die Aufnahmeeinrichtung 9 ist in der Regel das vordere Ende einer rotierenden Spindel einer Werkzeugmaschine, die um die Mittelachse 1 umläuft. Die Erfindung ist aber auch bei nichtrotierenden Werkzeugen usw. anwendbar. Die Aufnahme­ einrichtung 9 besitzt eine Bohrung 14, die an dem dem Werkzeug­ träger 10 zugewandten Ende mit einem Steilkonus 28 versehen ist. Der Werkzeugträger 10 ist mit einem entsprechend ausge­ bildeten Außenkonus versehen, mit dem der Werkzeugträger 10 in das vordere Ende der Bohrung 14 hineinragt.

An dem Ende der Aufnahmeeinrichtung 9, die dem Werkzeugträger zugewandt ist, ist eine ebene Fläche 29 vorgesehen, und im gespannten Zustand liegt der Werkzeugträger 10 an dieser Fläche 29 an.

Der Werkzeugträger 10 ist mit einer Bohrung 13 versehen, so daß der Werkzeugträger 10 einen Hohlschaft 30 besitzt. Dieser Hohl­ schaft 30 besitzt an seinem der Aufnahmeeinrichtung 9 zuge­ wandten Ende Vorsprünge 31 und Ausnehmungen 32. Die Aufnahme­ einrichtung ist sinngemäß ausgebildet, so daß einem Vorsprung 31 jeweils eine Ausnehmung gegenüberliegt. Diese Ausbildung nach Art einer Klauenkupplung ergibt eine sichere Drehmomenten­ übertragung.

Der Ausnehmung 32 des Werkzeugträgers liegt der Vorsprung 11 gegenüber, in dessen Bereich die Bohrung 8 angeordnet ist. Diese Bohrung 8 nimmt das Zwischenstück 22 auf, das auf der Außenseite den Mehrkant 23 aufweist. Auf der Innenseite ist die Mehrkantverbindung 24 vorgesehen, mit der das Zwischenstück 22 mit der Spannspindel 5 zusammenwirkt. Dabei besitzt die Spann­ spindel eine Ausnehmung, in die ein Mehrkant des Zwischen­ stückes hineinragt.

Die Spannspindel 5 weist zwei Gewinde 6 und 7 auf. Das Gewinde 6 wirkt dabei mit der Spannzange 2 zusammen und das Gewinde 7 mit der Spannzange 3. Die Gewinde 6 und 7 haben eine gegen­ läufige Steigung, so daß bei der Drehung in der einen Richtung die Spannzangen 2 und 3 sich einander nähern, während in der gegenläufigen Drehrichtung ein Spreizen der Spannzangen er­ reicht wird. Die Spannzangen besitzen im wesentlichen eine klammerartige Gestalt bzw. eine U-förmige Gestalt. Die beiden Schenkel des U′s wirken jeweils mit Spannflächen 33 am hals­ artigen Teil 30 bzw. mit Spannflächen 34 in der Bohrung 14 der Aufnahmeeinrichtung zusammen. Es ist klar, daß bei einem Spreizen der Spannzangen 2 und 3 ein Festspannen des Werkzeug­ trägers 10 in der Aufnahmeeinrichtung 9 erhalten wird.

In den Bohrungen 13 und 14 ist ferner das Einsatzstück 12 ange­ ordnet, das im wesentlichen die Form eines Zylinders besitzt, mit einer Schulter 35, an dem dem Werkzeugträger 10 zugewandten Ende. Dadurch wird an diesem Ende eine Stirnfläche 21 erhalten, in der die Dichtung 36 angeordnet ist, die die Bohrung 20 im Werkzeugträger 10 abdichtet.

Das andere Ende des Einsatzstückes 12 ragt in eine angepaßte Bohrung 37 der Aufnahmeeinrichtung hinein. Die Dichtung 38 dichtet die Bohrung 37 ab.

Durch einen angesetzten Ring 39 ergibt sich beim Spannvorgang ein Anpressen der Stirnfläche 21 an der zugeordneten Fläche des Werkzeugträgers.

Im Einsatzstück 12 sind ferner die Bohrungen 18 vorgesehen, die die zentrale Bohrung 19 in der Aufnahmeeinrichtung 9 mit der zentralen Bohrung 20 des Werkzeugträgers 10 verbinden. Die Bohrungen 18 bis 20 dienen dem Kühlmittelstrom.

Das Einsatzstück 12 besitzt ferner eine Querbohrung 15, die vorzugsweise als Langlochbohrung ausgebildet sein kann, um Klemmerscheinungen beim Spannvorgang zu verhindern. Diese Bohrung 15 durchdringt die Spannspindel 5.

Ferner sind Ausnehmungen 16 und 17 am Einsatzstück 12 vorge­ sehen, die der Aufnahme der Spannzangen 2 und 3 dienen.

Die Halteplatte 25 dient der Sicherung des Zwischenstückes 22. Die Halteplatte 25 wird durch eine Schraube 40 gesichert.

Die beiden Spannzangen 2 und 3 besitzen ferner Keilflächen 27, die mit den Keilflächen 26 in den Ausnehmungen 16 und 17 zu­ sammenwirken. Wenn sich die beiden Spannzangen 2 und 3 gegen­ einander bewegen, drücken sie somit auf die Keilflächen 26 und drücken über die Stirnfläche 21 den Werkzeugträger 10 aus dem Konus 28.

Bei der Montage der Hohlschaftbefestigung gemäß der Erfindung wird wie folgt vorgegangen. Die Spannspindel 5 wird in die Gewindebohrungen 4 der Spannzangen 2 und 3 eingeschraubt und die Spannzangen werden in die Ausnehmungen 16 und 17 zurück­ geschraubt. Auf diese Weise kann das Einsatzstück mit den Spannzangen und der Spannspindel in die Bohrung 14 eingeführt werden und mit dem Ende auch in die Bohrung 37 der Aufnahme­ einrichtung. Nun wird in geeigneter Stellung das Zwischenstück 22 montiert und durch die Halteplatte 25 und die Schraube 40 gesichert. Dadurch wird auch eine Verdrehsicherung für das Einsatzstück mit den zugehörigen Elementen erhalten. Die Vor­ richtung ist nunmehr gebrauchsfertig. Es kann ein Werkzeug­ träger 10 in den Konus 28 eingesetzt werden, und durch Ver­ drehung des Zwischenstückes und damit auch der Spannspindel 5 wird der Werkzeugträger in den Konus eingezogen, bis die Fläche 29 wirksam wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils Spannflächen 33 und 34 für die entsprechenden Flächen an den Spannzangen vor­ gesehen. Gegebenenfalls kann auch auf die Spannfläche 34 in der Aufnahmeeinrichtung verzichtet werden und an deren Stelle nur eine Haltefläche vorgesehen werden, die von der Spannzange hintergriffen wird. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß beim Spannvorgang die Spannzangen sich nicht in Achsrichtung relativ zur Aufnahmeeinrichtung bewegen.

Claims (10)

1. Hohlschaftbefestigung für einen Werkzeugträger in einer Aufnahmeeinrichtung einer Werkzeugmaschine, wobei der Werkzeugträger und die Aufnahmeeinrichtung je eine Bohrung für gemeinsame Kupplungselemente aufweisen, die durch Spannzangen gebildet sind, die mit Spannflächen in den Bohrungen zusammenwirken und bei einer Spreizbewegung rechtwinklig zu einer Mittelachse den Werkzeugträger und die Aufnahmeeinrichtung in Achsrichtung gegeneinander spannen, mit Spannschrauben für die Spannzangen in radialen Gewindebohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei symmetrisch zur Mittelachse (1) angeordnete Spann­ zangen (2, 3) vorgesehen sind, die je eine Gewindebohrung (4) für eine gemeinsame Spannspindel (5) mit gegen­ läufigen Gewinden (6, 7) aufweisen, wobei die Spannspindel (5) durch eine Bohrung (8) in der Aufnahmeeinrichtung (9) betätigbar ist.

2. Hohlschaftbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtung (9) und der Werk­ zeugträger (10) zur Drehmomentenübertragung zusammen­ wirkende Vorsprünge und Ausnehmungen aufweisen und daß die Bohrung (8) zur Betätigung der Spannspindel (5) in einem Vorsprung (11) der Aufnahmeeinrichtung (9) ange­ ordnet ist.

3. Hohlschaftbefestigung nach einem oder beiden der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Einsatzstück (12) in den Bohrungen (13, 14) des Werkzeugträgers (10) und der Aufnahmeeinrichtung (9), wobei das Einsatzstück (12) eine Querbohrung (15) für die Spannspindel (5) und Ausnehmungen (16, 17) für die Spannzangen (2, 3) aufweist.

4. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Einsatzstückes (12) gegenüber der Aufnahme­ einrichtung (9) und dem Werkzeugträger (10) abgedichtet sind und daß im Einsatzstück (12) Bohrungen (18) für den Kühlmittelstrom von einer zentralen Bohrung (19) der Auf­ nahmeeinrichtung (9) zu einer zentralen Bohrung (20) des Werkzeugträgers (10) angeordnet sind.

5. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ebene abgedichtete Stirnfläche (21) am Einsatzstück (12).

6. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei parallele Bohrungen (18) für den Kühlmittelstrom zu beiden Seiten der Querbohrung (15) für die Spannspindel (5).

7. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die radiale Bohrung (8) in der Aufnahmeeinrichtung (9) zur Betätigung der Spannspindel (5) ein Zwischenstück (22) eingesetzt ist, das außen einen Mehrkant (23) für einen Spannschlüssel aufweist und am inneren Ende mit einer Mehrkantverbindung (24) an der Spannspindel (5) an­ greift.

8. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (22) mittels einer Halteplatte (25) teil­ weise abgedeckt ist.

9. Hohlschaftbefestigung insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Einsatzstück (12) und/oder die Spann­ zangen (2, 3) Keilflächen (26, 27) aufweisen, die mit der Normalen zur Mittelachse (1) einen spitzen Winkel ein­ schließen, wobei die Spannzangen (2, 3) bei der Lösungs­ bewegung der Spannstellung über die Keilflächen (26, 27) auf das Einsatzstück (12) und damit den Werkzeugträger (10) aus dem Konus (28) drücken.

10. Hohlschaftbefestigung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (26, 27) an dem dem Werkzeugträger (10) zuge­ wandten Ende der Ausnehmungen (16, 17) bzw. der Spann­ zangen (2, 3) angeordnet sind.