DE8517718U1

DE8517718U1 - Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter

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Publication number: DE8517718U1
Application number: DE8517718U
Authority: DE
Original assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Current assignee: Komet Stahlhalter- und Werkzeugfabrik Robert Breuning 7122 Besigheim De GmbH
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1986-10-16
Also published as: US4684301A; SE463905B; GB2177031A; GB2177031B; SE8602725L; SE8602725D0; GB8614914D0

Description

WerkzeügmaschinenBpindel und hierzu passende Werkzeughalter,

Die Erfindung betrifft eine ÜJerkzeugmaschinenspindEl und hierzu passend» Werkzeughalter, mit unterschiedlichen Schäften, die wechselweise in den Spindelkopf einsetzbar sind, welcher eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung zur Aufnahme eines Steilkegelschäftes eines ersten Werkzeughalters, eine die Aufnähmebohrung umgebende Stirnfläche und im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung eine zylindrische Paßbohrung zur Aufnahme eines zylindrischen Paßansatzes am Schaft eines zweiten Werkzeughalters aufweist, das am einen Ende des Paßansatzea mit einem zu diesem konzentrischen Flansch und am anderen Ende des Paßansatzes mit einem bei Anlage des Flansches an der Stirnfläche mit Spiel in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung eingreifenden Kegelstumpf versehen ist, wobei in der Spindel eine Spannstange vorgesehen ist, die in dem an die Aufnahmebohrung angrenzenden Bereich eine Spannzange bzw- ein Gewinde trägt, welche(s) jeweils mit einem am freien Ende jedes Schaftes vorgesehenen Anzugsbolzen bzw. Gewinde zusammenwirkt.

Eine derartige Werkzeugmaschinenspindel wurde anläßlich einer VDMA-Tagung am 26. k. 1985 in Frankfurt veröffentlicht (Unterlagen der Firma V/ALENITE-MODCO GmbH, D-6920 Sinsheim/Elsenz,"UAL-Spanneinheit für flexible Fertigung").

Eine derartige bekannte Werkzeugmaschinenspindel dient zur wahlweisen Aufnahme eines Werkzeughalters mit herkömmlichem Steilkegelschaft (DIIM 20B0 oder 69B71) oder eines neuartigen Werkzeughalters, der anschließend an einen Flansch einen zylindrischen Paßzapfen aufweist. Werkzeughalter mit Steilkegelschaft haben in der Regel auch einen Flansch, der häufig mit einer umlaufenden Trapezrille zum Angriff des Wechselarmes eines automatischen Werkzeugwechslers

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bestimmt ist. Bei liJErkzEUghaitsrn mit Steilkegeischaft liegt JEdoch der Flansch in der Regel nicht an der Stirnflache der Spindel an. Der Werkzeughalter stützt sich vielmehr ausschließlich mit seinem Steilkegelschaft in der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung der Spindel ab. Wenn nun diese kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung durch Anordnung der zylindrischen Paßbahrung auf etwa der Half Ue ihrer Länge entfernt ist, dann fehlt ein großer Teil der Änlagefläche zwischen dem Steilkegelschaft und der kegel-

1D stumpfförmigen Aufnahmebohrung. Die ohnehin bezüglich der Kraftübertragung bei den heutigen Anforderungen mangelhafte Verbindung zwischen Werkzeughalter und Spindel wird hierdurch noch mehr nachteilig beeinträchtigt. Auch ist die Zentrierujirkung zwischen Steilkegelschaft und kegelstumpfförmiger Aufnahmebohrung bei den heutigen Genauigkeitsanforderungen ungenügend. Wird hingegen ein liisrkzeughalter mit zylindrischem Paßansatz in die Spindel eingesetzt, dann wird zwar eine bessere Zentrierung zwischen Werkzeughalter und Werkzeugmaschinenspindel erreicht, allerdings ist die Abstützung dieses Werkzeughalters quer zur Spindelachse nicht mehr so gut, da die zylindrische Paßbohrung erst mit einem größeren Abstand von der Spindelstirnfläche beginnt. Desweiteren weist der bekannte Werkzeughalter mit zylindrischem Paßansatz zwei diametral gegenüberliegende Spannstücke auf, die in zur Spindelachse radialer Richtung verschiebbar gelagert sind. Zwischen den inneren Enden dieser Spannstücke ist ein in axialer Richtung beweglicher Keil vorgesehen, der mit einem aus dem Kegelstumpf herausragenden Anzugsbclzen

3D verbunden ist. An dem Anzugsbolzen greift die Spannzange der in der Werkzeugmaschinenspindel verschiebbar gelagerten Spannstange an. Durch deren axiale Verschiebung können die Spannstücke in radialer Richtung ausgefahren werden, wobei an den äußeren Enden vorgesehene Schrägflächen in abgeschrägte, in der Wandung der Paßbohrung eingearbeitete Vertiefungen eingreifen. Hierdurch uiird der Flansch an

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die Stirnfläche der Spindel angepreßt. Nachteilig an dieser Einrichtung ist diö Tatsache^ daß keine besonders hohe üJiederhclgenauigkeit beim Auswechseln der Werkzeughalter erreicht ujird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß trotz sehr enger Toleranzen zwischen dem Paßansatz und der Paßbohrung immer noch etwas Spiel zwischen beiden Teilen vorhanden sein muß. Da die beiden Spannstücke an radial gegenüberliegenden Seiten des Paßansatzes ausgefahren worden, uiirken auf den FaBansatz in entgegengesetzten Richtungen etwa gleich große Reaktionskräfte ein. Je nach den Reibungsverhältnissen zwischen den Schrägflächen wird sich der Paßzapfen gegenüber der Paßbohrung so orientieren, daß er entweder im Bereich des einen Spannstückes oder im Bereich des gegenüberliegenden Spannstückes an der Paßbohrung anliegt. Es kann jedoch auch vorkommen, daß der Paßansatz eine beliebige Zwischenstellung zwischen beiden Extremstellungen einnimmt. Dies beeinträchtigt die Einwechseltoleranz und damit die Wiederholgenauigkeit beim wiederholten Einwechseln des gleichen Werkzeughalters oder verschiedener Werkzeughalter ganz wesentlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter mit unterschiedlichen Schäften der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß bei Einsatz eines Werkzeughalters mit Steilkegelschaft die Verbindung zwischen diesem und der Werkzeugmaschinenspindel möglichst wenig beeinträchtigt wird und bei Einsatz eines Werkzeughalters mit zylindrischem Ansatz eine optimale Querabstützung mit hoher Zentriergenauigkeit erreicht wird. Darüberhinaus soll ferner die Wiederholgenauigkeit beim Auswechseln der Werkzeughalter verbessert werden.

Dia Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß die Paßbohrung unmittelbar an die Stirnfläche angrenzt und ihr Durchmesser geringfügig größer ist als der theoretische Durchmesser der kegelstumpfförmigen Aufnahmebahrung in der Ebene der Stirnfläche und daß die axiale Länge der Paßbohrung nur etwa 1D - 15% des theoretischen Durchmessers beträgt.

Da die Paßbohrung nur eine verhältnismäßig kurze axiale |

Länge aufweist, geht durch die Paßbührung nur verhältnis- | mäßig wenig von der Kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung I verloren. Bei Einsatz eines Werkzeughalters mit Steilkegelschaft ist also trotz der zylindrischen Paßbohrung ■" eine verhältnismäßig große Anlageflache zwischen dem :

Steilkegelschaft und der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung vorhanden, so daß die Verbindung zwischen Steilkegelschaft und Werkzeugmaschinenspindel durch die zylin- i drische Paßbohrung kaum beeinträchtigt wird. Die Anordnung der Paßbohrung unmittelbar angrenzend an die Stirnfläche der LJerkzeugmaschinenspindel hat bei Einsatz von Werkzeughaltern mit zylindrischem Paßansatz den Vorteil, daß die Querabstützung des Werkzeughalters in unmittelbarer Nachbarschaft der Stirnfläche erfolgt. Quer zur Spindelachse wirkende Querkräfte werden~damit optimal vom Werkzeughalter auf die Spindel und umgekehrt übertragen.

Dies ist gerade bei Werkzeughaltern mit zylindrischem ■?

Paßansatz von Wichtigkeit, da diese Werkzeughalter wegen der breiten Abstützung ihres Flansches an der Stirnfläche der Werkzeugmaschinenspindel zur Übertragung hoher Bearbeitungakräfte besonders geeignet sind. Darüberhinaus ist es auch möglich, die Toleranz zwischen dem zylindrischen Paßansatz und der zylindrischen Paßbohrung besonders eng zu halten, da wegen der geringen axialen Länge beider ._

P Teile diese in axialer Richtung auch nur sehr wenig gegen- I

einander verschoben werden müssen. I

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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in dem Kegelstumpf im Bereich des Paßansatzes ein Spannstück in einer radialen Führung verschiebbar ist, das mittels einer an seinem inneren Ende angreifenden, mit dem im Kegelstumpf axial verschiebbaren Anzugsbolzen verbundenen Keilfläche radial bewegbar ist und an seinem freien äußeren Ende mit einer Druckfläche versehen ist, die an eine an der Spindel vorgesehene Gegenfläche anpreßbar ist.

Die Verwendung von nur einem Spannstück hat den Vorteil, daß beim Ausfahren und Anpreßen des Spannstückes an die Gegenfläche auf den zylindrischen Paßansatz eine Reaktionskraft ausgeübt wird, die diesen an der dem Spannstück diametral gegenüberliegenden Seite an der PaBbohrung zur Anlage bringt. Der Werkzeughalter legt sich damit bei jedem LJechselvorgang automatisch in eindeutig definierter lileise immer an der gleichen Seite der Paßbohrung an. Hierdurch werden sehr geringe Einwechseltoleranzen mit einer hohen LJiederholungsgenauigkeit erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, teilweise im Längs-3Q schnitt,

Fig. 1a Einzelheiten der Stelle a der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel teilweise im

Längsschnitt,

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III der Fig. 2, Fig. k die erfindungsgemäße lüerkzeugmaschinenspindel mit eingesetztem, herkömmlichen Steilkegelschaft,

Fig. 5 u. G zwei weitere Ausführungsbeispiele im Läng sschnitt.

Die Werkzeugmaschinenspindel 1 ist drehbar im Spindelstack 2 gelagert. An ihrem Spindelkopf 1a weist die Werkzeugmaschinenspindel 1 eine kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung auf, die entsprechend DIN 2079 bzw. der entsprechenden ISO-Norm ausgebildet ist. Die Aufnahmebohrung 3 ist von einer ebenen, senkrecht zur Spindelachse A verlaufenden, ringförmigen Stirnfläche k umgeben. In einer zentralen Bohrung der Spindel 1 ist ferner eine Spannstange 5 axial verschiebbar gelagert, die an ihrem vorderen Ende im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3 eine Spannzange S trägt und entgegen der Kraft von nicht dargestellten Tellerfedern zum Spindelkopf 1a hin axial verschiebbar ist (Fig. 2 u. k).

liJie es in Figur 1 dargestellt ist, könnte die Spannstange 5a anstelle jer Spannzange S auch ein Gewinde 7 aufweisen und drehbar in der Spindel 1 gelagert sein.

Unmittelbar angrenzend an die Stirnfläche ba ueist der Spindelkopf 1a im Bereich der Aufnähr«bohrung 3 eine zylindrische PaBbohrung θ auf. Der Durchmesser D dieser Paßbührung ist nur geringfügig um etwa 1 mm größer als der theoretische Durchmesser d1, den die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 in der Ebene der Stirnfläche k haben würde. Diesertheorebische Durchmesser d1 ist in der DIIM 2G79 festgelegt und beträgt beispielsweise für

3D Spindelkopf größe IMr .50 / 69 ,95 mm. Einzelheiten bezüglich dieses theoretischen Durchmessers d1 und des Durchmessers D der Paßbohrung θ sind in Figur 1a dargestellt. Die PaBbDhrung B ist in axialer Richtung verhältnismäßig kurz ausgebildet, wobei ihre axiale Länge L, gemessen von der Stirnfläche k aus, etwa 10 - 15%, vorzugsweise etwa 12%, des theoretischen Durchmessers d1 betragen sollte. Der Durchmesser D der Paßbohrung 8 wird mit einer Toleranz von

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+ 0,002 - + 0,005 mm gefertigt.

In die Werkzeugmaschinenspindel 1 ist ein erster Werkzeughalter 9, der an seinem freien Ende 9a ein nicht dargestelltes beliebiges Werkzeug, beisielsweise einen Bohrkopf, ein Ausdrehwerkzeug, einen Fräser, eine Reibahle od. dgl. tragen kann, mit seinem Steilkegelschaft 10, der entsprechend DIIM 2DB0 bzw. S9B71 ausgebildet ist, in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 einsetzhar. Am hinteren, freien End^ des Steilkegelschaftes 1D kam, ein Anzugsbolzen 11 gemäß DIN 69B72 angeordnet sein, an welchem die Spannzange 5 angreift. Unter Wirkung der Tellerfedern wird der Steilkegelschaft 10 in die Spindel 1 eingezogen und dabei an die kegelstumpf förmige Auf nahmebahrung 3 arigepreßt. Der Flansch 9a,mit der für eine Greiferzange eines automatischen li'srkzeugwechslers bestimmten Trapezrille 12, befindet sich hierbei in Abstand von der Stirnfläche 4, da es aus herstellungstechnischen Gründen nicht möglich ist, die Uerkzeugmaschinenspindel 1 bzw. die verschiedensten Werkzeugschäfte so zu fertigen, daß sowohl der Steilkegelschsft 10 an der Aufnahmebohrung 3 als auch der Flansch 9b an der Stirnfläche 4 anliegen.

In Figur 1 ist ein zweiter Werkzeugschaft 13 dargestellt, an dessen freien Ende 13a wiederum ein nicht dargestelltes Werkzeug angeordnet ist. Der Werkzeughalter 13 weist ferner einen Flansch 13b auf.

Der Werkzeughalter 13 weist unmittelbar angrenzend an den Flansch 13b einen zylindrischen Paßansatz 15 auf, der mit möglichst geringen radialen Tolerßrvzen in die PüBbohrung B passen soll. Der Durchmesser des Paßansatzes 15 wird mit einer Toleranz von etwa - 0.0D3 mm gefertigt. Die axiale Länge des Paßansatzes 15,gemessen von der Ringflache 13c des Flansches 13b aus, ist geringfügig um etwa 9,5 mm kürzer als die axiale Länge der Paßbohrung B, so daß sichergestellt ist, daß der Werkzeughalter *I3 stets mit seiner

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Ringfläche 13c satt an der Stirnfläche it des Spindelkopf es 1a anliegt, ohne daß der PaßansBtz 15 am Grund der
Päßbohrung B aufsitzt.

An dem Paßansatz 15 schließt sich ein Kegelstumpf 16 an,
der jedoch se bemessen ist, daß zwischen der Mantelfläche
des Kegelstumpfes 16 und der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung 3 etwas Spiel vorhanden ist, wenn die Ringfläche
13c an der Stirnfläche 4 anliegt. Am freien Ende IGa uE5

Kegelstumpfes kann wiederum, ähnlich wie in Figur k, ein
mit einer Spannzange zusammenwirkender Anzugsbolzen vgrge^
sehen sein, oder aber, wie es in Figur 1 dargestellt ist,
ein Innengewinde 17, in welches die Spannstange 5a mit
ihrem Außengewinde 7 einschraubbar ist. In diesem Fall

ist die Spannstange 5a nur drehbar, jedoch nicht axial

verschiebbar in der Spindel 1 gelagert, und der Werkzeughalter 13 wird unter Wirkung der ineinandergreifenden
Gewinde 7, 17 in den Spindelkopf 1a eingezogen. Dabei wird
der Werkzeughalter 13 mittels des in die Paßbohrung B

eingreifenden Paßansatzes 15 gegenüber der Spindel 1 genau
zentriert. Außerdem wird der Flansch 13b mit seiner Ringfläche 13 an die Stirnfläche k angepreßt. Da der Kegelstumpf 16 mit Spiel in die Aufnahmebohrung 3 eingreift, f erfolgt die Anpressung der Ringfläche~13c an die Stirn- I fläche k mit der vollen Spannkraft der Spannstange 5a | bzw. der Gewinde 7, 17. Querkräfte, die auf den Werkzeug- |' halter 13 einwirken, werden in unmittelbarer Nachbarschaft fs der Stirnfläche h über den Paßansatz 15 und die Paßbonrung | B auf die Spindel übertragen. Zur Übertragung des Drehmo- ψ

mentes können ferner am Spindelkopf 1a die üblichen Mit- I nehmersteine gemäß DIN 2079 angeordnet sein, die zwei 1 diametral gegenüberliegend angeordnete Mitnehmernuten 1B i im Flansch 13b eingreifen. |

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Bei der Einführung des Werkzeughalters 13 in den Spindelkopf 1 dient zunächst der Kegelstumpf 16 als Grabführung. Der in die kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 3 eingreifende Kegelstumpf 16 bewirkt eine Wörzentrierung des Ulerkzeughalters. Da jedoch zwischen dem zylindrischen Paßansatz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16 \ eine Stufe vorhanden ist, ist es zweckmäßig, zwischen der j j Stirnfläche 6 und der zylindrischen Paßbohrung θ eine Fase 19 vorzusehen, die beispielsweise unter U5° gegenüber

1 1G der Spindelachse A verlaufen kann. Die radiale Ausdehnung f» dieser Fase muß mindestens so groß sein wie der halbe Durchmesserunterschied zwischen dem Paßansatz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16 im Bereich des Paßansatzes 15. Die Fase 19 hat eine Zentrierwirkung auf den Paßansatz 15 und erleichtert dessen Einführung in die Paßbahrung B. Anstelle der Fase 19 am Spindelkopf 1a könnte eine entsprechend große Fase auch am Übergang zwischen Paßansatz 15 und Kegelstumpf 16 vorgesehen sein. Es wäre auch denkbar, eine Fase 19 sowohl am Spindelkopf als auch

2D eine Fase am zylindrischen Paßansatz 15 vorzusehen, wobei dann die radialen Ausdehnungen beider Fasen zusammen etwas größer sein müßten als der halbe Durchmesserunterschied zwischen dem Paßansatz 15 und dem größten Durchmesser des Kegelstumpfes 16.

Die Kraft der auf die Spannstange 5 wirkenden Tellerfedern ist bei bereits vorhandenen Werkzeugmaschinen festgelegt und auch aus räumlichen Gründen nicht beliebig vergrößerbar. Aus diesem Grund und vor allen Dingen, um die Wiederholungsgenauigkeit bei mehrfachem Werkzeugwechsel zu steigern, d.h. die Wechseltoleranz möglichst gering zu halten, ist die in Figur 2 dargestellte Spanneinrichtung zweckmäßigerweise vorgesehen. Bei dieser Spanneinrichtung ist im Kegelstumpf 16 ein zylindrisches Spannstück 20 in einer als Führung dienenden Querbohrung 21 radial verschiebbar. Das Spannstück 20 weist an seinem äußeren Ende einen Kegel-

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stumpf 20a oder eine schräg zur Spindelachse A verlaufende Schragfiäche auf. Das Spannstück 20 weist ferner einen Längsschlitz 22 auf, welcher in einer schräg zur Spindelachse A verlaufenden Keilfläche 23 endet. In einer Axialbohrung Zk des Kegelstumpfes 16 ist ein Keil 25 axial verschiebbar. Der Keil 25 stützt sich mit seinem Rücken 25a in der Axialbohrung Zk ab. der Keil 25 ist mit dem AnzugsboLzen 26 fest verbunden. Eine Druckfeder 27 drückt auf einen zwischen dem Anzugsbolzen 26 und dem Keil 25 vorgesehen zylindrischen Bund 28 und versucht damit den Keil in Richtung zum Paßansatz 15 zu drücken. Ferner weist der Keil 25 ein Langloch 29 auf, welches parallel zur Keilfläche 25b verläuft. In dieses Langloch 29 greift ein im Spannstück 20 befestigter Querstift 30 mit Spiel ein. Im Spindelkopf 1a ist radial eine Schraube 31 eingeschraubt, welche eine kegelstumpfförmige Vertiefung 32 aufweist. Die Spitzenwinkel dieser kegelstumpfförmigen Vertiefung 32 und des kegelstumpfförmigen Endes 20a des Spannstückes 20 sind gleich groß. Die Achse A1 des Spannstückes 20 ist von der Ringfläche 13c in einem Abstand al angeordnet, der etwas kleiner ist als der Abstand a2 der Achse A2 der Schreibe 31 von der Stirnfläche k. Die Ausgestaltung des in Figur 2 dargestellten Werkzeughalters 13¹ bezüglich des Flansches 13b, des Paßansatzes 15 und des Kegelstumpfes 16, sowie weiterer Teile, entspricht dem in Figur dargestellten Ausführungsbeispiel , weshalb für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden und obige Beschreibung sinngemäß anzuwenden ist.

Solange der Werkzeughalter 13' nicht in der Spindel 1 festgespannt ist, wird der Keil 25 unter Wirkung der Feder 27 nach vorn in Richtung auf den Paßansatz 15 gedrückt. Über das Langloch 29 und den Querstift 30 wird das Spannstück 20 dabei mit seinem kegelstumpfförmigen Ende 20a innerhalb des Kegelstumpfes 16 gehalten. Uenn der Anzugsbolzen 26 von der Spannzange 6 erfaßt und

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durch diese in Richtung, B gezogen υίϊα, dann bewegt sich der Keil 25 ebenfalls in Richtung B, wobei seine Keilfläche 25b an der Keilflache 23 des Spännstückes 2D entianggleitet und dieses radial nach außen schiebt. Hierbei legt sich das kegelstumpfförmige Ende 20a an dis kegelstumpf förmige Vertiefung 32 an. Durch den axialen Versatz der Achsen A1 und A2 wird die Ringfläche 13c an die Stirnfläche k angepreßt. Die Keilflächen 23 und 25b bzw. die Flächen der Kegelstumpfe 2Da und 32 bewirken dabei

1D eine Verstärkung der durch die auf die Spannstange 5 wirkenden Tellerfedern erzeugten Spannkraft. Wichtig ist aber ferner, daß sich durch die Anlage des kegelstumpfförmigen Endes 2Ga an der kegelstumpfförmigen Vertiefung 32 eine Rsaktionskraft R in radialer Richtung ergibt, die den Paßansatz 15 an einer dar Schraube 31 diametral gegenüberliegenden Stelle immer in der gleichen Richtung an die Paßbohrung 8 anpreßt. Hierdurch wird die gewünschte große liliederhülgenauigkeit mit geringen Einwechseltoleranzen erreicht. Das Spannstück 20 ist in Figur 2 lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit in einigem Abstand von dem Paßansatz 15 dargestellt worden. Es sollte jedoch in größtmöglicher Nähe zum Paßansatz 15 angeordnet sein, um eventuelle Kippkräfte, die durch iias einseitige radiale Ausfahren des Spannstückes 20 entstehen könnten, zu vermeiden. Bringt man das Spannstück 20 näher an den Paßansatz 15 heran, so kann auch die axiale Länge des Kegelstumpfes 16 verkürzt werden.

Anstelle der in Fig. U dargestellten Trapezrille 12 kann gemäß Fig. 1 und 2 an dem Flansch des jeweiligen Werkzeughalters 13,13' eine andere Angriffsfläche für den Arm eines automatischen Werkzeugwechslers vorgesehen sein. Vorzugsweise ist dies Ein radiales Gewinde 14 zum Eingriff der Spannschraube eines prismenförmigen Greifers, wie es in Fig. 1 und 2 der europäischen Patentanmeldung, Veröffentlichungs-IMr. 0 125 529, dargestellt ist.

In den Figuren 5 und 6 sind nach zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die sich uon dem in Figur 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen durch die Ausgestaltung der Spannstücke und der mit den Spannstücken zusammenwirkenden Teile unterscheidet. Die Ausgestaltung der in Figur 5 und G dargestellten Werkzeughalter 13" bezüglich des Flansches 13b des Paßansatzes 15 und des Kegelstumpfes 16 sowie weiterer Teile, entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, 1D weshalb für die entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden und obige Beschreibung sinngemäß anzuwenden ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Kegelstumpf 16 ein zylindrisches Spannstück 40 in

einer Querbahrung 41 radial verschiebbar geführt. Das Spannstück 40 weist an seinem inneren Ende eine Keilfläche 42 auf, die mit der Spindelachse A einen Winkel oC von beispielsweise 45^D einschließt. Der im Kegelstumpf 16 axial 2D verschiebbare Anzugsbolzen 26 weist eine Aussparung 43 mit einer Keilfläche 44 auf, die im gleichen Winkel gegenüber der Spindelachse geneigt ist und mit der Keilfläche 42 zusammenwirkt. Damit das Spannstück 40 nicht unbeabsichtigt aus der Querbohrung 41 austreten kann, wenn sich der Werkzeughalter 13" außerhalb der Spindel 1 befindet, ist das Snannstück mit einem Langloch 45 versehen, in welches ein im Kegelstumpf 16 befestigter Querstift 46 eingreift.

An der Spindel 1 ist eine mit dem Spannstück 40 zusammenwirkende Gegenfläche 47 vorgesehen. Diese Gegenfläche 47 bildet den Teil einer Aussparung, welche mittels eines Schaftfräsers 48, der in Fig. 5 strichpunktiert eingezeichnet ist, erzeugt wurde. Die Achse C des Schaftfräsers 48 ist dabei in spitzem Winkel gegenüber der Spindelächse A geneigt, so daß auch die mittels des Schäftfräsers erzeugte Gegenfläche 47 in spitzem Winkel β gegenüber der Spindel-

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achse A geneigt ist. Der Winkel/" sollte mindestens 45°, vorzugsweise ettua SD^D betragen. An dem äußeren Ende des Druckstückes 40 ist eine unter dem gleichen bJinkel /■> geneigte Druckfläche 49 angeordnet, uiohei diese Druck- jj fläche 47 eine Krümmung aufweist, die der Krümmung der Gegenfläche 47 und damit dem Radius des Schaftfräsers 48 entspricht.

üJird der Anzugsbolzen 26 mittels einer an ihm, über eine Spannzange oder vorzugsweise ein Gewinde angreifenden, nicht dargestellten Zugstange in Richtung B bewegt, dann verschiebt sich das Spannstück 40 unter Wirkung der Keilflächen kZ, kk in radialer Richtung. Seine Druckfläche kB wird an die Gegenfläche 47 angepreßt, wobei eine Kraftkomponente ir. radialer und in axialer Richtung erzeugt wird. Die axiale Kraftkompünente verstärkt die Anpressung der Ringfläche 13c an die Stirnfläche k der Spindel 1, Die radiale Kraftkomponente erzeugt eine Reaktionskraft R in radialer Richtung, die den Paßansatz 15 an der dem Spannstück 4Q diametral gegenüberliegenden Stelle immer in der gleichen Richtung an die Paßbohrung B anpreßt. Hierdurch wird die gewünschte große WiederhDlgenauigkeit mit geringen Einwechseltoleranzen erreicht. Wichtig hierbei ist es, daß sich die Querbohrung -41 noch teilweise in den zylindrischen Paßansatz 15 hineinerstreckt, damit die Druckfläche 49 im Bereich des zylindrischen Paßansatzes 15 auf die Gegenfläche 47 einwirkt. Hi-.rdurch werden Kippkräfte, die durch das einseitige Ausfahren des Spannstückes 4D entstehen könnten, vermieden.

Der in Fig. 6 dargestellte Werkzeughalter 13" ist in ähnlicher Weise ausgebildet, wie das vorhergehende Ausführungsbeispiel, weshalb für Teile gleicher Funktion auch wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind. Das zylindrische Spannstück 5D ist in einer radialen Querbohrung 51 des Kegelschaftes 16 verschiebbar, wobei sich die Querbohrung 51 auch hoch in den Bereich des Paßansatzes

hineinerstreckt. An dem Anzugsbolzen 26 ist eine Keilfläche 52 vorgesehen, die mit einer entsprechenden Keilfläche 5k am inneren Ende des Spannstückes 5D zusa^imenuirk t. Der Dinkel oC 1, den die Keilflächen mit der Spindelachse A einschließen, sollte möglichst groß sein, damit durch das Spannstück 5D nur eine begrenzte radiale Uerspannung von Werkzeughalter 13" mit der Spindel 1 erreicht wird. Eine Selbsthemmung an den Keilflächen 52, 5k darf jedoch nicht eintreten. Das Spsnnstück 50 ist hohl ausgebildet und meist in seinem Inneren eine Schraube 53 auf, die in den Anzugsbolzen 26 eingeschraubt ist. Ferner ist eine Rückstellfeder 55 v/orgesehen, die auf das Spannstück 50 eine radial nach innen gerichtete Rückstellkraft ausübt. Am radial äußeren Ende des Spannstückes 5D ist eine Druckfläche 59 vorgesehen, die mit der Paßbohrung 8 zusammen-Ljirkt. Aus diesem Grund ist die Druckfläche 59 in Umfangsrichtung des Paßansatzes 15 in einem Radius gekrümmt, der dem de? Psßbohrung θ entspricht.

Wird auf den Anzugsbolzen 26 mittels der nicht dargestellten Zugstange eine Kraft in Richtung B ausgeübt, so wird das Spannstück 50 mittels der Keilflächen 52, 5k in radialer Richtung ausgefahren und dabei seine Druckfläche 59 an die Paßbohrung B angepreßt. Hierdurch-entsteht eine Radialkraft R, welche den Paßansatz 15 an der dem Spannstück 50 radial gegenüberliegenden Stelle immer in der gleichen Richtung an die Paßbohrung B anpreßt. Damit wird die Wiederholgenauigkeit sichergestellt. Sobald die Druckfläche 59 an der Paßbohrung B anliegt, ist die gegenseitige Bewegung von Anzugsbolzen 26 und Spannstück 50 blockiert. Die auf den Anzugsbolzen 26 in axialer Richtung B einwirkende Kraft der Zugstange preßt dann die Ringfläche 13c des Werkzeughalters 13" an die Stirnfläche k der Spindel 1 an .

Die Werkzeughalter bzw* deren Flansch sollte zweckmäßig so groß sein, daß sich der Flansch über die gesamte Stirnfläche k der Spindel erstreckt und an der gesamten Stirn-

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fläche; k anliegt. Eine Teilüberdeckung würde nämlich allmählich zu Deformationen der Spindelstirnfläche führen. Es kann jedoch auch vorkommen, daB mit der Spindel Werkzeughalter verbunden werden sollen, deren Flansch gemäß DII\I 69Θ71 ausgebildet ist und eine Trapezrille aufweist, damit das betreffende Werkzeug von einem üblichen Werkzeugwechsler erfaßt werden kann. In diesem Fall hat dann der Flansch bei dem meistgebräuchlichen Steilkegel l\lr.

einen Durchmesser von 97,5 mm. Damit derartige Werkzeuge

|; mit diesem Flanschdurchmesser keine Markierungen durch

ihre Außenkante hinterlassen, ist es zweckmäßig, im Be-

p reich dieser Außenkante in der Stirnfläche k eine Ring-

ΐ rille 6Q vorzusehen. Diese Ringrille SG ist an einem Durch-

messer von 97,5 mm angeordnet und erstreckt sich von diesem

Durchmesser aus jeweils um etwa 1 mm radial nach außen und innen, so daß die Ringrille eine Gesamtbreite von etwa 2 mm aufweist. Hierdurch liegt die Außenkante eines Flansches mit 97,5 mm Außendurchmesser im Bereich der Ring-

« rille 60 und es werden damit i/erformungen der Stirnfläche

*■ tf in diesem Bereich vermieden.

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Claims

Ansprüche

1. ülErkzEugmaschinenspindEl und hierzu passEnde liJerkzeughaltEr, mit unterschiedlichen Schäften, die tdechseluei-3E in den Spindelkopf einsEtzbar sind, welcher Eins kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung sur Aufnahme eines StEilkegelschaf tES eines ersten UlErkzeughalters , eine die Aufnahmebohrung umgebende Stirnfläche und im Bereich der kegelstumpfförmigen Aufnahmebohrung είπε zylindrische Paßbohrung zur Aufnahme eines zylindrischen PaßansatzES am Schaft eines zweiten Werkzeughalters aufweist, der am einen Ende des Paßansatzes mit einem zu diesem konzentrischen Flansch und am anderen Ende des Paßansatzes mit einem bei Anlage des Flansches an der Stirnfläche mit Spiel in dis kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung eingreifenden Kegelstumpf v/ersehen ist, dadurch gekEnnzeichnet, daß die Paßbohrung (S) unmittelbar an die Stirnfläche (4) angrenzt und ihr DurchmEssEr (D) geringfügig größer ist als der theoretische Durchmesser (d1) der kegelstumpfförmigen Auinahmebohrung (3) in der Ebene der Stirnfläche (4) und daß die axiale Längs (L) der Paßbohrung (8) nur Etwa 1D - 15% des theoretischen Durchmessers (d1) beträgt.

2. LJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) der Paßbohrung

(B) etwa um 1 mm größer ist als dEr theoretische Durchmesser (d1) .

3. Uerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzEichnst, daß die axiale LMnge (L) der Paßbohrung

(8) etuia 12% des theoretischen Durchmessers (d1) beträgt .

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'\ 4. liJerkzEugmaschinEnspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (4) und der zylindrischen Paßbohrung (8) eine den Durchmesserunterschied zwischen Paßansatz (15) und Kegelstumpf 5 (16) überbrückende Fase (19) vorgesehen ist.

5. Uerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kegelschaft (16) und dem

I Paßansatz (15) eine den Durchmesserunterschied beider

SjI 10 Teile überbrückende Fase vorgesehen ist.

I 6. Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch ge-

{ kennzeichnet, daß in dem Kegelstumpf (1S) im Bereich

< des Paßansatzes (15) ein Spannstück (2D, 40, 50) in

^; 15 einer radialen Führung (21, 41, 51) verschiebbar ist, ^; das mittels Einer an seinem inneren Ende angreifenden,

mit dem im Kegelstumpf (16) axial verschiebbaren Anzugsi
I bolzen (26) verbundenen Keilfläche (25a, 42, 52) radial

i bewegbar ist und an seinem freien äußeren Ende mit

I 20 einer Druckfläche (2Da, 49, 59) versehen ist, dip. an

.-' eine an der Spindel (1) vorgesehene Gegenfläche

(32, 47, B) anpreßbar ist.

I 7. Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, dadurch ge-

I 25 kennzeichnet, daß das Spannstück (20, 40, 50) zylin-

'"■ drisch ausgebildet ist und in einer Querbohrung

(21, 41, 51) im Kegelstumpf (16) geführt ist.

Θ. üJErkzeugmaschinenspinde¹ nach Anspruch 7, dadurch ge-30 kennzeichnet, daß sich die Querbohrung (21, 41, 51) teilweise in den zylindrischen Paßansatz (15)hinEin erstreckt,

I 9. Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch B, dadurch ge-

f- 35 kennzeichnet, daß die Paßbohrung (B) die Gegenfläche 1 bildet und die Druckfläche (59) einen Radius aufweist,

I der dem der Paßbohtung (B) entspricht.

-IBID. üJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (49) und die Gegenfläche (47) in gleich großem spitzen Dinkel {ß ) zur Spindelachse (A) geneigt sind.

11. lilerk zeugmaschinenspindel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (47) mittels eines Schaftfräsers (4Θ) erzeugt ist, dessen Achse (C) yeyEnütier ÜBT apindeläChSE (A) ySriSiyu ist.

12. Werkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche ein Kegelstumpf (20a) ist und die Gegenfläche durch eine kegelstumpfförmige Vertiefung (32) in einer in die Spindel (1) eingeschraub ten Schraube (31) gebildet ist.

13. lilerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Spannstück (20a) im uesentlichen über den ganzen Querschnitt des Kegelstumpfes (1G) erstreckt und einen sich über einen Teil seiner Länge erstreckenden Längsschlitz (22) aufweist, in welchen der Keil (25) eingreift.

14. liJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (50) hehl ausgebildet ist und im Innern des Spannstückes (50) eine in den Anzugsbolzen (26) eingeschraubte Schraube (53) und eine Rückstellfeder (55) angeordnet sind, die eine radi&i nach innen gerichtete Rückstellkraft auf das Spannstück (50) ausübt.

15. lüerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche (4) der Spindel an einem Durchmesser wan 97,5 mm eine Ringrille (GD) mit etwa 2 mm Breite vorgesehen ist.