DE8519794U1 - Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter - Google Patents
Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende WerkzeughalterInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter, die an ihrem freien Ende
eine zylindrische Aufnahmebohrung und an ihrer Stirnseite mindestens eine die Aufnahmebohrung umgebende, senkrecht
zur Spindelachse verlaufende, ringförmige Stützfläche aufweist, wobei ein in die Spindel einsetzbarer Werkzeughalter
einen in die Aufnahmebohrung genau passenden zylirdrischen
Paßzapfen, einen daran anschließenden, koaxialen zylindrischen Schaft mit einem größeren Durchmesser als
der Paßzapfen und am Übergang zwischen Schaft und Paßzapfen eine konzentrische, senkrecht zur Schaftachse verlaufende
Ringfläche aufweist, die sich r.ach Einsetzen des Paßzapfens in die Aufnahmebohrung an der ringförmigen
Stützfläche abstützt.
Bei einer derartigen bekannten Werkzeugmaschinenspindel (DE-A 0 123 220) erstreckt sich die Stützfläche durchgehend
von der Paßbohrung bis zum Außendurchmesser der Spindel. Der Schaft des Werkzeughalters weist in etwa
den gleichen Durchmesser auf wie die Spindel. Auch die Ringfläche erstreckt sich vom Paßzapfen bis zum Außendurchmesser
des Schaftes des Werkzeughalters. Auf diese Weise stützt sich der Werkzeughalter auf einem sehr großen
Durchmesser an der Spindel ab, wodurch eine optimale Ab-Stützung erreicht wird. Diese optimale Abstützung ist
bei Werkzeugen, welche ein großes Standmoment und ein großes Schnittmoment benötigen, z.B. Fräsköpfe oder Bohrwerkzeuge
mit großem Arbeitsdurchmesser, von Vorteil. Versieht man Werkzeuge, die geringeren Belastungen ausgesetzt
sind, wie z.B. Feinbohrstangen, Reibahlen, Gewindeschneidwerkzeuge
und Bohrer kleineren Durchmessers ebenfalls mit einem Schaft, dessen Außendurchmesser dem
Spindel-Außendurchmesser entspricht, dann sind diese Werkzeuge zwar ebenfalls sehr stabil, weisen jedoch ein
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unnötig hohes Gewicht auf. Degen der großen Masse werden
die Wechselzeiten beim automatischen Auswechseln derartiger Werkzeuge vergrößert und vor allem erfordern Werkzeuge
mit großem Schaftdurchmesser in einem Werkzeugmagazin auch sehr viel Platz. Würde man Werkzeuge, die geringeren
Belastungen ausgesetzt sind, mit einem Schaft mit kleinerem Außendurchmesser versehen, dann besteht die Gefahr, daß
die Außenkante des Schaftes. alsD der Übergang der Ringfläche
in den Außendurchmesser des Schaftes, an der Stützfläche Verformungen erzeugt. Diese Verformungen können
einseitig an der dem Werkzeug diametral gegenüberliegenden Seite auftreten. Die Verformungen oder Markierungen
führen dazu, daß ein Werkzeug mit einem größeren Schartdurchmesser nicht mehr vollständig an der Abstützfläche
anliegt, insbesondere nicht im Bereich seines Außendurchmessers. Dies führt nicht nur zu einer Verringerung der
Stabilität, sondern auch zu Bearbeitungsungenauigkeiten.
Vielfach werden nämlich die Werkzeuge außerhalb der Maschine '.'areingestellt. Denn nun bei einem derartigen voreingestellten
Werkzeug die Ringfläche nicht vollkommen an der Stützfläche anliegt, dann hat die Werkzeugschneide einen
größeren Abstand von der Stützfläche und es verändert sich damit auch das Bearbeitungsmaß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
liJerkzEugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter
zu schaffen , bei denen der Schaft einen den jeweiligen
Belastungen des Werkzeuges angepaßten Außendurchmesser aufweisen kann und trotzdem eine einwandfreie
3D Anlage der Ringfläche jedes Werkzeughalters im Bereich
des Außendurchmessers dieser Ringfläche sichergestellt ist.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß an der Stirnseite der Spindel mehrere zueinander konzentrische
ringförmige Stützflächen ausgebildet sind, die durch in die Stirnseite eingearbeitete Ringnuten voneinander abge-S
5 grenzt sind, und daß die Werkzeughalter bei PaßzBpfen gleichen Durchmessers unterschiedliche, sich stufenweise
r voneinander unterscheidende Schaftdurchmesser aufweisen,
f iiicbai der MuBsre Durchmesser .ieder Stützfläche gering-
Ί fügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Ringfläche
10 des zugehörigen Werkzeughalters und wobei ferner bei Anlage
der Ringfläche eines Werkzeughalters an der zugehörigen Stützfläche die radial weiter innen liegende(n)
Stützfläche(n) mit axialem Abstand von der gegenüberliegenden radialen Fläche des Werkzeughalters angeordnet
ist (sind).
Durch die Unterteilung der Stirnseite der Spindel in
einzelne, zueinander konzentrische und durch Ringhüllen voneinander abgegrenzte Stützflächen werden Verformun-
ZD gen (Markierungen) durch die am Übergang vom Schaft zur
Ringfläche liegende Außenkante vermieden. Diese Außenkante liegt nämlich jeweils im Bereich einer Ringnut und
kann damit nicht auf die Stützfläche drücken. Desweiteren stützt sich der Schaft jedes Werkzeughalters stets nur
im Bereich seines Außendurchmessers mit seiner Ringfläche an der gegenüberliegenden Stützfläche ab. Es wird damit
eine einwandfreie Abstützung und auch eine exakte Anlage des Werkzeughalters an einer der Stützflächen und zwar
immer an der in Bezug auf den Schaftdurchmesser größt-
3D möglichen Stützfläche sichergestellt. Auf diese Weise
wird immer eine einwandfreie Kraftübertragung vom Werkzeughalter
auf die Spindel und umgekehrt sichergestellt und ferner auch eine genaue Lage einer voreingestellten
Schneide gegenüber der zugehörigen Stützfläche der Spindel.
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Uorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind >n den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ist in folgendem, anhand von in der Zeichnungdargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen :
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einam Werkzeughalter
mit kleinem Schaftdurchmesser, Figur 2 das gleiche Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter
mit großem Schaftdurchmesser,
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter
mit kleinem Schaftdurchmesser, Figur k dieses Ausführungsbeispiel mit einem Werkzeughalter
mit großem Schaftdurchmesser .
Die Spindel 1 ist im Spindelstock 2 drehbar gelagert. Sie weist eine zylindrische Aufnahmebohrung 3 auf. An
der Stirnseite der Spindel 1 sind drei zueinander konzentrische
Stützflächen k , 5, S vorgesehen, die durch Ringrillen 7, S voneinander abgegrenzt sind. Die Ringrillen
7, B können eine radiale Breite von beispielsweise 2 mm aufweisen. Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind ferner- die Stützflächen it - 6 in axialer Richtung zueinander versetzt angeordnet
und zwar so, daß jeweils die innenliegende Stützfläche, beispielsweise die Stützfläche k, gegenüber einer diese
umgebenden Stützfläche 5 axial zurückgesetzt angeordnet ist. Die Stützfläche 5 ist ihrerseits wieder axial zurückgesetzt
gegenüber der Stützfläche 6 angeordnet. Der axiale Abstand a zweier Stützflächen ist in der Zeichnung
aus Gründen der Übersichtlichkeit übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit sollte er mindestens etwa
0,02 mm betragen.
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Der Werkzeughalter 9 weist einen in die AufnahmebDhrung 3
genau passenden Paßzapfen 10 und einen daran anschließenden, koaxialen, zylindrischen Schaft 11 auf. Am vorderen
Ende des Schaftes 11 ist ein nicht dargestelltes Werkzeug, beispielsweise eine Reibahle, eine Feinbohrstange oder
ein Gewindeschneidwerkzeug angeordnet. Am Übergang zwischen Paßzapfen 1G und Schaft 11 ist eine zur Schaftachse
A konzentrische Ringfläche 12 vorgesehen, die sich senkrecht zur Schaftachse A erstreckt. In der Spindel 1 sind
nicht dargestellte, am Paßzapfen 10 angreifende Spannmittel vorgesehen, die den Zapfen 10 zum Innern der Spindel
hin in Richtung B belasten und dadurch die Ringfläche 12
an die Stützfläche 4 anpressen. Derartige Spannmittel sind beispielsweise in der EP-A 0 123 22ü offenbart.
In Figur 2 ist die gleiche Spindel 1 mit einem anderen Werkzeughalter 9a dargestellt, der am freien Ende seines
Schaftes 11a ein nicht dargestelltes Werkzeug, beispielsweise einen Fräskopf, trägt, der hohen Bearbeitungskräften
ausgesetzt ist. Der Schaft 11a weist deshalb den größtmöglichen Durchmesser D3 auf. Infolge der stufenförmigen
Uersetzung der Stützflächen k, 5, 6 liegt der
Schaft 11a mit seiner Stützfläche 12a nur im Bereich seines Durchmessers D3 an der Stützfläche 6 mit dem
größten Außendurchmesser d3 an. Ein weiterer, in der Zeichnung nur strichpunktiert dargestellter Werkzeughalter
kann einen zwischen den Durchmessern D1 und D3 liegenden Durchmesser D2 aufweisen. In jedem Fall sind
die Druchmesser D1, D2 , D3 der verschiedenen Werkzeughalter
so abzustufen, daß die Außendurchmesser d1, d2
und d3 der Stützflächen k, 5, S stets geringfügig, d.h.
um etwa 1 mm kleiner sind als die Schaftdurchmesser D1,
DZ, D3 der zugehörigen Werkzeughalter 9, 9a. Auf diese
üleide kommt die Außenkante 13, 13a am Übergang zwischen
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dem Schaft 11, 11a und der Ringfläche 12, 12a stets im
Bereich einer Ringnut 7 bzw. B bzui. auch der Fase Λΐ* zu
liegen. Die Außenkante 13, 13a drückt damit keinesfalls auf eine der Stützflächen h, 5, 6 und es werden damit
Verformungen (Markierungen) der Stützflächen vermieden.
Das gleiche gilt auch für das in Figur 3 und h dargestellte
Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel
üjurden die gleichen Bezugszeichen gewählt uiie bei
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, wobei jeweils
ein Indexstrich bei denjenigen Teilen hinzugefügt uurde, die sich konstruktiv von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel unterscheiden. Dbige Beschreibung trifft jedoch
sinngemäß auch für das in Figur 3 und k dargestellte
Ausführungsbeispiel zu. Die durch die Nuten 7', 81 gegeneinander
abgegrenzten Stützflächen k', 5', G1 liegen
bei diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene, was den Vorteil hat, daß die Stirnfläche der Spindel 1' in einem
Arbeitsgang überschliffen werden kann. Der Werkzeughal-
2G ter 9 entspricht dem in Figur 1 dargestellten Werkzeughalter
in allen Einzelheiten. Um jedoch bei Werkzeughaltern
9'a mit einem größeren Schaftdurchmesser D3 ebenfalls sicherzustellen, daß dieser Werkzeughalter 9'a
mit seiner Ringfläche 12'a immer nur an der zugehörigen
äußeren Stützfläche 6' anliegt, weist der Werkzeughalter
9'a konzentrisch zum Paßzapfen 10 eine Ausdrehung a"f.
Diese Ausdrehung ist so bemessen, daß die innerhalb des inneren Durchmessers d5 der zugehöriget: Stützfläche G1
liegende radiale Fläche 15 des Werkzeughalters 9'a bis
zum Paßzapfen 10 hin gegenüber der Ringfläche 12'a zur
Werkzeugseite des Werkzeughalters 9'a hin zurückspingt.
Bei einem in Figur 3 strichpunktiert angedeuteten Werkzeughalter
mit einem Schaftdurchmesser D2 würde die Ausdrehung einen Außendurchmesser aufweisen, der etwas klei·
ner ist als der Innendurchmesser dk der Stützfläche 5'.
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Auf diese Weise hat die radiale Fläche 15 von der Ringfläche
12'a einen axialen Abstand al und dementsprechend
auch einen axialen Abstand von den weiter innen liegenden
Stützflächen k' und 5'. Der axiale Abstand al der
radialen Fläche U ν/απ der Ringfläche 12'a sollte mindestens
etua 0,02 mm betragen.
Claims (5)
1. Uerkzeugmaschinenspindel und hierzu passende Werkzeughalter,
die an ihrem freien Ende eine zylindrische Aufnahmebohrung und an ihrer Stirnseite ,nindestens
eine die Aufnahmebohrung umgebende, senkrecht zur
Spindelachse verlaufende, ringförmige Stützfläche
aufweist, wobei ein in die Spindel einsetzbarer Werkzeughalter
einen in die Aufnahmebahrung genau passenden
zylindrischen Paßzapfen, einen daran anschließenden, koaxialen zylindrischen Schaft mit einem größeren
Durchmesser al3 der des Paßzapfens und am Übergang zwischen Schaft und Paßzapfen eine konzentrische, senkrecht
zur Schaftachse verlaufende Ringfläche aufuieist, die sich nach Einsetzen des Paßzapfens in die Aufnahmebohrunc
an der ringförmigen Stützfläche abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite der
Spindel (1, 1') mehrere zueinander konzentrische, ringförmige Stützflächen ik , 5, 6; k' , 5', 6') ausgebildet
sind, die durch in die Stirnseite eingearbeitete Ringnuten (7, S; 7', 8') voneinander abgegrenzt
sind, und daß die Werkzeughalter (9, 9a; 9'a) bei
Paßzapfen (1D) gleichen Durchmessers unterschiedliche,
sich stufenweise voneinander unterscheidende Schaftdurchmesser (D1, D2, D3) aufweisen, wobei der äußere
Durchmesser (d1, d2 , d3) jeder Stützfläche (k , 5, 6;
W, 5', 6') geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser
(D1, D2 , D3) dtr Ringfläche (12, 12a; 12'a)
des zugehörigen Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) und wobei
ferner bei Anlage der Ringfläche (12, 12a; 12'a) eines
Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) an der zugehörigen Stützfläche
(k , 5, 6; if', 5', 6') die radial weiter innen
liegende(n) StützflächeCn) mit axialem Abstand von
der gegenüberliegenden radialen Fläche des Werkzeughalters (9, 9a; 9'a) angeordnet ist (sind).
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2. liJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils die innen liegende Stützfläche
(if, 5) gegenüber einer diese umgebenden Stützfläche
(5, 6) axial zurückgesetzt angeordnet ist.
(Fig. 1 und 2)
3. Iderkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zweier Stützflächen (k, 5, 6) mindestens etwa 0,02 mm bei/ägt.
k. Iderkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ringfläche sich vom Schaftdurchmesser (D2, D3) aus so weit radial nach innen
erstreckt wie die zugehörige Stützfläche (5 ' , 6') und daß die innerhalb des inneren Durchmessers (d4 ,
d5) der zugehörigen Stützfläche (51, 6') liegende
radiale Fläche (15) des Werkzeughalters (9'a) bis zum Paßzapfen (10) hin gegenüber der Ringfläche (12'a)
zur üJerkzeugseite des Werkzeughalters hin zurückspringt.
5. liJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der radialen Fläche (15) von der Ringfläche (12'a) mindestens
etwa 0,02 mrn beträgt.
G. üJerkzeugmaschinenspindel nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die radiale Breite der Ringnut (7, S; 7', B1) etwa 2 mm beträgt.
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