DE3243948A1 - Separable tool for machining - Google Patents
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Abstract
Description
Teilbares Werkzeug für die spanabhebende BearbeitungDivisible tool for machining
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 Werkzeug an der Werkzeugmaschine getrennt werden kann und mittels einer Kupplungsvorrichtung mit ihm verbunden werden kann. Diese weist aufeinander abgestimmte Führungsflächen oder Anlageflächen teils am Werkzeugschaft und teils am Werkzeugkopf auf. Dazu gehört außerdem eine Spannvorrichtung, die eine relativ zum Werkzeugschaft verschiebbare Zugstange aufweist, die mit einem Kraftantrieb verbunden ist und die mit dem Werkzeugkopf gekoppelt werden kann.In machine tools for the machining of workpieces, in which the tools have larger dimensions and, moreover, usually with Tungsten carbide cutters are equipped, there are efforts to make the tools so divisible execute that at a certain separation point a tool head with the cutting edge separated from the tool shank for fastening the tool to the machine tool can be and can be connected to it by means of a coupling device. This has coordinated guide surfaces or contact surfaces partly on Tool shank and partly on the tool head. This also includes a clamping device, which has a pull rod which can be displaced relative to the tool shaft and which is connected to a Power drive is connected and which can be coupled to the tool head.
Bei einer bekannten Ausführung eines-teilbaren Drehmeißels sind an der Trennstelle zwischen Werkzeugschaft und Werkzeugkopf prismatische Führungsflächen oder Anlageflächen vorhanden. Die Zugstange weist einen zylindrischen Zugkopf auf, der am Werkzeugkopf in eine Ausnehmung eingreift, die einen schlüssellochförmigen Grundriß hat, wobei sie an der Schmalseite offen ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Werkzeugkopf stets nur in einer ganz bestimmten Stellung mit dem Werkzeugschaft verbunden werden. Das Verbinden und Trennen des Werkzeugkopfes und des Werkzeugschaftes erfolgt auf einer Bewegungsbahn, die rechtwinklig zur Längsachse des Werkzeugschaftes ausgerichtet ist. Das schränkt die Einsatzmöglichkeiten eines solchen Werkzeuges ein, insbesondere dann, wenn im Zuge der Bearbeitung eines Werkstückes die Htuptschnittkräfte nach Größe und Richtung sich ändern.In a known version of a divisible turning tool are on the separation point between tool shank and tool head prismatic guide surfaces or contact surfaces available. The pull rod has a cylindrical pull head, the one on the tool head engages in a recess which has a keyhole-shaped Has floor plan, where it is open on the narrow side. In this embodiment the tool head can only ever be in a very specific position with the tool shank get connected. Connecting and disconnecting the tool head and the tool shank takes place on a trajectory that is perpendicular to the longitudinal axis of the tool shank is aligned. This limits the possible uses of such a tool a, especially if the main cutting forces are in the course of machining a workpiece change in size and direction.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein teilbares Werkzeug derart auszugestalten, daß der Werkzeugkopf gegenüber dem Werkzeug zumindest in mehreren Stufen auf eine bestimmte Winkelstellung eingestellt werden und in dieser Winkelstellung sicher festgehalten werden kann.The invention is based on the object of a divisible tool in this way to design that the tool head with respect to the tool at least in several Steps can be set to a certain angular position and in this angular position can be held securely.
Diese Aufgabe wird durch ein teilbares Werkzeug mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This task is accomplished by using a divisible tool with those in the claim 1 specified features solved.
Dadurch, daß die Führungsflächen der Kupplungsvorrichtung am Werkzeugschaft und am Werkzeugkopf mittig zu einer gemeinsamen Achse zumindest des Werkzeugschaftes aber auch zum Teil des Werkzeugkopfes ausgerichtet sind, und dadurch daß die Spannvorri#htung mittig zu dieser Achse angeordnet ist, und ihre Teile entweder Drehteile sind oder zumindest eine rotationssymmetrische Ausbildung haben, ist ein Verdrehen des Werkzeugkopfes gegenüber dem Werkzeugschaft möglich, wobei je nach der besonderen Ausführungsform der Führungsflächen entweder eine stetige Winkeleinstellung oder zumindest in Stufen je eine bestimmte Winkeleinstellung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugschaft möglich ist. Die Spannbacken der Spannvorrichtung werden bei einer mittels der Zugstange auf sie ausgeübten axialen Verschiebekraft parallel zu sich selbst an den Außenkonusflächen des Werkzeugschaftes entlang bewegt, so daß sie mit der Axialbewegung zugleich eine radiale Schließbewegung oder Öffnungsbewegung ausführen.Because the guide surfaces of the coupling device on the tool shank and on the tool head in the center of a common axis of at least the tool shank but are also partially aligned with the tool head, and the clamping device is arranged centrally to this axis, and its parts are either turned parts or have at least one rotationally symmetrical design, is a rotation of the tool head possible compared to the tool shank, depending on the particular embodiment of the guide surfaces either a constant angle adjustment or at least in steps a specific angle setting between the tool head and the tool shank is possible. The jaws of the clamping device are at a by means of axial displacement force exerted on it parallel to itself moves along the outer conical surfaces of the tool shank so that they are with the Axial movement at the same time execute a radial closing movement or opening movement.
Diese Parallelbewegung schräg zur Achse ermöglicht es, daß die im Inneren der Spannbacken an ihrem vorderen Ende gelegenen und einwärts gewandten Kupplungsflächen in radialer Richtung hinter die vom Werkzeugschaft abgewandte Kupplungsfläche des Zugschaftes greifen und in axialer Richtung den Zugschaft mitnehmen und so den Werkzeugkopf gegen den Werkzeugschaft ziehen, bis beide an ihren Führungs- und Anlageflächen fest aneinander anliegen. Dadurch, daß die Kupplungsflächen an den Spannbacken des Werkzeugschaftes und am ZugschaFt des Werkzeugkopfes als Konusflächen ausgebildet sind, wird in der Kupplungsstellung beider Teile bewirkt, daß die Spannbacken nicht nur eine axiale Zugkraft sondern auch eine allseitige radiale Zentrierkraft auf den Zugschaft am Werkzeugkopf ausüben. Dadurch erhält der Werkzeugkopf in einem gewissen Abstand von den Führungs- und Anlageflächen der Trennstelle eine zusätzliche radiale Einspannung, die zur Entlastung der Führungs- und Anlageflächen an der Trennstelle beiträgt und die Steifigkeit der Verbindung des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugschaft erhöht.This parallel movement obliquely to the axis makes it possible that the im Inside the jaws located at their front end and facing inward Coupling surfaces in the radial direction behind the coupling surface facing away from the tool shank grab the pull shaft and take the pull shaft with you in the axial direction and so the Pull the tool head against the tool shank until both are on their guide and contact surfaces lie tightly against each other. The fact that the coupling surfaces on the jaws of the Tool shank and formed on the ZugschaFt of the tool head as conical surfaces are, in the coupling position of both parts has the effect that the clamping jaws do not only an axial tensile force but also an all-round radial centering force exercise the pull shaft on the tool head. This preserves the tool head in one certain distance from the guide and contact surfaces of the separation point an additional radial restraint, which relieves the load on the guide and contact surfaces at the point of separation contributes and the rigidity of the connection between the tool head and the tool shank elevated.
Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 2 wird durch den verhältnismäßig stumpfen Kegel der Kupplungsflächen 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 eine Selbsthemmung mit Sicherheit vermieden wird. Durch eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 3 wird erreicht, daß die Axialbewegung der Zugstange in eine verhältnismäßig große Radialbewegung der Spannbacken umgesetzt wird, so daß die notwendigen radialen Wege der Spannbacken zum Hintergreifen der Kupplungsflächen an der Zugstange innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Baulänge des Werkzeugschaftes erreicht wird.In one embodiment of the tool according to claim 2 is through the relatively obtuse cone of the coupling surfaces that the radial Movement component of the clamping jaws at least to the same extent, preferably with one certain advance, converted into an axial movement of the pulling shaft on the tool head and that also the radial and axial frictional forces on the coupling surfaces are as low as possible and self-locking is definitely avoided. By an embodiment of the tool according to claim 3 is achieved that the axial movement the pull rod in a relatively large radial movement of the clamping jaws implemented is, so that the necessary radial paths of the jaws for engaging behind the Coupling surfaces on the tie rod within a relatively short overall length of the tool shank is reached.
Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 4 kann durch die Aufteilung der Kupplungsflächen auf mehrere parallele Abschnitte die radiale Abmessung der Kupplungsflächen entsprechend vermindert werden, wodurch auch die davon abhängigen Abmessungen dar übrigen Teile vermindert wer-den können. Durch die Parallelschaltung mehrerer Kupplungsflächen 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 Konusflächen der Spannbacken und ihrer Gegenflächen wird erreicht, daß einerseits die Konusabschnitte so nahe wie möglich hintereinander liegen und andererseits ein gegenseitiges Verhaken der Kupplungsflächen und #ein Ineinandergreifen in einer falschen Zuordnung vermieden wird, wenn der Werkzeugkopf schon in seine Kupplunqsstellung geschoben ist, ehe die Spann vorri eh tung in Bewegung gesetzt wurde.In an embodiment of the tool according to claim 4 can by the division of the coupling surfaces into several parallel sections the radial Dimension of the coupling surfaces can be reduced accordingly, whereby the depending on the dimensions of the remaining parts can be reduced. By the parallel connection of several coupling surfaces very quickly becomes a relative one large surface coverage of the coupling surfaces achieved, so that the surface loading decreased during the movement phase with the smaller shape matching of the conical surfaces is. By adapting the transition surfaces to the direction of movement of the relative movement defining conical surfaces of the clamping jaws and their mating surfaces is achieved, that on the one hand the cone sections are as close as possible one behind the other and on the other hand a mutual hooking of the coupling surfaces and interlocking in an incorrect assignment is avoided if the tool head is already in its Coupling position is pushed before the clamping device is set in motion became.
Bei einer Ausgestaltung des Werkzzuges nach Anspruch 5 erfolgt die Schließbewegung der Spannbacken und die axiale Spannbewegung fiir das Festspannen des Werkzeugkopfes in von voneinander getrennten Bewegungsphasen. Dadurch werden während des Festspannens des Werkzeugkopfes Relativbewegungen der kupplungsfl';ie1ien vermieden 1110 d die Zugkraft der Zustange praktisch verlus@frei in die 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 verhnltnismäßig kleinen Anteil der gesamten Axialbewegung der Zugstange beschränkt, so daß für die rein axiale Bewegung der Spannbacken entlang der zylindrischen Übergangsfliichen noch ein ausreichend großer Weganteil mit einer entsprechend großen Flächenüberdeckung der zylindrischen Flächen übrig bleibt.In one embodiment of the tool train according to claim 5 takes place Closing movement of the clamping jaws and the axial clamping movement for clamping of the tool head in separate movement phases. This will be During the clamping of the tool head, relative movements of the coupling fl '; ie1ien avoided 1110 d the tensile force of the rod practically loss @ free in the clamping force implemented to hold the tool head in place. Due to the relatively large cone tip angle of the cone sections on Tool shank and on the clamping jaws the closing movement of the clamping jaws to a relatively small proportion of the limited total axial movement of the tie rod, so that for purely axial movement of the clamping jaws along the cylindrical transition surfaces is sufficient large proportion of the path with a correspondingly large surface coverage of the cylindrical Area remains.
Bei einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 6 wird durch die getrennte Herstellung des Zugschaftes vom Werkzeugkopf die Herstellung und/oder Bearbeitupg der Führungs- und Anlageflächen der Trennstelle am Werkzeugkopf erheblich erleichtert. Bei einem nach Anspruch 7 ausgestalteten Werkzeug ist es trotz der Trennstelle zwischen dem Werkzeugschaft und dem Werkzeugkopf möglich, ein Fluid, insbesondere eine Kühl- und/oder Schneidflüssigkeit, bis in den Werkzeugkopf und dort beispielsweise bis zur Schneide hinzuleiten.In one embodiment of the tool according to claim 6 is through the separate manufacture of the tension shaft from the tool head the manufacture and / or Machining of the guide and contact surfaces of the separation point on the tool head considerably relieved. In a tool designed according to claim 7, it is in spite of the Separation point between the tool shank and the tool head possible, a fluid, in particular a cooling and / or cutting fluid, right into the tool head and there, for example, to lead to the cutting edge.
Mit einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 8 wird ein stetiger Zusammenhalt aller Teile des Werkzeugschaftes auch bei abgenommenem Werkzeugkopf erreicht.With an embodiment of the tool according to claim 8, a steady Cohesion of all parts of the tool shank even with the tool head removed achieved.
Durch eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 9 wird einerseits eine sehr hohe Beweglichkeit der Spannbacken in Umfangsrichturig und damit zugleich in radialer Richtung erreicht, so daß auch verhältnismäßig große Halbmesserdifferenzen der Kupplungsflächen überbrückt werden können. Andererseits wird dadurch auf einfache Weise ein Zusammenhalt der Spannbacken mit einer gleichmäßigen Verteilung in Umfangsrichtung -erreicht, so daß zusätzliche Führungsmittel und/oder Haltemittel für die Spannbacken entfallen können.By means of an embodiment of the tool according to claim 9, on the one hand a very high mobility of the clamping jaws in the circumferential direction and thus at the same time reached in the radial direction, so that also relatively large differences in radius the coupling surfaces can be bridged. On the other hand, it is easy to use Way a cohesion of the clamping jaws with an even distribution in the circumferential direction -Achieved, so that additional guide means and / or holding means for the clamping jaws can be omitted.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele naher 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 Zustand; 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.In the following the invention is illustrated by means of two in the drawing Embodiments explained in more detail. They show: FIG. 1 a partially sectioned view illustrated elevation of a first embodiment of the tool according to FIG Invention in operation; Fig. 2 is an elevation shown partially in section the tool of Figure 1 in a partially separated state; 3 shows a cross section the tool of Figure 1 along the line III - III; Fig. 4 is a partially sectioned illustrated elevation of a modified embodiment of the tool in two different operating states.
Das aus Fig. 1 bis 3 ersichtliche Werkzeug 10 wird als Drehmeißel eingesetzt. Es weist zwei Hauptbauteile auf, nämlich. einen Werkzeugschaft 11 und einen Werkzeugkopf 12. Der Werkzeugschaft 11 dient der Befestigung des Werkzeuges 10 an einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine. Die von der Art und vom Aufbau der Werkzeugmaschine abhängigen Verbindungselemente sind ebenfalls nicht dargestellt. Der Werkzeugkopf 12 trägt die Werkzeugschneide 13, die hier als aufgelötete Hartmetall-Schneide ausgebildet ist.The tool 10 shown in FIGS. 1 to 3 is used as a lathe chisel used. It has two main components, viz. a tool shank 11 and a tool head 12. The tool shank 11 is used to attach the tool 10 on a machine tool, not shown. The type and structure the machine tool dependent connecting elements are also not shown. The tool head 12 carries the tool cutting edge 13, here as a soldered-on hard metal cutting edge is trained.
Das Werkzeug 10 ist teilbar. Der Werkzeugschaft 11 und der Werkzeugkopf 12 können an einer Trennstelle 14 voneinander getrennt werden. Im Betriebszustand (Fig. 1) werden sie mittels einer Kupplungsvorrichtung 15 miteinander verbunden. Diese weist Führungs- und Anlageflächen 16 bzw. 17 teils am Werkzeugschaft 11 und teils am Werkzeugkopf 12 sowie eine Spannvorrichtung 18 auf.The tool 10 is divisible. The tool shank 11 and the tool head 12 can be separated from one another at a separation point 14. In operating condition (Fig. 1) they are connected to one another by means of a coupling device 15. This has guide and contact surfaces 16 and 17 partly on the tool shank 11 and partly on the tool head 12 and a clamping device 18.
Die Führungs- und Anlageflächen 16 und 17 (Fig. 2) sind die kreisringförmig angeordneten Einzelflächen einer stirnseitigen Kerbverzahnung (Hirth-Verzahnung). Diese stirnseitige Kerbverzahnung oder kurz Stirnverzahnung ist mittig zu einer gemeinsamen 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 Längenabschnittes und der Werkzeugschaft 11 in seiner ganzen Länge als Kreiszylinder mit gleichem Außendurchmesser ausgebildet.The guide and contact surfaces 16 and 17 (Fig. 2) are circular arranged individual surfaces of a face serration (Hirth serration). This face serration or face gear for short centered on a common axis of the tool shank 11 and the tool head 12 arranged. The tool head 12 is at least in the area with respect to this axis of the length section adjacent to the separation point 14 and the tool shank 11 designed in its entire length as a circular cylinder with the same outer diameter.
Diese Stirnverzahnung 16 und 17 erlaubt es, den Werkzeugkopf 12 stufenweise entsprechend der Teilung der Stirnverzahnung auf unterschiedliche Winkelstellurgen gegenüber dem Werkzeugschaft 11 einzustellen.This spur toothing 16 and 17 allows the tool head 12 to be stepped according to the division of the spur gearing on different angled positioners to be set in relation to the tool shank 11.
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 Drehteile oder aus Drehteilen abgeleitet, so daß die Spannvorrichtung 18 in jeder beliebigen Winkelstellung zwischen dem Werkzeugkopf 12 und dem Werkzeugschaft 11 wirken kann.The clamping device 18 is also central to the common axis arranged so that it is also aligned with the spur teeth 16, 17. The parts of the Clamping device 18 are either turned parts or derived from turned parts, so that the clamping device 18 in any angular position between the tool head 12 and the tool shank 11 can act.
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.The tool shank 11 is only for manufacturing reasons formed in two parts and from a core part 21 and a shell part 22 in the from Fig. 1 and 2 evident way assembled and by means of several end faces arranged screws 23 united with one another. So much for the following of this distinction is not required, the tool shank 11 is regarded as a part.
Zu den dem Werkzeugschaft 11 zugeordneten Teilen der Spannvorrichtung 18 gehört ein in seinem dem Werkzeugkopf 12 zugekehrten Endabschnitt vorhandener und zur Stirnseite mit der Stirnverzahnung hin zumindest teilweise offener Hohlraum 24. Die Umfangsflächen dieses Hohlraumes 24 sind im Bereich des Kernteils 21 als Innenkonus ausgebildet, der sich zur offenen Stirnseite hin erweitert.To the parts of the clamping device assigned to the tool shank 11 18 belongs to an end section which is present in its end section facing the tool head 12 and a cavity which is at least partially open towards the end face with the spur toothing 24. The peripheral surfaces of this cavity 24 are in the region of the core part 21 as Formed inner cone which widens towards the open end face.
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 jeweils benachbarten Spannbacken 26 fest verbunden ist, indem er beispielsweise angegossen oder anvulkanisiert oder auch angeklebt ist. In Umfangsrichtung haben diese Zwischenstücke eine Erstreckung von wenigstens 4 mm. In radialer Richtung haben sie gegenüber dem benachbarten Bauteil, nämlich gegenüber der Konusfläche 25 des Kernteils 21 und gegenüber dem Grund der im Querschnitt 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 verbleibenden Räume hinein auswölben können. Die Außenfläche der Spannbacken ist auf dem größten Teil ihrer Längserstreckung als Außenkonus 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 ihrer 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 grcßen Kegelspitzenwinkel ausgebildet sein, deren Basis vom Werkzeugkopf 12 abgekehrt ist. An der Anlagefläche 29 der Spannbacken 26 liegt eine zu ihr parallele kreisringförmige Anlagefläche 31 eines Zugkopfes 32 an, der Teil einer Zugstange 33 ist.As further parts of the clamping device 18 are in the cavity 24 in total 6 clamping jaws 26 are arranged, between each of which a spring element 27 (Fig. 3) is present is, which is designed as a rubber-elastic intermediate web, which is expedient with each adjacent jaws 26 is firmly connected, by being cast on, vulcanized or glued on, for example. These intermediate pieces have an extension of at least 4 in the circumferential direction mm. In the radial direction they have opposite the neighboring component, namely opposite the conical surface 25 of the core part 21 and opposite the base of the U-shaped in cross-section Parting line between the clamping jaws 26 a minimum distance of preferred. 2-4 mm, so that they move freely into the during a upsetting process when closing the clamping jaws can bulge into the remaining spaces. The outer surface of the jaws is formed as an outer cone 28 over the greater part of its longitudinal extent. This Outer cone 28 is at least in the closed position of the clamping jaws 26 (FIG. 1) matched the inner cone 25 on the tool shank 11. The jaws 26 have its inside in the end area facing away from the tool head 12 has a circular segment-shaped Contact surface 29 with a straight surface line. In the simplest case is the contact surface just. However, it could also be a truncated conical surface with a very large conical apex angle be designed, the base of which faces away from the tool head 12. At the contact surface 29 of the clamping jaws 26 is an annular contact surface parallel to it 31 of a pulling head 32 which is part of a pulling rod 33.
Die Zugstange 33 ist am Werkzeugschaft 11, genau genommen in einer darauf abgestimmten mittigen Längsbohrung des Kernteils 21, relativ zum Werkzeugschaft 11 bewegbar geführt. Die Zugstange 33 ist in nicht dargestellter Weise mit einem Kraftantrieb verbunden, der im allgemeinen an der Werkzeugmaschine angeordnet ist und Teil derselben ist.The pull rod 33 is on the tool shaft 11, more precisely in a coordinated central longitudinal bore of the core part 21, relative to the tool shank 11 movably guided. The pull rod 33 is in a manner not shown with a Connected power drive, which is generally arranged on the machine tool and is part of it.
Die Halbmesser der beiden Anlageflächen 29 und 31 sind so aufeinander 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.The radius of the two contact surfaces 29 and 31 are so on top of one another matched that the jaws 26 both in their closed position (Fig. 1) as always in engagement with the pulling head 32 of the pull rod even in its open position (FIG. 2) 33 stand.
Daher ist der größte Halbmesser der Anlage 31 des Zugkopfes 32 kleiner als der in der Schließstellung der Spannbacken 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.Therefore, the largest radius of the system 31 of the traction head 32 is smaller than that in the closed position of the clamping jaws 26 measured largest Radius of the contact surface 29 of the clamping jaws. 26 and larger than the one in the open position The smallest radius of the contact surface 29 measured by the clamping jaws 26.
Außerdem ist der kleinste Halbmesser der Anlagefläche 29 der Spannbacken 26 in deren Schließstellung größer ausgeführt als der kleinste Halbmesser der Anlage fläche 31 des Zugkopfes 32, so daß die Spannbacken 26 in der Schließstellung nicht auf der Zugstange 33 aufsitzen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.In addition, the smallest radius of the contact surface 29 is the clamping jaws 26 in their closed position made larger than the smallest radius of the system surface 31 of the pulling head 32, so that the clamping jaws 26 are not in the closed position sit on the pull rod 33, as can be seen from FIG.
Als weiterer Teil der Spannvorrichtung 18 ist am Werkzeugkopf 12 an der dem Werkzeugschaft 11 zugekehrten Stirnseite ein Zugschaft 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 Kupplungsflächen 35 und 36 vorhanden (Fig. 2). Sie haben die Form eines kreisringförmigen Außenkonus, der sich zum freien Ende des Zugschaftes 34 hin erweitert. Die zwischen den beiden Kupplungsflächen 35 und 36 befindliche Übergangsfläche 37 und die zu ihr parallele Übergangsfläche 38, die an die am weitesten außen gelegene Kupplungsfläche 36 anschließt, haben eine Mantellinie, die parallel zur Mantellinie des Innenkonus 25 am Werkzeugschaft 11 oder parallel zur Mantellinie des Außenkonus 28 der Spannbacken 26 verläuft. Den Kupplungsflächen 35 und 36 am 1#ugschaft 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 Kupplungsflächen 35 und 36 des Zugschaftes 34 anliegen. Die an den Spannbacken 26 zwischen den untereinander parallelen Kupplungsflächen 39 und 40 vorhandene Übergangsfläche 41 ist ebenfalls parallel zur Mantellinie des Außenkonus 28 der Spannbacken 26 ausgerichtet. Die Halbmesser der Kupplungsflächer1 35, 36 am Zugschaft 34 und der Kupplungsflächen 39, 40 an den Spannbacken 26 und die Halbmesser der jeweils zwischen den Kupplungsflächen befindlichen Übergangsflächen 37 bzw. 41 sind r;o aufeinander abgestimmt, daß in der Schließstellung der Spannbacken (Fig. 1) zwar die Kupplungsflächen 35 und 3G einerseits und 39 und 40 andererseits aneinander anliegen, daß aber zwischen den Übergangsflächen 37 einerseits und 41 andererseits und zwischen den übrigen Umfangsflächen des Zugschaftes 34 und der Spannbacken 26 ein gewisses radiales Spiel verbleibt.A further part of the clamping device 18 is on the tool head 12 the end face facing the tool shaft 11 has a pull shaft 34 which is aligned with the common axis of the entire clamping device 18. The train shaft 34 extends in the longitudinal direction into the length range of the clamping jaws into it. At the end region of the tension shaft 34 protruding into the clamping jaws 26 there are two mutually parallel coupling surfaces 35 and 36 (FIG. 2). They have the shape of a circular outer cone that extends to the free end of the pull shaft 34 extended out. The between the two coupling surfaces 35 and 36 located transition surface 37 and the transition surface 38 parallel to it, the adjoins the outermost coupling surface 36, have a surface line, those parallel to the surface line of the inner cone 25 on the tool shank 11 or parallel runs to the surface line of the outer cone 28 of the clamping jaws 26. The coupling surfaces 35 and 36 on the 1 # ugschaft 34 are on the clamping jaws 26 coupling surfaces adapted to them 39 and 40 opposite (Fig. 2), which in the closed position of the clamping jaws 26 (Fig. 1) rest on the coupling surfaces 35 and 36 of the tension shaft 34. The ones on the jaws 26 between the mutually parallel coupling surfaces 39 and 40 existing transition surface 41 is also parallel to the surface line of the outer cone 28 of the clamping jaws 26 aligned. The radius of the coupling surfaces 35, 36 on the pull shaft 34 and the coupling surfaces 39, 40 on the clamping jaws 26 and the radius of each between the coupling surfaces located transition surfaces 37 and 41 are r; o coordinated that in the closed position of the clamping jaws (Fig. 1) although the coupling surfaces 35 and 3G on the one hand and 39 and 40 on the other hand rest against each other, but that between the Transition surfaces 37 on the one hand and 41 on the other hand and between the other circumferential surfaces of the tension shaft 34 and the clamping jaws 26 a certain radial play remains.
Der Zugschaft 34 wird als Einzelteil getrennt vom Werkzeugkopf 11 hergestellt und mittels einer Gewindeverbindung 42 mit dem Werkzeugkopf 12 verbunden. Das erleichtert die Herstellung der dem Werkzeugkopf 12 zugeordneten Einzelflächen 17 der Stirnverzahnung an der Trennstelle 14.The pull shaft 34 is separated from the tool head 11 as a single part produced and connected to the tool head 12 by means of a threaded connection 42. This facilitates the production of the individual surfaces assigned to the tool head 12 17 of the spur teeth at the separation point 14.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist am Werkzeugkopf 12 eine Leitung 43 für Fluide, beispielsweise für eine Kühl- und Schneidflüssigkeit, vorhanden, die etwa an der Spanfliiche 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 Außendurehmesser ist auf den Innendurchmesser der Ausnehmung 44 am Zugschaft 34 so abgestimmt, daß mindestens ein Schiebesitz, besser ein Laufsitz 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 gegenüber dem Werkzeugschaft 11 der Fortsatz 45 in die Ausnehmung 44 so weit hineinragt, daß der über den Einlaufkonus der Ausnehmung 44 hinwegreichende Längenabschnitt des Fortsatz es 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.As can be seen from FIG. 1, there is a line on the tool head 12 43 for fluids, for example for a cooling and cutting fluid, available, which opens approximately at the span surface. This line 43 extends through the pull shaft 34 through and opens at its end face facing the tool shank 11 into a cylindrical recess 44, the mouth of which at the end face of the pull shaft 34 is provided with a slender inlet cone, which cannot be seen in FIGS. 1 and 2 is. As a counterpart to the recess 44 is on the pull rod 33 on the tool head 12 facing the end face of the tension head 32, a cylindrical extension 45 is present. Its outer diameter is on the inner diameter of the recess 44 on the pull shaft 34 so tuned that at least one sliding seat, better a running seat achieved will. The length of the extension 45 is dependent on the position and length of the recess 44 in the Pull shaft 34 matched so that at least in the coupled position of the tool head 12 with respect to the tool shank 11, the extension 45 into the recess 44 so far protrudes that the length section extending over the inlet cone of the recess 44 45 of the extension is still able to accommodate a sealing element. There is the appendix 45 provided with a circumferential groove 46 into which an O-ring 47 acts as a sealing element is inserted. In continuation of the line 43 there is also one in the tie rod 33 Line 48 for fluids present at a point not shown a fluid pump and can be connected via this to a fluid supply.
Am Werkzeugschaft 11 ist ein in axialer Richtung wirkender Anschlag 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.A stop acting in the axial direction is located on the tool shank 11 for the clamping jaws 26 available. He is by one on the jacket part 22 of the tool shank 11 integrally produced circular ring disk 49 is formed. Place at this stop the jaws in their. Open position (Fig. 2). This prevents that the jaws -26 are spread too far apart, so that their stop surfaces Disengage 29 from the contact surface 31 on the pulling head 32 of the pulling rod 33.
Im folgenden werden anhand der Fig. 4 zwei Abwandlungen des Werkzeuges nach Fig. 1 bis 3 näher erläutert. Die eine Abwandlung betrifft die Kupplungsfläcfien zwischen den -Spannbacken und dem Zugschaft am Werkzeugkopf und die andere Abwandlung betrifft die Konusflächen zwischen den Spannbacken und dem Werkzeugschaft.In the following, two modifications of the tool are shown with reference to FIG 1 to 3 explained in more detail. One modification concerns the coupling surfaces between the clamping jaws and the pull shaft on the tool head and the other modification relates to the conical surfaces between the clamping jaws and the tool shank.
Im übrigen gelten die bisherigen Ausführungen in gleicher Weise oder zumindest sinngemäß.Otherwise, the previous statements apply in the same way or at least analogously.
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 Kupplungs#flächen 52 und 54 mit einer größeren Halbmesserdifferenz ausgeführt werden. Für geringere Zugkräfte genügt möglicherweise die gleiche Halbmesserdifferenz wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit mehreren parallelen Kupplungsflächen. Die einfachere Ausführungsform der Kupplung nach Fig. 4 kann auch als Grundform verstanden werden, gegenüber der die Ausfuhrungsform mit je zwei Paar Kupplungsflächen gemäß Fig. 1 und 2 abgewandelt ist.The tool head 12 'has a pulling shaft 51, which on its free End has only a single coupling surface 52, which is in the form of a circular ring Has outer cone, which, as before, widens towards the free end. The jaws 53 accordingly have only one coupling surface 54. For the same tensile forces these coupling # surfaces 52 and 54 would have to have a larger radius difference are executed. The same radius difference may be sufficient for lower tensile forces as in the embodiment described above with several parallel coupling surfaces. The simpler embodiment of the coupling according to FIG. 4 can also be used as a basic form be understood, compared to the embodiment with two pairs of coupling surfaces 1 and 2 is modified according to FIGS.
Beim Werkzeugschaft 11' ist an seiner Innenseite der Innenkonus in zwei Längenabschnitte, den Konusabschnitt 55 und den Konusabschnitt 56, unterteilt. Dazwischen liegt eine zylindrische Übergangsfläche 57. Am Konusabschnitt 56 mit dem kleinsten Halbmesser schließt an diesen eine weitere zylindrische Übergangsfläche 58 an. Dementsprechend ist auch an den Spannbacken 53 der Außenkonus in zwei Längenabschnitte, die Konusabschnitte 59 und 60 unterteilt. Dazwischen liegt die zylindrische Übergangsfläche 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 Werkzeugschaft 11' und die zylindrischen Übergangsflächen 61 und 62 an den Spannbacken 53 sind hinsichtlich ihrer Halbmesser so aufeinander abgestimmt, daß in der Schließstellung der Spannbacken 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 Ubergangsfläche 57 zwischen den Konusflächen 55 und 56 am Werkzeugschaft 11' hat.In the case of the tool shank 11 ', the inner cone is in two length sections, the conical section 55 and the conical section 56, divided. In between there is a cylindrical transition surface 57. On the conical section 56 with the smallest radius is followed by a further cylindrical transition surface 58 at. Accordingly, the outer cone on the clamping jaws 53 is also divided into two length sections, the cone sections 59 and 60 divided. In between is the cylindrical transition surface 61. The cone section 59 with the largest radius closes on this one further cylindrical transition surface 62 on. The cylindrical transition surfaces 57 and 58 on the tool shank 11 'and the cylindrical transition surfaces 61 and 62 the clamping jaws 53 are matched to one another in terms of their radius, that in the closed position of the clamping jaws 53 (Fig. 4, above) their transition surface 61 between the two cone sections 59 and 60 has the same radius as that has another cylindrical transition surface 58 on the tool shank 11 ', and that their further cylindrical transition surface 62 den same radius like the cylindrical transition surface 57 between the conical surfaces 55 and 56 on the tool shank 11 'has.
Die Konusabschnitte 55 und 56 am W-erkzeugschaft 11' und die Konusabschnitte 59 und 60 an den Spannbacken 53 haben untereinander den gleichen axialen Abstand. Sie haben einen verhältnismäßig großen Kegelspitzenwinkel von bevorzugt 700.The cone sections 55 and 56 on the tool shank 11 'and the cone sections 59 and 60 on the clamping jaws 53 have the same axial distance from one another. They have a relatively large cone apex angle of preferably 700.
Hinsichtlich ihrer Halbmesser sind die Konusabschnitte am Werkzeugschaft 11 ' und an den Spannbacken 53 bevorzugt in derjenigen 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 Spannbacken am größten ist,und ehe die zylindrischen Übergangsflächen die Führung der Spannbacken 53 im Werkzeugschaft 11' übernehmen.With regard to their radius, the cone sections are on the tool shank 11 'and on the clamping jaws 53 preferably in that axial relative position to one another tuned that shortly before. or when the radial closed position is reached Jaws 53 occurs. This relative position is in Fig. 4 approximately in the middle between the two end positions shown in the upper and lower half of the drawing the jaws 53 given. It is the relative position in which the spreading force of the spring elements 27 between the clamping jaws is largest, and before the cylindrical Transition surfaces take over the guidance of the clamping jaws 53 in the tool shank 11 '.
Bei dieser Ausführungsform der Konusflächen in Verbindung mit den zylindrischen Übergangsflächen sorgen die Konusabschnitte auf dem ersten Teil des axialen Verschiebeweges der Spannbacken 53 mit je einer zweifachen Abstützung der Spannbacken für deren radiale Schließbewegung bis zu einem gewissen verbleibenden restlichen Radialspiel aller einander gegenüberstehender Zylinderflächen. Auf dem weiteren axialen Verschiebeweg der Spännbacken übernehmen die zylindrischen Übergangsflächen die weitere rein axiale Führung der Spannbacken 53 bis zum Erreichen der Kupplungsstellung aller Teile, in der die Kupplu.ngsflächen 54 der Spannbacken 53 an der Kupplungsfläche 52 des Zugschaftes 51 und dementsprechend auch die Führungs- und Anlageflächen der Stirnverzahnung an der Trennstelle fest aneinander an liegen.In this embodiment, the conical surfaces in conjunction with the cylindrical transition surfaces ensure the cone sections on the first part of the axial displacement path of the clamping jaws 53 each with a double support of the Jaws for their radial closing movement to a certain extent remaining remaining radial play of all opposing cylinder surfaces. On the The cylindrical transition surfaces take over further axial displacement of the clamping jaws the further purely axial guidance of the clamping jaws 53 until the clutch position is reached all parts in which the coupling surfaces 54 of the clamping jaws 53 on the coupling surface 52 of the tension shaft 51 and, accordingly, the guide and contact surfaces of the The spur teeth are tight against each other at the point of separation.
Je nach der Art und Wirkungsweise des Antriebes für die Kolbenstange 33 (Fig. 1 und 2) kann es zweckmäßig sein, daß neben dem axialen Anschlag für die Spannbacken 26 in Form der Kreisringscheiben 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 Aufgabe gewählt ist.Depending on the type and mode of operation of the drive for the piston rod 33 (Fig. 1 and 2), it may be useful that in addition to the axial stop for the Clamping jaws 26 in the form of circular ring disks 49 have another stop is the stroke of the piston rod 33 at least in the direction of movement to the open position the jaws 26 limited. In Fig. 1 is as such a longitudinal stop in Tool shank 11 is aligned transversely to the direction of displacement of the piston rod 33 Screw 63 is present, the end of the shaft engages in a longitudinal groove 64, the longitudinal dimension of which and location is chosen according to its task.
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