DE19923380A1

DE19923380A1 - Tool receiver for releasable fixing of honing tool, with outer ball on tool shaft end and inner ball on pendulum-motion spindle head

Info

Publication number: DE19923380A1
Application number: DE19923380A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Erber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-11-23

Abstract

The tool receiver fixes a honing tool (15) in a pendulum-motion spindle head (8). The tool has an outer ball (10) on the clamping end of its shaft and the spindle head has a corresponding inner ball (4). These act in combination with a clamping mechanism (16) to clamp the tool to the spindle ball, which converts spring force into an axial clamping force.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugaufnahme nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tool holder according to the Oberbe handle of claim 1.

Werkzeugaufnahmen von spanenden Bearbeitungsmaschinen, wie sie als Hohlschaft-Kegelaufnahmen aus der Deutschen Industrienorm 69 063 be kannt sind, enthalten einen am Spindelkopf der Werkzeugmaschine ausge bildeten Innen- und am hohlen Schaftende des Werkzeugs einen korrespondierenden Außenkegel sowie parallel zu den Kegelflächen zwischen Spindelkopf und Werkzeugschaft wirkende Plananlageflächen und erfordern für eine exakte Zentrierung und axiale Positionierung des Werkzeugs bezüglich des Spindelkopfes hohe axiale Spannkräfte, die mittels einer spindelinneren, mit dem Schaftende des Werkzeugs formschlüssig koppelbaren Zugstange einschließlich eines diese betätigenden, maschinen seitigen Aktuators aufgebracht werden, um das Werkzeug nacheinander an den kegeligen und dann an den planaren Anlageflächen fest mit dem Spindelkopf zu verspannen. Tool holders of cutting machine tools, such as Hollow shaft taper holders from the German industry standard 69 063 be are known, contain one on the spindle head of the machine tool formed one inside and at the hollow shaft end of the tool corresponding outer cone and parallel to the cone surfaces plane contact surfaces acting between the spindle head and tool shank and require for exact centering and axial positioning of the Tool with regard to the spindle head high axial clamping forces, which means one inside the spindle, form-fitting with the shaft end of the tool couplable tie rod including a machine that actuates it side actuator can be applied to the tool one after the other the conical and then firmly on the planar contact surfaces with the To clamp the spindle head.

Bei pendelbeweglich gelagerten Spindelköpfen hingegen, wie sie in Ver bindung mit Honwerkzeugen benötigt werden, können derartige Werk zeugaufnahmen mit zentraler Zugstange wegen der in der Spindel enthal tenen Pendelgelenke nicht zum Einsatz kommen. Bekannte Werk zeugaufnahmen für Honwerkzeuge sind daher mit herkömmlichen, vollständig auf den Spindelkopf beschränkten Spannsystemen, zumeist in Form von Gewinde- oder Backenfuttern, ausgerüstet, die jedoch nur eine be grenzte Zentriergenauigkeit besitzen und keinen automatischen Werk zeugwechsel gestatten, sondern ausschließlich manuell unter Zuhilfenahme besonderer Spannwerkzeuge zu betätigen sind.In the case of spindle heads with pendulum movement, however, as described in Ver Binding with honing tools are required, such work test shots with a central pull rod because of the contained in the spindle pendulum joints are not used. Known work Tool holders for honing tools are therefore available with conventional Clamping systems completely restricted to the spindle head, mostly in Form of thread or jaw chucks, equipped, but only one be have limited centering accuracy and no automatic movement Allow change of tools, but only manually with the help special clamping tools are to be operated.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugaufnahme der eingangs ge nannten Art so auszubilden, daß eine hohe Zentriergenauigkeit und Stei figkeit der Werkzeugankoppelung und zugleich ein einfacher, rein manueller Werkzeugwechsel ohne Hilfswerkzeuge zu erzielen sind.The object of the invention is a tool holder of the ge named type so that a high centering accuracy and Stei ability of the tool coupling and at the same time a simple, purely manual Tool changes can be achieved without auxiliary tools.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekenn zeichnete Werkzeugaufnahme gelöst.This object is characterized by the in claim 1 drawn tool holder solved.

Erfindungsgemäß wird aufgrund der besonderen, die Federkraft um ein Vielfaches verstärkenden Ausbildung des Spannsystems in Verbindung mit der Gestaltung der Werkzeugaufnahme als Kegelsitz eine hochsteife und genau zentrierte Verkoppelung des Werkzeugs mit dem Spindelkopf sicher gestellt und dennoch die hierfür erforderliche Spannkraft durch einen rein spindelkopfseitigen Betätigungsmechanismus und mit geringer Krafteinwir kung erzeugt, so daß das Werkzeug ohne zusätzliche Spannwerkzeuge oder aufwendige hydraulische oder elektrische Aktuatoren am beweglichen Spindelkopf mühelos von Hand ausgewechselt werden kann.According to the invention, due to the special, the spring force around Multiple reinforcing training of the clamping system in connection with the design of the tool holder as a conical seat is highly rigid and Precisely centered coupling of the tool with the spindle head safely provided and yet the necessary tension by a pure Actuating mechanism on the spindle head side and with little force generated so that the tool without additional clamping tools or elaborate hydraulic or electrical actuators on the movable Spindle head can be easily replaced by hand.

Um den Kegelsitz von der Drehmomentenübertragung zu entlasten, sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 am Honwerkzeug und am Spindelkopf zur drehfesten Verkoppelung im einge spannten Zustand ineinandergreifende Mitnehmerelemente angeordnet.To relieve the cone seat of the torque transmission, in a further advantageous embodiment of the invention according to claim 2 Honing tool and on the spindle head for non-rotatable coupling in the clamped state interlocking driver elements arranged.

In besonders bevorzugter Weise sind nach Anspruch 3 allein die werkzeug- und spindelseitigen Kegelflächen als Anschlag zur Festlegung der Axial position des Honwerkzeugs bezüglich des Spindelkopfes vorgesehen. Damit wird, aufbauend auf der Überlegung, daß die Bearbeitungsgenauigkeit eines Honwerkzeugs - anders als bei sonstigen Bearbeitungswerkzeugen - von der axialen Werkzeugposition weitgehend unabhängig ist, bewußt auf die für eine exakte Axialpositionierung vorgesehene Plananlage nach der eingangs genannten DIN-Vorschrift verzichtet und dadurch die erforderliche Spannkraft signifikant, nämlich um den zum Verspannen der Planan lageflächen benötigten Kraftanteil, reduziert und dementsprechend auch die Feder- bzw. Betätigungskraft des Spannsystems nochmals deutlich verrin gert. Dies bietet zugleich die Möglichkeit eines automatischen Werk zeugwechsels mit Hilfe eines externen, leistungsschwachen Aktuators, der z. B. am Werkzeug-Greifarm der Wechselvorrichtung integriert ist und das Spannsystem in der Werkzeugwechselposition des Greifarms entgegen der Federkraft löst. In a particularly preferred manner, the tool and spindle-side tapered surfaces as a stop for defining the axial Position of the honing tool is provided with respect to the spindle head. In order to is based on the consideration that the machining accuracy of a Unlike other processing tools, honing tools from axial tool position is largely independent, conscious of that for an exact axial positioning of the planned system after the beginning mentioned DIN regulation waived and thereby the required Tension significant, namely around that for tensioning the Planan footprint required, reduced and accordingly the The spring or actuation force of the clamping system is once again significantly reduced device. This also offers the possibility of an automatic movement change of tools with the help of an external, underperforming actuator, the e.g. B. is integrated on the tool gripper arm of the changing device and that Clamping system in the tool change position of the gripper arm against the Spring force releases.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Ver bindung mit der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt einer Maschinen spindel im Bereich des pendelbeweglichen Spindelkopfes mit einer Werk zeugaufnahme und einem in diese - in der linken Figurenhälfte teilweise und in der rechten Figurenhälfte vollständig - eingesetzten Honwerkzeug.The invention is now based on an embodiment in Ver binding explained in more detail with the drawing. This shows in its only one Figure in a highly schematic representation of a section of a machine spindle in the area of the oscillating spindle head with one movement testimony and one in this - partly in the left half of the figure and in the right half of the figure completely - inserted honing tool.

Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 2 bezeichnete Werkzeug aufnahme enthält einen Innenkegel 4 in Form eines Steilkegels, welcher an dem über Gelenkstellen 6 (von denen nur eine dargestellt ist) zweiachsig pendelbeweglich aufgehängten und rotierend angetriebenen Spindelkopf 8 einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist. Der Innenkegel 4 dient zur Auf nahme eines korrespondierenden Außenkegels 10, welcher sich am Schaft ende des hohlen Werkzeugschaftes 12 eines Honwerkzeugs 14 befindet.The tool holder shown in the drawing, designated as a whole by 2 , contains an inner cone 4 in the form of a steep taper, which is formed on the two-axis pendulum-movable and rotatably driven spindle head 8 of a machine tool via articulation points 6 (only one of which is shown). The inner cone 4 serves to take on a corresponding outer cone 10 , which is located at the shaft end of the hollow tool shaft 12 of a honing tool 14 .

Der Werkzeugaufnahme 2 ist ein Spannmechanismus 16 zugeordnet, der auf Seiten des Spindelkopfes 8 eine durch eine Druckfeder 18 in Richtung der in der rechten Figurenhälfte gezeigten Eingriffslage des Spannmechanismus 16 beaufschlagte Schiebehülse 20 enthält, welche über bezüglich der Ver schieberichtung flach geneigte Gleitflächen 22, 24 mit radial begrenzt verstellbar am Spindelkopf 8 gelagerten Druckstücken 26 zusammenwirkt, die am radial inneren Ende keilförmig verjüngt ausgebildet sind und zum Festspannen des Honwerkzeugs 14 am Spindelkopf 8 in eine entsprechend keilförmig geformte Ringnut 28 des Werkzeugschaftes 12 eingreifen. The tool holder 2 is assigned a clamping mechanism 16 which, on the side of the spindle head 8, contains a sliding sleeve 20 which is acted upon by a compression spring 18 in the direction of the engagement position of the clamping mechanism 16 shown in the right half of the figure and which has sliding surfaces 22 , 24 inclined with respect to the direction of displacement radially adjustable adjustable on the spindle head 8 cooperates pressure pieces 26 which are tapered at the radially inner end and engage to tighten the honing tool 14 on the spindle head 8 in a corresponding wedge-shaped annular groove 28 of the tool shank 12 .

Zum Freischalten der Werkzeugaufnahme 2 wird die Schiebehülse 20 ent gegen der Federkraft nach unten verschoben, so daß die Gleitflächen 24 der Druckstücke 26 freigegeben werden und das Honwerkzeug 14 aus der Werkzeugaufnahme 2 entfernt werden kann, wobei die Druckstücke 26 infolge des keilförmigen Kontakts mit der Ringnut 28 in die in der linken Figurenhälfte gezeigte Ausfahrposition gelangen.To unlock the tool holder 2 , the sliding sleeve 20 is moved ent against the spring force downward, so that the sliding surfaces 24 of the pressure pieces 26 are released and the honing tool 14 can be removed from the tool holder 2 , the pressure pieces 26 due to the wedge-shaped contact with the annular groove 28 reach the extended position shown in the left half of the figure.

Zum Einsetzen des Honwerkzeugs 14 wird die Schiebehülse 20 wiederum in die Freigabestellung gebracht und die Druckstücke 26 werden, soweit sie nach innen vorgeschoben sind, zunächst von dem Außenkegel 10 und dann von einem schräg angesetzten Ringbund 30 des Werkzeugschaftes 12 in die Ausfahrposition verstellt, bis sich die Ringnut 28 in Höhe der Druckstücke 26 befindet, woraufhin die Schiebehülse 20 freigegeben wird, so daß die Druckstücke 26 unter der Federwirkung auf dem Wege über die Gleitflächen 22, 24 unter einseitiger Anlage der verjüngten Druckstückenden mit der Ringnut 28 in Eingriff gebracht werden. Dabei wird die Federkraft an den Gleitflächen 22, 24 und den keilförmig geneigten Kontaktflächen der Druckstücke 26 und der Ringnut 28 in eine um ein Vielfaches höhere axiale Schubkraft umgesetzt, so daß das Kegelflächenpaar 4, 10 fest miteinander verspannt und dadurch das Honwerkzeug 14 mit hoher Steifigkeit und exakt zentriert mit dem Spindelkopf 8 verkoppelt wird.To insert the honing tool 14 , the sliding sleeve 20 is again brought into the release position and the pressure pieces 26 , insofar as they are pushed inwards, are first moved into the extended position by the outer cone 10 and then by an obliquely positioned annular collar 30 of the tool shaft 12 until the annular groove 28 is at the level of the pressure pieces 26 , whereupon the sliding sleeve 20 is released so that the pressure pieces 26 are brought into engagement with the ring groove 28 under the spring action on the way via the sliding surfaces 22 , 24 with one-sided abutment of the tapered pressure piece ends. The spring force on the sliding surfaces 22 , 24 and the wedge-shaped inclined contact surfaces of the pressure pieces 26 and the annular groove 28 is converted into a much higher axial thrust force, so that the pair of conical surfaces 4 , 10 clamped together and thereby the honing tool 14 with high rigidity and is coupled exactly centered with the spindle head 8 .

Um den Kegelsitz 4, 10 von der Drehmomentenübertragung zu entlasten, sind am Ende des Werkzeugschaftes 12 und am Spindelkopf 8 Mitnehmer elemente 32, 34 angebracht, die in der Einspannlage des Honwerkzeugs 14 ineinandergreifen und die Drehmomentenübertragung übernehmen. In order to relieve the conical seat 4 , 10 of the torque transmission, elements 32 , 34 are attached to the end of the tool shank 12 and to the spindle head 8 , which mesh with one another in the clamping position of the honing tool 14 and take over the torque transmission.

Da für eine feste Einspannung des Honwerkzeugs 14 eine relativ geringe Federkraft ausreicht, läßt sich die Werkzeugaufnahme 2 ohne weiteres rein manuell, d. h. ohne Hilfswerkzeuge, bedienen. Zugleich bietet sich die Möglichkeit eines automatischen Werkzeugwechsels mit Hilfe eines lei stungsschwachen und dementsprechend einbaugünstigen Aktuators, der z. B. am Greifarm einer Werkzeug-Wechselvorrichtung montiert ist und die Schiebehülse 20 in der Werkzeug-Wechselposition des Greifarms betätigt.Since a relatively low spring force is sufficient for a firm clamping of the honing tool 14 , the tool holder 2 can easily be operated purely manually, ie without auxiliary tools. At the same time, there is the possibility of an automatic tool change with the help of a low-performance and accordingly easy-to-install actuator, which, for. B. is mounted on the gripping arm of a tool changing device and the sliding sleeve 20 is actuated in the tool changing position of the gripping arm.

Zur Verringerung der Reibungskräfte im Kraftübertragungspfad können die Gleit- und Keilflächen reibungsarm ausgebildet oder durch einen Roll körperkontakt ersetzt werden.To reduce the frictional forces in the power transmission path, the Sliding and wedge surfaces are designed with low friction or through a roll physical contact to be replaced.

Claims

1. Tool holder for releasable attachment of a honing tool to the pendulum-arranged spindle head of a machine tool, characterized in that the honing tool ( 14 ) on the clamping-side shaft end with an outer cone ( 10 ) and the pendulum-movable spindle head ( 8 ) of the machine tool with a corresponding inner cone ( 4th ) in combination with a spring-loaded cone for tightening the tool on the spindle, which converts the spring force into a much higher axial clamping force, which can be released manually against the spring force ( 16 ).

2. Tool holder according to claim 1, characterized in that on the honing tool ( 14 ) and on the spindle head ( 8 ) for non-rotatable coupling in the clamped state intermeshing entraining elements ( 32 , 34 ) are arranged.

3. Tool holder according to claim 1 or 2, characterized in that for determining the axial position of the honing tool ( 14 ) with respect to the spindle head ( 8 ) only the tool and spindle-side Ke gel surfaces ( 4 , 10 ) are provided.