DE2010100C3 - Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel, der einen sich in Richtung der Arbeitsspindel verjüngenden, als Kurzkegel ausgebildeten Spannkegel und eine zu diesem koaxial angeordnete, senkrechte Plananlagefläche aufweist, denen am Kopf der Arbeitsspindel zur Fixierung der Arbeitsstellung des Werkzeughalters entsprechende Gegenflächen, nämlich eine Kegelanschlag- und eine Plananschlagfläche, zugeordnet sind, wobei der Werkzeughalter an mindestens eine dieser Gegenflächen anpreßbar ist

Die radiale und axiale Ausrichtung sowie die Befestigung eines Werkzeughalters am Vorderende einer Arbeitsspindel wird allgemein dadurch bewerkstelligt, daß dieser mit einem an seinem einen Ende angeformten Spannkegel in eine Kegdbohrung der Arbeitsspindel eingesetzt und mittels eines, eine ringförmige Planfläche aufweisenden und in seinem Zentrum den Spannkegel tragenden Flansches an einer Gegenfläche der Arbeitsspindel angeschraubt wird (vgl. FR-PS 194 409).

Während dabei der Spannkegel bzw. die Kegelflächen für die Lage des Werkzeughalters im Spindelkopf in radialer Richtung maßgebend ist, sollen durch die Planfläche des Flansches die Axialkräfte aufgenommen werden. Da aber normalerweise zwei voll tragende Flächen, d. h. eine kegelige, die radiale Ausrichtung übernehmende, und eine plane, die Axialkräfte aufnehmende, nicht hergestellt werden können, so ist lediglich eine dieser Rächen, d.h. entweder die Plananlagefläche oder die Fläche des Spannkegels, voll tragend. Trägt beispielsweise nur die letztere voll, so werden die in Achsrichtung wirkenden Kräfte nicht sicher aufgenommen; trägt hingegen in der Hauptsache die Plananlagefläche, so ist der Rundlauf des Werkzeughalters nicht mehr gewährleistet Daran ändert sich auch nichts, wenn der Spannkegel gemäß der eingangs beschriebenen und der Bauform der US-PS 3 041 898 entsprechenden Konstruktion als Kurzkegel ausgebildet ist In jedem Fall wird nämlich beim Anschrauben des Werkzeughalters der Spannkegel in die Kegelbohrung des Spindelkopfes eingezogen, wobei sich, unter der Voraussetzung, daß die Kegelflächen toleranzgenau hergestellt sind, auf Grund der Größendifferenz der Kegel, unter der Druckwirkung, wenn auch nur um wenige μ, an den Kegelflächen elastische Verformungen ergeben. Diese für das Aufweiten der Kegelbohrung notwendigen Verformungen bleiben aber nicht nur auf den konischen Innenteil des Spindelkopfes beschränkt; vielmehr haben diese auch eine nicht zu verhindernde Einwirkung auf die Plananschlagfläche des Spindelkopfes der Arbeitsspindel, so daß eine exakte axiale Ausrichtung des Werkzeughalters nicht möglich ist

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungsanordnung zu schaffen, mit deren Hilfe sowohl die axiale als auch radiale Lage des Werkzeughalters am Kopf einer Arbeitsspindel einwandfrei gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung einer Befestigungsanordnung der eingangs erwähnten Art, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sich die Plananlagefläche des Werkzeughalters an dem den kleineren Außendurchmesser aufweisenden Stirnende des Spannkegels befindet

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Befestigungsanordnung können sich aus dem Einziehen des Spannkegels des Werkzeughalters in die Kegelbohrung des Spindelkopfes resultierende Verformungen an den Ke gelflächen nicht mehr nachteilig auf die axiale Ausrichtung des Werkzeughalters auswirken, weil in diesem Fall die mit dessen Plananlagefläche zusammenwirkende Gegenfläche sich innerhalb der Kegelbohrung des Spindelkopfes befindet und demgemäß keiner Verformung unterworfen ist Bei dieser Konstruktion lassen sich damit sowohl die Kegelflächen als auch die Planflächen über ihren gesamten Bereich miteinander voll in Berührung bringen. Damit ist eine absolut präzise Flucht zwischen Werkzeughalter und Arbeitsspindel erreicht, so daß der erstere praktisch als einstückige Verlängerung der Arbeitsspindel betrachtet werden kann.

Aus der erfindungsgemäßen Zuordnung der Kegel- und Planflächen resultiert schließlich ein weiterer wesentlicher Vorteil, der darin besteht, daß die sich innerhalb der Kegelbohrung befindende, plane Gegenfläche gegen Verschmutzung wirksam geschützt ist. Hierbei ist zu beachten, daß von der Sauberkeit der Planflächen das qualitative Arbeitsergebnis abhängt Die innerhalb des Spindelkopfes liegende plane Gegenfläche schafft hierfür die erste Voraussetzung.

Bei einer bevorzugten Konstruktion ist die Steigung des Spannkegels geringfügig steiler als die der Kegelanschlagfläche. Eine derartige Ausführungsform ermöglicht beim Einziehen des Spannkegels eine verstärkte Aufweitung der Kegelbohrung und damit eine besonders satte gegenseitige Anlage der Kegel- und

Planflächen.

Die Anlage der Kegelflächen wird weiter dadurch verbessert, daß die Steigung der Kegelflächen 1 :4 bis 1:15, vorzugsweise 1 :7, gewählt is*. Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Material zur Herstellung von Werkzeughalter und Arbeitsspindel Chromarganstahl Verwendung findet

Schließlich lassen sich die Plan- und Segelflächen wirksam g^gen Verschmutzung sichern und so eine einmal erreichte, gute Anlage beibehalten, wenn, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, zur Abdeckung des die Kegelanschlag- and Plananschlagfläche aufweisenden Kopfes der Arbeitsspindel eine ringförmige Abdeckkappe vorgesehen ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel,

F i g. 2 einen in F i g. 1 durch einen strichpunktierten Kreis angedeuteten Ausschnitt aus Fig. 1, in größerem Maßstab als diese.

Bei der Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Konstruktion werden im wesentlichen nur die Teile erwähnt, die zum Verständnis der Erfindung erforderlich sind.

In einem Gehäuse 10 einer Werkzeugmaschine ist mit Hilfe von Lagern, wie einem Rollenlager 12 und Drucklagern 14, eine Arbeitsspindel 16 gelagert, die an ihrem vorderen Ende einen Spindelkopf 18 aufweist. An der Stirnseite des Gehäuses 10 ist noch mit Hilfe von Schrauben 20 ein Abdeckring 22 befestigt.

Im Spindelkopf der Arbeitsspindel ist gemäß der Zeichnung ein mit 30 bezeichneter Werkzeughalter angeordnet, der an seinem hinteren Ende eine Mitnahmehülse 32 aufweist, in die ein Kopf 34 einer Zugstange 36 eingreift. Auf der Zugstange 36 sind Klemmfedern 38 vorgesehen, mit deren Hilfe der Werkzeughalter in eine vorbestimmte Montagestellung in den Spindelkopf hineingezogen wird. Das Lösen des Werkzeughalters geschieht mit Hilfe der Zugstange 36, durch die die Klemmfedern 38 etwas zusammengedrückt werden. Diese Konstruktion ist jedoch an sich bekannt, und, da sie keinen Teil der Erfindung bildet, wird hierauf nicht näher eingegangen.

Der Werkzeughalter 30 ist mit einem als Kurzkegel ausgebildeten Spannkegel 40 ausgestattet der eine Kegelanlagefläche 42 und eine Plananlagefläche 44 besitzt, die sich an die erstgenannte Kegelanlagefläche anschließt und an dem den kleineren Außendurchmesser

ίο aufweisenden Stirnende des Spannkegels 40 angeordnet ist. Eine weitere Übergangsfläche 46 ergib; den Obergang des Spannkegels 40 zu einer zylindrischen Umfangsfläche 48 des Werkzeughalters.
Der Spindelkopf 18 der Arbeitsspindel 16 weist an

is seinem Maul eine Kegelbohrung und demgemäß eine innere Kegelanschlagfläche 50 und eine Plananschlagfläche 52 auf, die den vorerwähnten Anlageflächen 42 und 44 entsprechen (s. F i g. 2). Die Ausbildung des Spindelkopfes 18 ist so, daß er die Übergangsfläche 46 nicht berührt.

Ferner ist noch eine Abdeckkappe 60 vorgesehen, die beispielsweise am Spannkegel 40 oder auch am Spindelkopf 18 angebracht sein kann und die die beiden ineinander passenden Kegel- und Planflächenpaare nach außen zu abdeckt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist nun folgende:

Nach Einsetzen des Werkzeughalters 30 in den Spindelkopf 18 erfolgt die Anpressung der Kegel- und Plananlageflächen 42, 44 gegen die entsprechenden Kegelanschlag- und Plananschlagflächen 50, 52 lediglich unter der Wirkung der Klemmfedern 38. Die Kraft dieser Federn ist nun derart gewählt, daß, im Hinblick auf die geringen Toleranzen der Kegelanlage- und Kegelanschlagflächen 42,50 und deren kurze axiale Länge, eine gewisse plastische Materialverformung in der Größenordnung von wenigen μ so eintritt, daß die Flächen 42, 50 und 44, 52 paarweise satt aneinander anliegen. Damit ist der Werkzeughalter sowohl in axialer als auch radialer Richtung genau zur Achse der Arbeitsspindel 16 ausgerichtet und fixiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

20 Patentansprüche:

1. Befestigungsanordnung zum Befestigen eines Werkzeughalters in einer Arbeitsspindel, der einen sich in Richtung der Arbeitsspindel verjüngenden, als Kurzkegel ausgebildeten Spannkegel und eine zu diesem koaxial angeordnete, senkrechte Plananlagefläche aufweist, denen am Kopf der Arbeitsspindel zur Fixierung der Arbeitsstellung des Werkzeughalters entsprechende Gegenflächen, nämlich eine Kegelanschlag- und eine Plananschlagfläche, zugeordnet sind, wobei der Werkzeughalter an mindestens eine dieser Gegenflächen anpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Plananlagefläche (44) des WerKzeughalters an dem den kleineren Außendurchmesser aufweisenden Stirnende des Spannkegels (40) befindet

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Steigung des Spannkegeis (40) geringfügig steiler als die der Kegelanschlagfläche (50) ist

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Kegelflächen (40, 50) 1 :4 bis 1 :15, vorzugsweise 1 :7, ist.

4. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (30) und die Arbeitsspindel (16) aus Chromarganstahl hergestellt sind.

5. Befestigungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung des die Kegelanschlag- und Plananschlagflächen (50, 52) aufweisenden Kopfes der Arbeitsspindel eine ringförmige Abdeckkappe (60) vorgesehen ist.