DE2745402C2

DE2745402C2 - Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2745402C2
Application number: DE2745402A
Authority: DE
Inventors: Robert Southfield Mich. Marcel; Wolfgang 4800 Bielefeld Peters; Horst Schürfeld
Original assignee: DeVlieg Machine Co., Royal Oak, Mich.
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-08
Publication date: 1987-01-29
Also published as: DE2745402A1; IN148223B; PL121003B1; FR2367570B1; US4206665A; SE438806B; FR2367570A1; SE7711334L; BR7706896A; GB1548058A; JPS5358885A; JPS6110242B2; PL201542A1; CA1105249A

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine, der an einem Grundkörper der Werkzeugmaschine entlang einer Koordinatenachse mittels einer Positioniereinrichtung verschiebbar und mittels einer lösbaren Spannvorrichtung, bestehend aus einem Halteelement und Spannmitteln, festlegbar ist, durch die der Werkzeughalter und der Grundkörper an Halteflächen des Halteelementes und der Spannmittel gegeneinander verspannbar sind, wobei sich das Halteelement in Längsrichtung der Koordinatenachse erstreckt und die Halteflächen des Halteelementes beidseitig zum Halteelement in Längsrichtung verlaufend ausgebildet sind und wobei ferner die Spannmittel bei einer Relativverschiebung zwischen Werkzeughalter und Grundkörper gemeinsam mit dem Werkzeughalter bewegbar und in einer im Werkzeughalter oder Grundkörper gebildeten Bohrung angeordnet sind.
Ein Werkzeughalter dieser Gattung ist aus der US-PS 35 75 072 bekannt. Bei diesem Werkzeughalter sind die Spannmittel gemeinsam mit dem Werkzeughalter bewegbar, so daß die Verspannung von Werkzeughalter und Grundkörper von der Lage des Werkzeughalters unabhängig ist. Bei diesem Werkzeughalter ist allerdings nur auf einer Seite des Halteelementes ein bezüglich des Werkzeughalters bewegliches Spannelement in Form einer Spannschraube vorgesehen, so daß es zu einer einseitigen und daher ungleichförmigen Verspannung zwischen Werkzeughalter und Grundkörper kommt. Die aufbringbaren Spannkräfte sind daher relativ beschränkt, und auch die ungleichförmige Einspannung kann zu Ungenauigkeiten und im Extremfall zu einem unbeabsichtigten Lösen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter der angegebenen Gattung, bei dem die Verspannung von Werkzeughalter und Grundkörper von ihrer relativen Lage unabhängig ist, so weiterzubilden, daß möglichst große und gleichförmige Spannkräfte aufgebracht werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeughalter mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannmittel in der im Werkzeughalter bzw. Grundkörper querverlaufenden Bohrung angeordnet sind, daß die Halteflächen der Spannmittel auf getrennten Spannelementen vorgesehen sind, die zum Spannen und Lösen des Halteelementes relativ zum Werkzeughalter bzw. Grundkörper von beiden Seiten aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind und daß am Werkzeughalter und am Grundkörper je eine gerippte oder gewellte Fläche vorgesehen ist, die komplementär zueinander ausgebildet und aneinander angepaßt sind und eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter und dem Grundkörper entlang einer weiteren Koordinatenachse zulassen.
Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Werkzeughalters, bei dem die Halteflächen der Spannmittel relativ zum Werkzeughalter beweglich angeordnet und von beiden Seiten aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind, wird eine gleichmäßige Verspannung zwischen Werkzeughalter und Grundkörper erreicht. Somit lassen sich vergleichsweise große Spannkräfte aufbringen. Dennoch ist die Verspannung von der relativen Lage des Werkzeughalters unabhängig, so daß in allen Lagen des Werkzeughalters eine optimale Verspannung möglich ist.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeughalter läßt sich ohne Schwierigkeiten bei herkömmlichen Werkzeugmaschinen einsetzen, und er läßt sich rasch, einfach und mit wiederholbarer hoher Genauigkeit und ohne die Gefahr eines unbeabsichtigten Lösens an der Werkzeugmaschine anbringen bzw. rasch und in einfacher Weise auswechseln. Die Genauigkeit des am Werkzeughalter voreingestellten Werkzeuges geht hierbei nicht verloren.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters,
Fig. 2 eine Stirnansicht in Blickrichtung des Pfeils 2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Teil des in Fig. 4 gezeigten Werkzeughalters,
Fig. 6 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 4,
Fig. 7 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 5,
Fig. 8 und 9 verschiedene Ausführungsformen von Halteelementen zur Verwendung in einem der vorhergehenden Ausführungsbeispielen,
Fig. 10 eine Teil-Seitenansicht entsprechend der Fig. 1 zur Veranschaulichung einer anderen Ausführungsform einer Anschlageinrichtung.
Der erfindungsgemäße Werkzeughalter läßt sich bei vielen verschiedenen Arten von Werkzeugmaschinen einsetzen, insbesondere bei Drehmaschinen wie z. B. Drehbänken, automatischen Schraubenherstellmaschinen, Spannfuttermaschinen oder dergleichen, und sie kann auf einem Revolver, einem Querschlitten oder anderen vorhandenen Werkzeuglageranordnungen solch einer Werkzeugmaschine angebracht werden. Außerdem kann der Werkzeughalter für fast alle Standardarten von Werkzeugen wie beispielsweise Abstechwerkzeugen, Plandrehwerkzeugen, Konsoldrehwerkzeugen und dergleichen benutzt werden. Zur Veranschaulichung wird die Erfindung in den Fig. 1 bis 3 bei einem Abstechwerkzeug beschrieben, wogegen die Erfindung in den Fig. 4 bis 7 bei einem Plandrehwerkzeug eingesetzt wird. Es versteht sich jedoch, daß jedes Ausführungsbeispiel mit beiden Arten dieser Werkzeuge oder mit ganz anderen Werkzeugarten verwendet werden kann.
Das in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt einen Werkzeughalter 10 und einen Grundkörper 12 in Form einer Grundplatte, an deren einen Ende ein Anschlagelement 14 vorgesehen ist; das gesamte Gebilde ist an dem entsprechenden Teil einer Werkzeugmaschine 16 befestigt. Das Anschlagelement 14 kann an der Grundplatte 12 in beliebiger Weise befestigt werden, beispielsweise mittels Maschinenschrauben ggf. in Verbindung mit Positionierungszapfen. Der Werkzeughalter 10 besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen Block von gehärtetem Stahl, an dessen vorderen Ende ein Werkzeughalteelement 18 herkömmlicher Art angebracht ist, das in der üblichen Weise ein beispielsweise als Abstechwerkzeug ausgebildetes Werkzeug 20 hält. Die Einzelheiten des Aufbaus des Werkzeughalteelements 18 bilden nicht Teil der vorliegenden Erfindung; dies gilt auch für die Art und Weise, in der bei diesem Ausführungsbeispiel das Werkzeughalteelement 18 am Werkzeughalter 10 befestigt ist.
Die Unterseite des Werkzeughalters 10 ist mit einer genau geschliffenen gerippten oder gewellten Fläche 22 versehen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von mehreren parallelen, mit gleichem Abstand zueinander angeordneten Rippen und Tälern von im wesentlichen rechteckigen Querschnitt gebildet werden, die sich vorzugsweise in Längsrichtung erstrecken. Die Fläche 22 ist auf eine genau geschliffene, komplementär gerippte Fläche 24 abgestimmt, die auf der Oberseite der Grundplatte 12 vorgesehen ist. Die Rippungen bzw. Wellungen der Flächen 22 und 24 sind identisch in ihrer Form, so daß sie in der in Fig. 2 gezeigten Weise ineinander passen; sie brauchen jedoch nicht genau den dargestellten Querschnitt zu haben und können statt dessen abgerundet oder quadratisch oder rechteckig oder irgendeine andere geeignete Querschnittsform haben, die die gewünschte Funktion liefert, und zwar die Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter 10 und der Grundplatte 12 auf eine einzige Achse zu beschränken, für einen vergrößerten Berührungsbereich zu sorgen und eine mechanische Ineinandergreifwirkung zu erzielen, die eine Relativbewegung entlang auf der vorgenannten einzigen Achse senkrecht stehenden Achsen verhindert, natürlich mit der erforderlichen Wiederholbarkeit. Außerdem sind die Oberflächenänderungen aus Gründen einer wirtschaftlichen Herstellung relativ flach, und die resultierenden, aufeinander abgestimmten Flächen sollten nicht eine Verbindung miteinander eingehen in einer Richtung, die ein Abheben der Bauteile voneinander verhindern würde. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, verhindern die gerippten Flächen 22, 24 eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter 10 und der Grundplatte 12 sowohl in einer vertikalen ersten Achse in Richtung aufeinander zu wie auch in einer horizontalen zweiten Achse quer zueinander. Eine Relativbewegung ist nur in Längsrichtung entlang einer horizontalen Achse möglich, die auf der Zeichnungsebene senkrecht steht.
Die Grundplatte 12 ist in ähnlicher Weise aus einem im wesentlichen rechteckigen Block aus gehärtetem Stahl ungefähr der gleichen Breite wie der Werkzeughalter 10 hergestellt und besitzt eine untere Lagerfläche 26, die auf der Werkzeugmaschine 16 ruht. Die Grundplatte 12 ist im wesentlich dauernd oder zumindest zeitweise dauernd an der Werkzeugmaschine mittels mehrerer Maschinenschrauben 28 befestigt, die sich durch Löcher in der Grundplatte von Gegenausnehmungen 30 und herkömmlichen T-Muttern 32 hererstrecken, die in dem üblichen längsverlaufenden T-Schlitz 34 der Werkzeugmaschine angeordnet sind. Alternativ hierzu kann die Grundplatte 12 unmittelbar mit der Werkzeugma- schine verschraubt sein.
Die obere gerippte Fläche 24 der Grundplatte 12 ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden T-Schlitz 36 versehen, in dem ein längsverlaufendes Halteelement 38 angeordnet ist; das Halteelement 38 ist mit einem entsprechend geformten und bemessenen T-förmigen unteren Abschnitt versehen, der an den Seiten des T- Schlitzes 36 aniiegt. Ausnehmungen 30 für die Maschinenschrauben 28 stehen mit der Unterseite des T-Schlitzes 36 in Berührung und sind von dort zugänglich. Der obere Abschnitt des Halteelementes 38 hat einen im allgemeinen rechteckigen Querschnitt und ist auf gegenüberliegenden Seiten mit nach innen gerichteten, längsverlaufenden V-förmigen Nuten 40 bzw. 42 versehen. Die Nuten 40 und 42 besitzen jeweils eine nach unten und innen verlaufende, im wesentlichen ebene, schräge Fläche 44 bzw. 46, die sich in Längsrichtung entlang dem oberen Abschnitt erstrecken.
Der Werkzeughalter 10 ist mit einem in Längsrichtung verlaufenden, im wesentlichen rechteckigen Schlitz 48 versehen, der sich von der Fläche 22 ausgerichtet zu dem Halteelement 38 nach oben erstreckt, wenn der Werkzeughalter 10 und die Grundplatte 12 ihre gewünschte Lage relativ zueinander einnehmen, wobei zwischen dem Halteelement 38 und dem Schlitz 48 ein geeigneter Freiraum vorgesehen ist, damit sich der Werkzeughalter 10 und die Grundplatte 12 in Längsrichtung relativ zueinander bewegen können, wie am besten aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht. Der Werkzeughalter 10 wird entlang der dritten horizontalen Achse, d. h. der in Längsrichtung verlaufenden Achse, durch Zusammenwirken eines Anschlagelementes 14 und eines Positionierungselementes 50 am Werkzeughalter 10 positioniert. Wenn auch das Positionierungselement 50 ein starres, nicht verstellbares Teil sein kann, besteht es im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer Verstellschraube 52, die mit einem Verstellring 54 in Gewindeeingriff steht, der seinerseits an der Stirnfläche 56 des Werkzeughalters 10 anliegt. Die Verstellschraube 52 ist an ihrem freien Ende mit einer Anschlagfläche 58 versehen, deren axiale Lage bezüglich des Werkzeughalters 10 durch die Stelle an der Verstellschraube 52 festgelegt wird, bis zu der der Einstellring 54 verstellt worden ist; im Ende 56des Werkzeughalters 10 ist eine Bohrung 60 vorgesehen, die in einer Gleitpassung das innere Ende der Verstellschraube 52 aufnimmt. Auf der Schraube 52 ist ein Keil 59 vorgesehen, der mit einem Schlitz 61 in der Bohrung 60 zusammenwirkt, um eine Relativdrehung zu verhindern und eine Verstellung zu erleichtern. Wenn die Verstellschraube und der Einstellring einmal in die richtige Lage gebracht worden sind, werden sie in dieser Lage mittels einer Maschinenschraube 62 befestigt, die zwischen einer Gegenausnehmung am Ende der Verstellschraube und einer Gewindebohrung 64 innerhalb des Werkzeughalters 10 wirksam ist, wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht. Der Zugang zur Schraube 62 erfolgt über eine Öffnung 63 in dem Anschlagelement 14. Die Anschlagfläche 58 der Verstellschraube 52 liegt an dem Anschlagelement 14 an und positioniert 60 dadurch den Werkzeughalter in einer genau vorgegebenen Lage bezüglich der Grundplatte 12.
Der Werkzeughalter 10 und die Grundplatte 12 werden mittels einer Spannvorrichtung 66 miteinander verspannt, wenn sie einmal eine genaue Lage relativ zueinander einnehmen. Wenn auch zwei solche Spannvorrichtungen 66 dargestellt sind, kann die Anzahl jedoch je nach der Spannkraft, die in einem bestimmten Fall erforderlich ist, frei gewählt werden. Außerdem hat jede Spannvorrichtung 66 den gleichen Aufbau, und sie sind gegeneinander austauschbar, so daß zur Veranschaulichung lediglich eine Spannvorrichtung, und zwar die auf der rechten Seite in Fig. 1, beschrieben wird.
Zu der Spannvorrichtung 66 gehört eine querverlaufende, im wesentlichen rechteckige Bohrung 68, die sich durch den Werkzeughalter 10 an einer Stelle erstreckt, die die Oberseite des Halteelementes 38 und den Schlitz 48 schneidet. Innerhalb der Bohrung 68 ist ein erstes Spannelement 70 gleitbar, das auf einer Seite des Halteelementes 38 angeordnet ist, während auf dessen entgegengesetzter Seite ein zweites Spannelement 72 vorgesehen ist. Die Spannelemente 70 und 72 haben im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie die Bohrung 68 und sind in Querrichtung gleitbar, nicht jedoch drehbar relativ zur Bohrung. Das Spannelement 70 besitzt eine querverlaufende Durchgangsbohrung 74 mit einem Gewinde eines bestimmten Richtungssinnes, und das Spannelement 72 besitzt eine querverlaufende Durchgangsbohrung 76 mit einem Gewinde des entgegengesetzten Richtungssinnes, wobei die Durchgangsbohrung 74 und 76 koaxial zueinander verlaufen. Innerhalb der Bohrungen 74 und 76 befindet sich eine Spannschraube 78, die an seinem einem Ende mit einem Gewindeabschnitt 80 entsprechend dem Gewinde der Bohrung 74 und am anderen Ende mit einem Gewindeabschitt 82 entsprechend dem Gewinde der Bohrung 76 versehen ist. jedes Ende der Spannschraube 78 ist mit einer Ausnehmung 84 zur Aufnahme eines Schlüssels versehen, so daß die Spannschraube mittels eines Schraubenschlüssels gedreht werden kann. Alternativ hierzu kann die Ausnehmung 84 durch einen quadratischen oder sechseckigen Vorsprung ersetzt werden, oder es kann eine Schlüsselausnehmung am einen Ende und ein Vorsprung am anderen Ende vorgesehen werden. Der mittlere Abschnitt der Spannschraube 78 ist gewindefrei und mit einer Ringnut 86 versehen, die mit einem längsverlaufenden Zapfen 88 zusammenwirkt, der dafür sorgt, daß die Spannschraube 78 und die Spannelemente nicht unabsichtlich aus der Bohrung 68 herausgleiten können, wenn der Werkzeughalter 10 von der Grundplatte 12 abgenommen wird. Der Zapfen 88 ist innerhalb einer Bohrung 90 angeordnet, die sich in Längsrichtung durch den Werkzeughalter von dessen Grundfläche erstreckt, und er wird mittels einer Feststellschraube 92 festgelegt, wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht. Wie ersichtlich, hat der Zapfen 88 eine ausreichende Länge, um die Spannschrauben beider Spannvorrichtungen 66, die an dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter vorgesehen sind, zu halten. Andererseits könnten jedoch auch getrennte Zapfen verwendet werden.
Das innere Ende des Spannelementes 70 ist mit einer längsverlaufenden, schrägen, im wesentlichen ebenen Klemmfläche 94 versehen, die komplementär zu der Fläche 44 des Halteelementes 38 ausgebildet ist und an dieser Fläche anliegt. Das Spannelement 72 ist in der gleichen Weise mit einer längsverlaufenden, schrägen, im wesentlichen Ebenen Klemmfläche 69 versehen, die komplementär zu der Fläche 46 des Halteelementes 38 ausgebildet ist. Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, werden die Spannelemente durch eine Drehung der Verstellschraube 78 (mittels eines in eine der Ausnehmungen 84 eingesteckten Schraubenschlüssels) entweder aufeinander zu oder voneinander weg bewegt. Wenn die Spannschraube 78 so gedreht wird, daß die Spannelemente aufeinander zu bewegt werden, tun sie das solange, bis ihre Klemmflächen sich an die komplementär geformten Flächen des Halteelementes 38 anlegen, so daß der Werkzeughalter 10 durch die Klemmwirkung der entsprechenden Flächen an der Grundplatte 12 festgespannt wird. Eine entgegengesetzte Drehbetätigung der Spannschraube 78 bewirkt, daß die Spannelemente getrennt und die beiden Bauteile voneinander gelöst werden, so daß eine Relativbewegung in Längsrichtung zwischen den beiden Bauteilen möglich ist. Durch Verwendung von Gewinden mit entgegengesetztem Gewindesinn wird die Betätigungsgeschwindigkeit der Spannelemente durch die Spannschraube 78 erhöht. Die Nut 86 ist breiter als der Zapfen 88, so daß die Spannschraube 78 genügend "schwimmt", um eine gute Klemmwirkung sicherzustellen und die Austauschbarkeit der Teile zu gewährleisten. Die Spannelemente können in einfacher Weise dadurch entfernt werden, daß der Zapfen 88 entfernt und sie aus der Bohrung 68 gleitend herausbewegt werden. Bei einer Umkehrung der Spannschraube 78 - Ende gegen Ende - in der Bohrung 68 wird die Betätigungsrichtung der Spannschraube 78, die zum Festspannen erforderlich ist, umgekehrt.
Der Werkzeughalter 10 kann von der Grundplatte 12 entweder dadurch entfernt werden, daß der Werkzeughalter in Längsrichtung gleitend von der Grundplatte herunterbewegt wird, oder dadurch, daß die Spannelemente weit genug geöffnet werden, so daß der Werkzeughalter von der Grundplatte abgehoben werden kann. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 besitzt Spannvorrichtungen 66, die am besten von den Seiten der Werkzeughalterung zugänglich sind, und daher ist es besonders geeignet für Werkzeugmaschinen, die von der Seite her zugänglich sind.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung ist extrem einfach. Wenn es notwendig wird, ein Werkzeug aufgrund von Abnutzung, Bruch oder dgl. zu ersetzen, brauchen lediglich die Spannvorrichtungen 66 gelöst und der Werkzeughalter 10 von der Grundplatte 12 abgezogen oder abgehoben zu werden, worauf ein zweiter Werkzeughalter mit einem neuen voreingestellten Werkzeug sofort auf der Grundplatte angeordnet, in Längsrichtung bis zur Anlage der Anschlagfläche 58 am Anschlagelement 14 verschoben werden kann und danach die Spannvorrichtungen festgezogen werden können.
Das Werkzeug, das entfernt wurde, wie auch das neue Werkzeug werden voreingestellt, indem sie in einer geeigneten Vorrichtung oder Voreinstellmaschine angeordnet werden, die dieselben Bezugspunkte oder -ebenen besitzen, wie sie durch die gerippte Fläche der Grundplatte und die Anlagefläche des Anschlagelementes definiert werden. Die gerippte Fläche positioniert den Werkzeughalter entlang zweier Achsen, d. h. in zwei Dimensionen, und das Anschlagelement positioniert ihn in der dritten Dimension. Wenn ein neues Werkzeug in den Werkzeughalter eingesetzt wird, wird das Positionierungselement 50 in der Vorrichtung bzw. in der Voreinstellmaschine verstellt, bis die Schneidkante des Werkzeuges an einer bestimmten örtlichen Stelle und unter einer bestimmten Ausrichtung bezüglich der drei Bezugsebenen liegt; dies wird im voraus für einen gegebenen Bearbeitungsvorgang und die in Frage stehende Werkzeugmaschine anhand bekannter Kriterien festgelegt.
Wenn ein in dieser Weise voreingestellter Werkzeughalter auf der Grundplatte der Werkzeugmaschine in der oben beschriebenen Weise festgespannt wird, befindet sich die Schneidkante des Werkzeuges immer in der richtigen Lage bezüglich der Werkzeugmaschine, so daß die Bearbeitung sofort begonnen werden kann, wodurch Einstellungen des Werkzeuges an der Maschine wie auch die dadurch bedingte Maschinentotzeit vermieden werden. Wenn jedoch Feineinstellungen an der Werkzeugmaschine durchgeführt werden müssen, können solche Feineinstellungen in der Längsrichtung in einfacher Weise durch Verstellen des Positionierungselementes 50 erzielt werden. Die entsprechende Spannvorrichtung sollte vor solch einer Feineinstellung gelöst werden, wonach die Spannvorrichtungen erneut festgezogen werden kann. Die in der Anmeldung verwendete Bezeichnung "längs" bzw. "Längsrichtung" bezieht sich auf die Werkzeughalterung und nicht notwendiger Weise auf die Werkzeugmaschine, auf der die Werkzeughalterung angebracht ist.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 7 unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, daß es sich um ein Plandrehwerkzeug handelt, und insbesondere dadurch, daß eine Spannvorrichtung verwendet wird, die von der Oberseite der Werkzeughalterung zugänglich ist; dies macht die Werkzeughalterung geeignet für Werkzeugmaschinen, bei denen der Zugang zur Oberseite der Werkzeughalterung leichter als der zu den Seiten der Werkzeughalterung ist. Außerdem sind bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzliche Positionierungs- und Spannmittel zwischen dem Werkzeughalter und dem Werkzeug selbst vorgesehen, wodurch eine zweite Stufe der Werkzeug-Voreinstellbarkeit bezüglich eines zweiten Satzes von Achsen geschaffen wird. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden die gleichen Bezugszeichen für Teile verwendet, die bestimmten Teilen des vorhergehenden Ausführungsbeispieles entsprechen bzw. mit ihnen identisch sind. Offensichtlich können die Formgebung und Abmessungen vieler der entsprechenden Teile innerhalb eines weiten Bereiches je nach dem speziellen Anwendungszweck variiert werden.
Was die Positionierung der Werkzeughalterung in Längsrichtung betrifft, ist der Aufbau im wesentlichen der gleiche wie der bei dem ersten Ausführungsbeispiel, mit Abweichungen lediglich in Konstruktionsdetails der Spannmittel, die im Werkzeughalter 10 integriert sind, um das Halteelement 38 zur Verspannung der Teile festzuspannen. Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Spannvorrichtung ein Spannelement 100, das eine im wesentlichen zylindrische Form hat und in einer Bohrung 102 des Werkzeughalters 10 vertikal gleitbar angeordnet ist. Das untere Ende des Spannelementes 100 ist mit einem längsverlaufenden Schlitz versehen, dessen Form am besten aus Fig. 6 hervorgeht; der Schlitz ist mit zwei im wesentlichen ebenen, schrägen Flächen 104 und 106 versehen, die komplementär zu den Flächen 44 und 46 des Halteelementes 38 ausgebildet sind und auf diesen gleiten. Das Spannelement 100 ist ebenfalls mit einer vertikalen verlaufenden Gewindebohrung 108 versehen, in die eine Spannschraube 110 eingeschraubt ist; die Spannschraube 1 10 besitzt an ihrem oberen Ende einen Abschnitt 112 zur Aufnahme eines Schlüssels sowie einen Flansch 114. Zwischen dem Flansch 114 und dem Werkzeughalter 10 ist eine Unterlagscheibe 116 angeordnet, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Bohrung 102 ist.
Wenn daher, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die Spannschraube 110 so gedreht wird, daß das Spannelement 100 nach oben gezogen wird, wird der Werkzeughalter 10 mit der Grundplatte 12 verspannt. Das Spannelement 100 sollte so dimensioniert sein, daß genügend Freiraum oberhalb des Spannelementes vorgesehen ist, damit es sich eine genügende Strecke zur Erzielung der gewünschten Spannfunktion nach oben bewegen kann. Ein genügender Zwischenraum ist ebenfalls zwischen den Klemmflächen des Spannelementes 100 und dem Halteelement 38 vorgesehen, so daß bei einer umgekehrten Betätigung der Spannschraube 110 das Spannelement auf dem Halteelement lose gleiten kann und somit der Werkzeughalter auf der Grundplatte gleiten kann. Der Werkzeughalter wird von der Grundplatte dadurch entfernt, daß er lediglich in Längsrichtung gleitend verschoben wird, bis das Spannelement das Halteelement frei gibt. Der Werkzeughalter kann dann vertikal von der Grundplatte abgehoben werden, indem die Schraube 110 entfernt oder bei Verwendung einer Cförmigen Unterlagscheibe 116 lediglich die Unterlagscheibe entfernt wird. Der Einfachheit halber ist nur ein einziges Spannelement dargestellt; es kann jedoch eine beliebige Anzahl entsprechend der erforderlichen Festigkeit vorgesehen werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Werkzeughalter des zweiten Ausführungsbeispiels in seiner Gesamtheit gegen den Werkzeughalter des ersten Ausführungsbeispiels ausgetauscht werden kann, obwohl sie unterschiedliche Spannvorrichtungen benutzen.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 bis 7 ist ferner mit Mitteln versehen, durch die eine Voreinstellbarkeit zwischen dem Werkzeug selbst und dem Werkzeughalter entlang eines anderen Satzes von Achsen erzielt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Werkzeughalteelement 120 zwischen dem Werkzeug 20 und dem Werkzeughalter 10 vorgesehen ist und eine Verbindung zwischen dem Werkzeughalteelement 120 und dem Werkzeughalter 10 benutzt wird, die identisch ist mit der Verbindung zwischen dem Werkzeughalter 10 und der Grundplatte 20 des ersten Ausführungsbeispiels. Da die Verbindungen identisch sind einschließlich der Verwendung von gerippten Flächen, schraubenbetätigten Spannvorrichtungen und dgl., werden die gleichen Bezugszeichen benutzt, abgesehen davon, daß sie mit einem Apostroph versehen wurden, und die Beschreibung bezüglich der obigen Verbindungsanordnung gilt entsprechend. Die Rippungen sind als horizontal verlaufend dargestellt; sie könnten jedoch ggf. auch vertikal verlaufend - für eine Verstellung in dieser Richtung - ausgebildet sein.
Das Werkzeughalteelement 120 ist ferner mit einem in Rückwärtsrichtung vorstehenden Abschnitt 122 versehen, an dessen Innenseite eine Ausnehmung 124 und eine quer verlaufende Bohrung 126 vorgesehen sind; die Bohrung 126 erstreckt sich von der Ausnehmung zur Außenseite des Abschnitts 122 und ist mit einer Keilnut 125 versehen. Innerhalb der Bohrung 126 ist eine Positionierungsschraube 127 gleitend angeordnet, an deren äußeren Ende ein mit Gewinde versehener Verstellring 128 vorgesehen ist, in dessen mittlerem Abschnitt ein Keil 129 angeordnet ist und dessen inneres Ende mit einer Feststellmutter 130 versehen ist; das innere Ende der Positionierungsschraube 127 besitzt eine Anschlagfläche 132, die in Anlage mit der Seitenfläche 134 des Werkzeughalters 10 gebracht werden kann. Der beschriebene Aufbau erfüllt genau die gleiche Funktion wie das Positionierungselement 50 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Einstellring 128 wird so weit gedreht, daß, wenn er an dem Abschnitt 122 anliegt, die Anschlagfläche 132 eine Lage einnimmt, in der das Werkzeughalteelement 120 bezüglich des Werkzeughalters 10 richtig positioniert ist, worauf die Feststellmutter 130 angezogen wird, um die Beziehung festzulegen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Werkzeug rasch und in einfacher Weise von dem Werkzeughalter dadurch entfernt werden, daß die Spannvorrichtung 66&min; gelöst und das Werkzeughalteelement vom Werkzeughalter entweder gleitend heruntergeschoben oder abgehoben wird. Die gewünschte Beziehung zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeughalter kann danach dadurch hergestellt werden, daß die Positionierungsschraube 127 in einer geeigneten Vorrichtung oder Voreinstellmaschine entsprechend positioniert wird, wobei die gerippte Fläche 22&min; und die Anschlagfläche 132 als Bezugspunkte benutzt werden. Danach kann das Werkzeughalteelement rasch wieder am Werkzeughalter montiert und bezüglich des Werkzeughalters genau positioniert werden, indem die gerippten Flächen in vorgegebener Weise miteinander in Eingriff gebracht werden und das Werkzeughalteelement so weit gleitend verschoben wird, bis die Anschlagfläche 132 an der Seite des Werkzeughalters anliegt; hierauf kann die Spannvorrichtung 66&min; betätigt werden, um die beiden Teile fest miteinander zu verspannen.
Es versteht sich, daß statt der bei dem Werkzeughalteelement 120 verwendeten Spannvorrichtung 66&min; ggf. eine Spannvorrichtung der Art, wie sie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zwischen dem Werkzeughalter 10 und der Grundplatte 12 eingesetzt wurde, je nach dem speziellen Anwendungsfall verwendet werden kann. Ferner können ggf. Feineinstellungen auf der Maschine selbst durchgeführt werden, indem die betreffende Spannvorrichtung gelöst und das Anschlagelement 50 oder die Positionierungsschraube 126 verstellt wird und danach die entsprechende Spannvorrichtung wieder angezogen wird.
In Fig. 8 ist eine andere Ausführungsform des Halteelementes 38 gezeigt. Das in Fig. 8 gezeigte Halteelement 38 a hat die übliche Schwalbenschwanzform, so daß es in einer üblichen Schwalbenschwanznut 36 a verschiebbar angeordnet werden kann. Der Vorteil der Schwalbenschwanzanordnung im Vergleich zu der T- Nutanordnung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Schwalbenschwanz weniger vertikalen Raum erfordert (d. h. eine übliche Schwalbenschwanznut hat eine geringere Tiefe als eine übliche T-Nut), und ferner darin, daß die Erfindung bei Werkzeugmaschinen mit bereits vorhandenen Schwalbenschwanznuten verwendet werden kann. Außerdem ergeben sich bei Schwalbenschwanzverbindungen nicht die Spannungsspitzen, die bei einem T-förmigen Element an dessen Innenkanten vorhanden sind.
In Fig. 9 ist das Halteelement 38 b einteilig mit der Grundplatte 12 ausgebildet. Diese Anordnung hat eine höhere Festigkeit und ist für Hochleistungsbearbeitungen geeigneter als jede der beiden vorhergehenden Ausführungsformen des Halteelementes. Es versteht sich, daß jede der drei offenbarten verschiedenen Ausführungsformen des Halteelementes je nach dem Anwendungszweck verwendet werden können, und jede Ausführungsform kann sowohl bei der Spannvorrichtung, die zwischen dem Werkzeughalter und der Grundplatte vorgesehen ist, wie auch bei der Spannvorrichtung, die zwischen dem Werkzeughalteelement und dem Werkzeughalter vorgesehen ist, eingesetzt werden. Bei allen Ausführungsbeispielen hat das Halteelement 38 (bzw. 38a bzw. 38b) die Länge, die erforderlich ist, um den einen oder mehrere Werkzeughalter aufnehmen zu können.
Das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß das Halteelement 38 länger ausgebildet ist, so daß es sich über den Werkzeughalter 10 hinaus (bis zum Ende der Grundplatte 12) erstreckt und zur Halterung des Anschlagelementes 14 a benutzt wird. Wie gezeigt, ist das Anschlagelement 14 a an der Grundplatte 12 durch eine Spannvorrichtung 66 a befestigt, die identisch ist mit der Spannvorrichtung für den Werkzeughalter im ersten Ausführungsbeispiel. Diese Anordnung erlaubt einen größeren Verstellbereich, da nicht nur die Verstellbarkeit des Positionierungselementes 50 zur Verfügung steht, sondern darüber hinaus ein erheblicher Verstellbereich des Anschlagelementes 14 a.
Eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung des Verstellbereiches besteht darin, die T-Nut 34 zu verbreitern, so daß eine Querverstellung um zumindest eine Nut der Flächen 22 und 24 möglich ist.

Claims

1. Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine, der an einem Grundkörper der Werkzeugmaschine entlang einer Koordinatenachse mittels einer Positioniereinrichtung verschiebbar und mittels einer lösbaren Spannvorrichtung, bestehend aus einem Halteelement und Spannmitteln, festlegbar ist, durch die der Werkzeughalter und der Grundkörper an Halteflächen des Halteelementes und der Spannmittel gegeneinander verspannbar sind, wobei sich das Halteelement in Längsrichtung der Koordinatenachse erstreckt und die Halteflächen des Halteelementes beidseitig zum Halteelement in Längsrichtung verlaufend ausgebildet sind und wobei ferner die Spannmittel bei einer Relativverschiebung zwischen Werkzeughalter und Grundkörper gemeinsam mit dem Werkzeughalter bewegbar und in einer im Werkzeughalter oder Grundkörper gebildeten Bohrung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (70, 72; 100) in der im Werkzeughalter bzw. Grundkörper querverlaufenden Bohrung (68, 68&min;; 102) angeordnet sind, daß die Halteflächen (94, 96) der Spannmittel auf getrennten Spannelementen (79, 72) vorgesehen sind, die zum Spannen und Lösen des Halteelementes (38) relativ zum Werkzeughalter bzw. Grundkörper von beiden Seiten aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind und daß am Werkzeughalter (10) und am Grundkörper (12) je eine gerippte oder gewellte Fläche vorgesehen ist, die komplementär zueinander ausgebildet und aneinander angepaßt sind und eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeughalter (10) und dem Grundkörper (12) entlang einer weiteren Koordinatenachse zulassen.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, wobei die Drehachse des Betätigungselements im wesentlichen senkrecht auf der besagten Koordinatenachse steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Betätigungselementes (78) im wesentlichen parallel zur Eingriffsebene von Werkzeughalter (10) und Grundkörper (12) verläuft.

3. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement aus einer Spannschraube (78) mit einem rechts- und einem linksgängigen Gewindeabschnitt (80; 82) zum gleichzeitigen und gegensinnigen Verstellen der beiden Spannelemente (70, 72) besteht.

4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichent, daß die Spannschraube (78) zwischen den Gewinden (80, 82) eine Ringnut (86) aufweist, in die ein Zapfen (88) zur Begrenzung der Bewegung der Spannschraube (78) vorsteht, wobei die Nut (86) breiter als der Durchmesser des Zapfens (88) ist.

5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (38) innerhalb einer T-Nut (36) des Grundkörpers (12) angeordnetist.

6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (38 a) innerhalb einer Schwalbenschwanznut (36 a) des Grundkörpers (12) angeordnet ist.

7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (38 b) einteilig mit dem Grundkörper (12) ausgebildet ist.

8. Werkzeughalter mit mehreren Spannvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine zweite Spannvorrichtung (66 a), die mit der ersten Spannvorrichtung identisch ist und einen Anschlagkörper (14 a) der Positioniereinrichtung am Grundkörper (12) festlegt.

9. Werkzeughalter mit mehreren Spannvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Werkzeughalter (10) ein Werkzeughalterelement (120) entlang einer zweiten Koordinatenachse mittels einer entsprechend der ersten Spannvorrichtung ausgebildeten, weiteren Spannvorrichtung (38&min;, 70&min;, 78&min;) festlegbar ist.