Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme für ein Einschraubwerkzeug und eine Werkzeuganordnung mit einem Einschraubwerkzeug und einer derartigen Werkzeugaufhahme .

Es sind bereits für Einschraubwerkzeuge bestimmte Werkzeugaumahmen bekannt, bei denen ein in der Regel zylindrischer Grundkörper eine Aufhahmeöffnung mit einer konischen inneren Auflagefläche für eine entsprechend konische äußere Anlagefläche des Einschraubwerkzeugs enthält. In dem Grundköper ist üblicherweise ein Innengewinde zum Eingriff eines entsprechenden Außengewindes an den Einschraubwerkzeugen vorgesehen. Da zwischen dem Außengewinde am Einschraubwerkzeug und dem zugehörigen Innengewinde an der Werkzeugaufnahme nach einer Zentrierung durch die konischen Auflage- bzw. Anlageflächen kein radialer Ausgleich möglich ist, müssen die Werkzeugaumahmen und die entsprechenden Einschraubwerkzeuge äußerst genau gefertigt werden, um einen axialen Versatz zwischen dem Außen- und Innengewinde zu vermeiden. Ein solcher Versatz kann beim Spannen zu unerwünschten Verspannungen und dadurch bedingten Rundlauffehlern der Werkzeuge kommen. Neben einer Verschlechterung der Rundlaufeigenschaften kann eine außermittige Belastung außerdem zu Beschädigungen an den Gewinden führen. Dies ist besonders für die üblicherweise aus Hartmetall oder anderen Hartstoffen bestehenden Einschraubwerkzeuge von Bedeutung, da bei diesen eine ungleichmäßige Belastung relativ schnell zu Beschädigungen führen kann. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkzeugaufnahme für ein Einschraubwerkzeug und eine Werkzeuganordnung mit einem Einschraubwerkzeug und einer derartigen Werkzeugaufhahme zu schaffen, bei denen das Gewinde geschont und ein Spannen mit hoher Rundlaufgenauigkeit auch mit geringerem Fertigungsaufwand ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugaufnahme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Werkzeuganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche . Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme ist in dem Grundkörper ein quer zur Längsachse des Grundkörpers beweglicher und gegenüber dem Grundkörper verdrehgesicherter Einsatz angeordnet, an dem sich das Gewinde zum Eingriff eines entsprechendes Gegengewindes am Einschraubwerkzeug befindet. Das an der Werkzeugaufnahme befindliche Gewinde kann sich so an das Gegengewinde des Einschraubwerkzeugs anpassen, wenn z.B. die Mittelachsen von Gewinde und Gegengewinde nicht exakt fluchten, wodurch Beschädigungen am Gewinde oder Beeinträchtigungen der Rundlaufgenauigkeit vermieden werden können. Der Einsatz ist nicht fest, sondern schwimmend in den Grundkörper angeordnet und bietet dadurch eine radiale Ausgleichsmöglichkeit. Dies ist gerade bei der Verwendung eines Einschraubwerkzeugs aus Hartmetall von Vorteil, da durch die Ausgleichsmöglichkeit des Einsatzes die Bruchgefahr des spröden Werkstoffs speziell am Gewinde reduziert wird. In einer besonders zweckmäßigen Ausführung ist der Einsatz mit einem radialen Spiel innerhalb des Grundkörpers der Werkzeugaufnahme angeordnet. Dadurch kann der Einsatz eine Radial- oder Kippbewegung ausführen, um so einen evtl. Versatz zwischen dem Gewinde am Einschraubwerkzeug und dem dazugehörigen Gegengewinde an der Werkzeugaufnahme auszugleichen. Zwischen dem Einsatz und dem Grundkörper kann mindestens ein Dämpfungselement vorgesehen sein. Dadurch kann die Radial- oder Kippbewegung des Einsatzes innerhalb des Grundkörpers gedämpft werden. Zudem wird durch das Dämpfungselement auch die Übertragung von Schwingungen zwischen der Werkzeugaufnahme und dem Einschraub Werkzeug vermindert. Zur verdrehgesicherten Anordnung des Einsatzes innerhalb der Grundkörpers kann der Einsatz über eine Formschlussverbindung mit dem Grundkörper verbunden sein. Dies kann z.B. durch eine bestimmte Formgebung wie z.B. Keilwellenprofil, Kerbverzahnungen, Polygonprofil oder durch zusätzliche Elemente wie Passfedern, Gleitfedern oder Querstifte erfolgen.

In einer einfachen und dennoch zweckmäßigen Ausführung kann die Formschlussverbindung z.B. über einen Querstift erfolgen, der durch eine Querbohrung im Grundkörper und eine Querbohrung im Einsatz verläuft. Die Beweglichkeit des Einsatzes innerhalb des Grundkörpers kann dadurch gewährleistet werden, dass der Innendurchmesser der Querbohrung im Einsatz größer als der Außendurchmesser des Querstifts ist. Die Beweglichkeit des Querstifts kann auch dadurch erreicht werden, dass die Bohrung im Grundkörper größer als der Durchmesser des Querstifts ist. Eine weitere Formschlussverbindung kann dadurch erreicht werden, dass der Einsatz ein z.B. als Polygon ausgebildetes Außenprofil zum formschlüssigen Eingriff in ein dazu passendes Innenprofil im Grundkörper enthält. Der Einsatz kann z.B. ein als Außensechskant ausgeführtes Außenprofil aufweisen und mit einem kleinen radialen Spiel in einem als Innensechskant ausgebildeten Innenprofil im Grundkörper angeordnet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist der Aufnahmebereich des Grundkörpers mehrere konische Auflageflächen auf. Dadurch kann eine verbesserte Abstützung und Führung des Einschraubwerkzeugs innerhalb der Werkzeugsaufnahme erreicht werden. Der Aufnahmebereich des Grundkörpers kann z.B. eine an der vorderen Stirnseite des Grundkörpers angeordnete erste konische Auflagefläche für eine erste Anlagefläche des Einschraubwerkzeugs und eine im Inneren des Grundkörpers angeordnete zweite konische Auflagefläche für eine zweite Anlagefläche des Einschraubwerkzeugs enthalten. Die beiden konischen Auflageflächen können gleiche oder unterschiedliche Kegelwinkel aufweisen. Dies ermöglicht einerseits eine einfache Fertigung, es ist aber andererseits auch möglich die konischen Anlageflächen für verschiedene Aufgaben, wie beispielsweise eine gute radiale Zentrierung oder eine gute axiale Abstützung, auszulegen und diese einfach an die verschiedenen konstruktiven Randbedingungen anzupassen.

Die an den Werkzeugkopf angrenzende erste konische Anlagefläche des Einschraubwerkzeugs und die dazugehörige konische erste Auflagefläche an der Stirnseite des Grundkörpers weisen vorzugsweise einen relativ großen Kegelwinkel auf. Hier hat sich ein Kegelwinkel von 140° bis 179°, vorzugsweise 170° als günstig herausgestellt. In einer bevorzugten Ausgestaltung schließt sich an diese Fläche am Einschraubwerkzeug die zweite konische Anlagefläche und an dem Grundkörper die dazugehörige zweite konische Auflagefläche an. Diese zweite Anlagefläche und die dazu korrespondierende zweite Auflagefläche weisen vorzugsweise relativ kleine Kegelwinkel von 1° bis 40°, vorzugsweise 10° auf. Es ist aber auch möglich zwischen den beiden konischen Flächen einen z.B. zylindrischen Zwischenbereich vorzusehen. Ein Doppelkonus der beschriebenen Art mit zwei unterschiedlichen Kegelwinkeln hat den Vorteil, dass der kleine Kegelwinkel eine gute Zentrierung des Einschraubwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme und der große Kegelwinkel eine zusätzliche Zentrierung aber mit stark reduzierten Aufspreizkräften an der Werkzeugaufnahme ermöglicht. Zudem wird durch die konische erste Anlagefläche die Steifigkeit des Werkzeugs erhöht, da das Werkzeug bei radialer Belastung nicht abgleiten kann.

Das zum Gewinde am Einschraubwerkzeug gehörende Gegengewinde ist bevorzugt als Innengewinde ausgeführt. Es kann aber auch als Außengewinde zum Eingriff in ein entsprechendes Innengewinde am Einschraubwerkzeug ausgeführt sein. Das Gewinde am Einschraubwerkzeug und das dazugehörige Gegengewinde am Einsatz können als Spitzgewinde, Trapezgewinde, Flachgewinde, Rundgewinde, Sägezahngewinde oder dgl. ausgebildet sein.

Der Einsatz kann als eine vollständig innerhalb des Grundkörpers angeordnete kürzere Hülse ausgebildet sein oder über die hintere Stirnseite des Grundkörpers hinaus vorstehen und an seinem dem Gegengewinde gegenüberliegenden hinteren Ende einen Ringabsatz zur Anlage an der hinteren Stirnseite des Grundkörpers aufweisen.

Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Werkzeuganordnung mit einer

Werkzeugaufnahme und einem Einschraubwerkzeug in einem Längsschnitt; Figur 2 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I von Figur 1;

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Werkzeuganordnung mit einer

Werkzeugaufnahme und einem Einschraubwerkzeug in einem Längsschnitt und

Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I von Figur 3.

In den Figuren 1 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Werkzeuganordnung mit einem Einschraubwerkzeug 1 und einer zugehörigen Werkzeugaufnahme 2 in einem Längsschnitt gezeigt. Das Einschraubwerkzeug 1 weist einen z.B. als Fräser ausgebildeten Werkzeugkopf 3, einen sich konisch nach hinten verjüngenden Werkzeugschaft 4 und einen zylindrischen Befestigungszapfen 5 mit einem hier als Außengewinde ausgeführten Gewinde 6 auf. Zwischen dem Werkzeugkopf 3 und dem Befestigungszapfen 5 ist ein Abstützbereich mit einer ersten konischen Anlagefläche 7 für eine entsprechende erste konische Auflagefläche 8 der Werkzeugaufnahme 2 und einer zweiten konischen Anlagefläche 9 für eine zweite konische Auflagefläche 10 im Inneren der Werkzeugaumahme 2 vorgesehen. Die Abstützung und Führung des Einschraubwerkzeugs 1 innerhalb der Werkzeugsaufnahme 2 erfolgt somit über einen Doppelkonus, der für eine verbesserte Zentrierung und erhöhte Abstützwirkung sorgt.

Der Werkzeugkopf 3 weist an seiner Außenseite mehrere über den Umfang verteilte Schlüsselflächen 11 auf, die zum Einschrauben des Einschraubwerkzeug 1 in die Werkzeugaumahme 2 dienen. Die Schlüsselflächen 11 können aber auch zum automatischen Werkzeugwechsel verwendet werden.

Die zu dem Einschraubwerkzeug 1 gehörende Werkzeugaumahme 2 enthält einen hier mit einer Durchgangsöffnung 12 versehenen hohlzylindrischen Grundkörper 13, der einen vorderen Aufnahmebereich 14 mit der ersten konischen Auflagefläche 8 an der vorderen Stirnseite des Grundkörpers 13 und der zweiten konischen Auflagefläche 10 im Inneren des Grundkörpers 13 enthält. In dem Grundkörper 13 ist ein Einsatz 15 angeordnet, der ein zu dem Gewinde 6 des Einschraubwerkzeugs 1 passendes und hier als Innengewinde ausgebildetes Gegengewinde 16 aufweist. Der Einsatz 15 ist innerhalb des Grundkörpers 13 derart angeordnet, dass er mit einem vorgegebenen Spiel quer zur Längsachse 17 des Grundkörpers 13 bewegbar ist.

Die Werkzeugaumahme 2 kann einstückig ausgeführt sein und eine Schnittstelle zur Verbindung mit einer Maschinenspindel aufweisen. Die Werkzeugaufnahme kann aber auch z.B. in Form einer Verlängerung oder eines Adapterstücks ausgeführt sein, die selbst wieder in eine andere Werkzeugaufnahme eingespannt ist.

Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführung ist der Einsatz 15 mit einem radialen Spiel innerhalb der Durchgangsöffnung 12 des Grundkörpers 13 angeordnet und gegenüber dem Grundkörper 13 durch einen Querstift 18 gesichert. Der Einsatz 15 ist als Hülse mit einem ringförmigen Querschnitt ausgeführt. Auch die Durchgangsöffnung 12 des Grundkörpers 13 weist einen kreisrunden Querschnitt mit einem etwas größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Einsatzes 15 auf.

Der hülsenfÖrmige Einsatz 15 enthält im vorderen Teil eine als Gewindebohrung ausgeführte Längsbohrung 19 mit dem als Innengewinde ausgeführten Gegengewinde 16. In dem gewindefreien hinteren Teil des hülsenfömigen Einsatzes 15 ist eine innere Querbohrung 20 für den Querstift 18 vorgesehen. Der Querstift 18 erstreckt sich durch eine durchgehende äußere Querbohrung 21 in dem Grundköper 13 und die innere Querbohrung 20 im Einsatz 15. Während der Querstift 18 fest in der durch den Grundkörper 13 verlaufenden äußeren Querbohrung 21 sitzt, ist zwischen der inneren Querbohrung 20 im Einsatz 15 und dem Querstift 18 ein Spiel vorgesehen, so dass der Einsatz 15 eine leichte Radialbewegung oder eine leichte Kippbewegung innerhalb des Grundkörpers 13 ausführen kann, aber dennoch gegen Verdrehen gegenüber dem Grundkörper 13 gesichert ist. Dadurch dreht sich der Einsatz 15 beim Einschrauben des Einschraubwerkzeugs 1 nicht mit, kann sich aber leicht radial bewegen oder kippen und dadurch an das Gewinde 6 des Einschraubwerkzeugs 1 anpassen.

Bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Ausführung ragt der innerhalb des Grundkörpers 13 quer zu dessen Längsachse bewegliche Einsatz 15 über die hintere Stirnseite des Grundkörpers 13 hinaus und weist an seinem dem Gegengewinde 16 gegenüberliegenden hinteren Ende einen Ringabsatz 22 zur Anlage an der hinteren Stirnseite auf. Durch den Ringabsatz 22 kann beim Einschrauben des Einschraubwerkzeugs 1 ein Herausziehen des Einsatzes nach vorne zum Einschraubwerkzeug 1 hin verhindert werden. Innerhalb des Grundkörpers 13 kann außerdem ein nicht dargestellter Sprengring oder ein anderes Sicherungselement angeordnet sein, durch welches ein Herausfallen des Einsatzes nach hinten verhindert wird. Zwischen dem Einsatz 15 und dem Grundkörper 13 sind in Figur 3 erkennbare obere und untere Dämpfungselemente 23 angeordnet. Durch die z.B. als O-Ringe ausgeführten Dämpfungselemente 23 können die Querbewegung des Einsatzes 15 innerhalb des Grundkörpers 13 sowie die Schwingungen des Gesamtsystems gedämpft werden.

Der in der Figur 3 dargestellte Einsatz 15 kann auch im Bereich seines dem Gewinde gegenüberliegenden Endes mit dem Grundkörper 13 z.B. durch Verschrauben, Verkleben, durch eine Presspassung oder eine andere geeignete Verbindung fest mit dem Grundkörper verbunden sein. In einer derartigen Ausgestaltung ist die Verwendung eines Ringabsatzes 22 nicht nötig und der Einsatz 15 muss auch nicht über den Grundkörper 13 hinausragen. Der Einsatz 15 muss jedoch in diesen Fällen eine gewisse Länge aufweisen, um durch elastische Biegung die radiale Beweglichkeit zu gewährleisten. Eine zusätzliche Verdrehsicherung kann damit entfallen.

Gemäß Figur 4 weist der in Figur 3 dargestellte Einsatz 15 ein als Außensechskant ausgebildetes Außenprofil 24 zum formschlüssigen Eingriff in ein als Innensechskant ausgeführtes Innenprofil 25 des Grundkörpers auf. Das Innenprofil 25 hat etwas größere Abmessungen als das Außenprofil 24, so dass auch hier der Einsatz 15 radial beweglich, jedoch durch die Sechskantverbindung gegenüber dem Grundkörpers 13 verdrehgesichert in dem Grundkörper 13 angeordnet ist.

Bei der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführung sind das Gewinde 6 des Einschraubwerkzeugs 1 und das dazu gehörige Gegengewinde 16 der Werkzeugaufnahme 2 als Spitzgewinde ausgeführt. Das Gewinde 6 und das dazu passende Gegengewinde 16 können aber auch als Trapezgewinde, Flachgewinde, Rundgewinde, Sägezahngewinde oder dgl. ausgebildet sein. Aus den Figuren 1 und 3 ist ersichtlich, dass die an den Werkzeugkopf 3 angrenzende erste konische Anlagefläche 7 des Einschraubwerkzeugs 1 und die dazugehörige konische erste Auflagefläche 8 an der Stirnseite des Grundkörpers 13 vorzugsweise einen relativ großen Kegelwinkel aufweisen. Hier hat sich ein Kegelwinkel von 140° bis 179°, vorzugsweise 170° als günstig herausgestellt. An diese erste Anlagefläche 7 des Einschraubwerkzeugs 2 schließt sich die zweite konische Anlagefläche 9 und an. Auch an die erste Auflagefläche 8 des Grundkörpers 13 schließt sich die zu der zweiten Anlagefiäche 9 gehörende zweite konische Auflagefläche 10 an. Diese zweite Anlagefläche 9 und die dazu korrespondierende zweite Auflagefläche 10 weisen vorzugsweise relativ kleine Kegelwinkel von 1° bis 40°, vorzugsweise 10° auf.