Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine umfassend einen Werkzeugträger mit mindestens einer Werkzeugstation, welche eine Auflageseite für eine Anlageseite eines Werkzeughalters und eine Aufnahme für einen Schaft des Werkzeughalters aufweist, wobei die Anlageseite dann gegen die Auflageseite anliegt, wenn der Werkzeughalter mit seinem Schaft in der Aufnahme eingespannt ist, und mindestens ein Formschlusselement, welches bei in der Aufnahme eingespanntem Schaft spielfrei in ein zweites Formschlusselement am Werkzeughalter eingreift, um den Werkzeughalterkörper relativ zum Werkzeugträger präzise ausgerichtet zu fixieren.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Werkzeughalter für eine Werkzeugmaschine, umfassend einen das Werkzeug tragenden Werkzeughalterkörper, welcher eine Anlageseite aufweist und einen von dieser abstehenden Schaft zum Einspannen des Werkzeughalters in einer Werkzeugstation eines Werkzeugträgers trägt, und ein zweites Formschlusselement, welches bei in der Aufnahme eingespanntem Schaft spielfrei in ein erstes Formschlusselement des Werkzeugträgers eingreift, um den Werkzeughalterkörper relativ zum Werkzeugträger präzise ausgerichtet zu fixieren.

Eine derartige Werkzeugmaschine und ein derartiger Werkzeughalter sind beispielsweise aus der EP 0 780 179 A1 bekannt.

Es werden jedoch stets höhere Anforderungen an die Präzision der Ausrichtung des Werkzeughalters und die Momentenstabilität der Ausrichtung gestellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine und einen hierzu geeigneten Werkzeughalter zur Verfügung zu stellen, bei welchen der Werkzeughalter mit größtmöglicher geometrischer Genauigkeit und mit möglichst großer Momentenstabilität an der Werkzeugmaschine fixierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Aufnahme angeordnete erste Formschlusselemente vorgesehen sind, dass die ersten Formschlusselemente mindestens in einander gegenüberliegenden Außenbereichen der Auflageseite des Werkzeugträgers angeordnet sind, dass die ersten Formschlusselemente eine nur in einer ersten Positionierrichtung die zweiten Formschlusselemente präzise positionierende Formschlussgeometrie aufweisen, dass sie eine in einer quer zur ersten verlaufenden zweiten Positionierrichtung die zweiten Formschlusselemente mit einem Freiheitsgrad verschieblich führende Formschlussgeometrie aufweisen, und dass die zweite Positionierrichtung ungefähr parallel zu einer auf eine Verzahnung des Schaftes beim Einspannen in die Aufnahme wirkenden Querkraft verläuft.

Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass durch die Anordnung zweier derart bezüglich der Aufnahme einander gegenüberliegend angeordneter Formschlusselemente und noch die Anordnung dieser Formschlusselemente in einander gegenüberliegenden Außenbereichen der Auflageseite eine hohe Momentenstabilität bei der Abstützung des Werkzeughalters an der Werkzeugmaschine zusätzlich zu einer hohen Präzision der Ausrichtung erreicht wird.

Mit einer erfindungsgemäßen, ausdrücklich einen Freiheitsgrad zulassenden Formschlussgeometrie lassen sich durch eine derartige geometrische Überbestimmung bedingte Ungenauigkeiten und negative Auswirkungen der Querkraft vermeiden, da die durch die Querkraft bedingten Verschiebungen in der Richtung verlaufen, in denen die Formschlusselemente einen Freiheitsgrad vorsehen und somit die in der ersten Positionierrichtung präzise Positionierung nicht beeinträchtigt wird.

Hinsichtlich der Anordnung der Formschlusselemente in den Außenbereichen der Auflagefläche sind die unterschiedlichsten Lösungen denkbar. Beispielsweise könnten die Außenbereiche die an die jeweils nächste Auflageseite angrenzenden Außenbereiche sein.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die ersten Formschlusselemente in sich an Stirnseiten des Werkzeugträgers anschließenden Außenbereichen der Auflageseite angeordnet sind, da sich damit eine besonders gute Abstützung des Werkzeughalters erreichen lässt.

Eine besonders hohe Momentensteifigkeit der Verbindung zwischen Werkzeughalter und Werkzeugmaschine, insbesondere gegen eine Drehbewegung um den Schaft, ist dann erreichbar, wenn die ersten Formschlusselemente mindestens in einander gegenüberliegenden Eckbereichen der Auflageseiten angeordnet sind, da damit eine große Abstützlänge zur Verfügung steht.

Eine günstige Abstützlänge lässt sich auch dann erreichen, wenn die Formschlusselemente mindestens in Endbereichen mindestens einer Diagonalen der Auflageseite angeordnet sind.

Eine besonders präzise Ausrichtung des Werkzeughalters lässt sich dann erreichen, wenn die ersten Formschlusselemente symmetrisch zur Aufnahme angeordnet sind, so dass bei in der Aufnahme eingespannten Schaft und Belastung des Werkzeughalters die Formschlusselemente symmetrisch belastet werden.

Insbesondere ist es dabei günstig, wenn die ersten Formschlusselemente in Endbereichen beider Diagonalen der Auflageseite angeordnet sind.

Hinsichtlich der Ausbildung der ersten Formschlusselemente selbst wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So könnten die Formschlusselemente insgesamt so ausgebildet sein, dass sie eine exakte Positionierung in zwei quer zueinander verlaufenden Positionierrichtungen vermitteln.

Dies könnte jedoch im Zusammenhang mit dem Einspannen des Schaftes in der Aufnahme zu Zwangszuständen führen.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die erste Positionierrichtung quer zu einer auf den Schaft beim Einspannen in die Aufnahme wirkenden Querkraft verläuft. Damit ist sichergestellt, dass die durch die Positionierrichtung vorgegebene präzise Positionierung unabhängig von den Wirkungen der beim Einspannen des Schafts in die Aufnahme auftretenden Querkraft ist.

Eine zweckmäßig realisierbare Ausführungsform sieht vor, dass die ersten Formschlusselemente sich in einer Längsrichtung erstrecken und in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung eine konstante Querschnittsform aufweisen. Mit einer derartigen Ausbildung lässt sich in besonders einfacher Weise der Freiheitsgrad in Richtung der zweiten Positionierrichtung schaffen.

Hinsichtlich der Art der Querschnittsform der Formschlusselemente sind die unterschiedlichsten Lösungen denkbar.

Eine besonders einfache und jedoch hinsichtlich der Positioniergenauigkeit günstige Lösung sieht vor, dass die Querschnittsform der ersten Formschlusselemente zumindest zum Teil durch schräg zueinander verlaufende, beispielsweise V-ähnlich verlaufende Flanken gebildet ist.

Eine besonders günstige Ausrichtung der sich in Längsrichtung erstreckenden Formschlusselemente ergibt sich dann, wenn die ersten Formschlusselemente sich mit ihrer Längsrichtung ungefähr parallel zu einer auf den Schaft beim Einspannen in die Aufnahme wirkenden Querkraft erstrecken.

Hinsichtlich der Anordnung der ersten Formschlusselemente am Werkzeugträger wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

Beispielsweise wäre es denkbar, die ersten Formschlusselemente an dem Werkzeugträger dadurch anzuordnen, dass an diesem zusätzliche, die ersten Formschlusselemente tragende Formschlusskörper angeordnet sind, die ihrerseits beispielsweise relativ zum Werkzeugträger noch positionierbar sind.

Aus Gründen einer einfachen Herstellbarkeit und möglichst großen durch die ersten Formschlusselemente vermittelnden Präzision der Ausrichtung des Werkzeughalters relativ zum Werkzeugträger ist vorgesehen, dass die ersten Formschlusselemente starr am Werkzeugträger angeordnet sind.

Vorzugsweise sind dabei die ersten Formschlusselemente an die Auflageseite des Werkzeugträgers angeformt.

Eine konstruktiv besonders günstige Lösung sieht vor, dass die ersten Formschlusselemente als Vertiefungen in die Auflageseite des Werkzeugträgers eingeformt sind, so dass sich diese beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung, beispielsweise durch Schleifen herstellen lassen.

Ferner sind die Formschlusselemente vorzugsweise so ausgebildet, dass sie beim Einsetzen des Schafts des Werkzeughalters in die Aufnahme in einer Einsetzrichtung in Eingriff bringbar sind, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um beim Aufsetzen des Werkzeughalters auf den Werkzeugträger die Formschlusselemente in Eingriff zu bringen. Vielmehr werden zwangsläufig beim Aufsetzen des Werkzeughalters auf den Werkzeugträger und Einspannen des Schafts in die Aufnahme die Formschlusselemente in Eingriff gebracht.

Hinsichtlich der Ausbildung der ersten und zweiten Formschlusselemente wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine besonders einfach herstellbare und eine gute Präzision vermittelnde Lösung vor, dass die einen der Formschlusselemente als V-förmige Verzahnung und die anderen der Formschlusselemente als die Verzahnung aufnehmende V-Nut ausgebildet ist.

Um die Flächenpressung im Bereich der Formschlusselemente möglichst gering zu halten, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die einen der Formschlusselemente als Mehrfachverzahnung und die anderen Formschlusselemente als Mehrfachnut ausgebildet sind.

Im Zusammenhang mit der Anordnung der Auflageseite am Werkzeugträger, insbesondere wenn dieser einen Revolverkopf darstellt, wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Werkzeugpositionen an einer Umfangsseite des Revolverkopfes angeordnet sind und somit auch die Auflageseiten an der Umfangsseite des Revolverkopfes liegen.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, die Werkzeugpositionen in radial außen liegenden Bereichen von Stirnseiten des Revolverkopfes anzuordnen, wobei dann auch die Auflageseiten durch stirnseitige Bereiche des Revolverkopfes gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner aber auch durch einen Werkzeughalter der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Schaftes angeordnete zweite Formschlusselemente vorgesehen sind, dass die zweiten Formschlusselemente mindestens in einander gegenüberliegenden Außenbereichen der Anlageseite angeordnet sind, dass die zweiten Formschlusselemente eine nur in einer ersten Positionierrichtung die ersten Formschlusselemente präzise positionierende Formschlussgeometrie aufweisen, dass die zweiten Formschlusselemente eine in einer quer zur ersten verlaufenden zweiten Positionierrichtung die ersten Formschlusselemente mit einem Freiheitsgrad verschieblich führende Formschlussgeometrie aufweisen, und dass die zweite Positionierrichtung ungefähr parallel zu einer auf eine Verzahnung des Schaftes beim Einspannen in die Aufnahme wirkenden Querkraft verläuft.

Eine derartige Anordnung der zweiten Formschlusselemente schafft in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der Werkzeugmaschine und den ersten Formschlusselementen beschrieben, eine gute Führungspräzision in Verbindung mit hoher Momentensteifigkeit. Durch eine derartige Formschlussgeometrie lassen sich somit mögliche Zwangszustände und somit durch diese bedingte Ungenauigkeiten vermeiden, wobei durch den Freiheitsgrad in der zweiten Positionierrichtung gezielt durch Überbestimmung bewirkte Reduzierungen der Präzision der Ausrichtung des Werkzeughalters relativ zum Werkzeugträger vermieden werden können, und die durch die Querkraft bedingten Verschiebungen genau in Richtung des von den zweiten Formschlusselementen vorgesehenen Freiheitsgrades verlaufen.

Besonders hoch ist die Momentensteifigkeit, wenn die zweiten Formschlusselemente mindestens in einander gegenüberliegenden Eckbereichen der Anlageseite angeordnet sind und somit eine möglichst große Abstützlänge für die Momentenstabilität zur Verfügung steht.

Die möglichst große Abstützlänge lässt sich insbesondere auch dadurch erreichen, dass die zweiten Formschlusselemente mindestens in einander gegenüberliegenden Endbereichen mindestens einer Diagonalen der Anlageseite angeordnet sind.

Besonders vorteilhaft ist es, um eine möglichst gleichmäßige und symmetrische Abstützung zu erreichen, wenn die zweiten Formschlusselemente symmetrisch zu dem Schaft angeordnet sind.

Eine besonders günstige Abstützung lässt sich dann erreichen, wenn die zweiten Formschlusselemente in Endbereichen beider Diagonalen der Anlageseite angeordnet sind.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die erste Positionierrichtung quer zu einer auf den Schaft beim Einspannen in die Aufnahme wirkenden Querkraft verläuft, da damit die Wirkungen der Querkraft sich nicht negativ auf die erste Positionierrichtung auswirken.

Die zweiten Formschlusselemente könnten ihrerseits beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise könnte es sich um einzelne Elemente handeln. Eine hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit besonders günstige Lösung sieht vor, dass die zweiten Formschlusselemente sich in einer Längsrichtung erstrecken und in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung eine konstante Querschnittsform aufweisen. Damit lassen sich die zweiten Formschlusselemente besonders einfach durch ein spanabhebendes Herstellungsverfahren herstellen.

Zweckmäßigerweise ist die Querschnittsform der zweiten Formschlusselemente so gewählt, dass diese zumindest zum Teil durch schräg zueinander verlaufende Flanken gebildet ist.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass sich die zweiten Formschlusselemente mit ihrer Längsrichtung ungefähr parallel zu einer auf den Schaft beim Einspannen in der Aufnahme wirkenden Querkraft erstrecken und somit die Verschiebbarkeit der Formschlusselemente in der Längsrichtung zueinander einen Ausgleich von durch die Querkraft bedingten Verschiebungen erlaubt.

Hinsichtlich der Anordnung der zweiten Formschlusselemente am Werkzeughalterkörper wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine günstige Lösung vor, dass die zweiten Formschlusselemente an einer bei in der Aufnahme eingespanntem Schaft in Richtung des Werkzeugträgers kraftbeaufschlagten Stützplatte des Werkzeughalterkörpers angeordnet sind. Mit einer derartigen Stützplatte lassen sich die Formschlusselemente besonders geeignet am Werkzeughalterkörper befestigen.

Vorzugsweise ist dabei die Stützplatte auf einer dem Werkzeugträger zugewandten Seite eines den Schaft tragenden Gehäuses des Werkzeugträgers angeordnet.

Konstruktiv besonders vorteilhaft ist es, wenn die zweiten Formschlusselemente einstückig an die Stützplatte angeformt sind.

Grundsätzlich wäre es denkbar, auch beim Werkzeughalter die zweiten Formschlusselemente starr mit dem Werkzeughalterkörper zu verbinden.

Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, dass die zweiten Formschlusselemente an dem Werkzeughalterkörper justierbar angeordnet sind, um durch Voreinstellung eine exakte Ausrichtung des Werkzeugs relativ zu den zweiten Formschlusselementen erreichen zu können, während die zweiten Formschlusselemente beim Einsetzen des Werkzeughalters in den Werkzeugträger zwangsläufig exakt und präzise zu den ersten Formschlusselementen ausgerichtet sind.

Eine derartige Justierbarkeit der zweiten Formschlusselemente ließe sich beispielsweise dadurch erreichen, dass diese an an dem Werkzeughalterkörper, beispielsweise der Stützplatte, montierbaren Leisten angeordnet sind.

Besonders günstig lässt sich jedoch die Justierbarkeit der zweiten Formschlusselemente dann erreichen, wenn die Stützplatte gegenüber dem Gehäuse des Werkzeughalterkörpers justierbar und nach der Justierung fixierbar ist.

Beispielsweise lässt sich dadurch die Ausrichtung des Gehäuses des Werkzeughalterkörpers relativ zur Stützplatte voreinstellen und somit beim Einsetzen des Werkzeughalters sicherstellen, dass das im Gehäuse des Werkzeughalters gelagerte Werkzeug exakt, beispielsweise parallel, zur Spindelachse ausgerichtet ist.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die Stützplatte und das Gehäuse relativ zueinander mittels Ausrichtelementen ausrichtbar sind. Derartige Ausrichtelemente umfassen beispielsweise einerseits Stellschrauben, welche am Gehäuse oder in der Stützplatte angeordnet sein können und andererseits ein durch die Stellschrauben einspannbares Element, zum Beispiel einen Vorsprung oder einen Stift, das an der Stützplatte oder am Gehäuse gehalten ist.

Ferner sind zum Fixieren der Stützplatte relativ zum Gehäuse Fixierelemente, zum Beispiel Fixierschrauben, vorgesehen.

Hinsichtlich der Ausbildung der Formschlusselemente selbst wurden bislang noch keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass die Formschlusselemente durch Einsetzend es Schafts des Werkzeughalters in die Aufnahme in einer Einsetzrichtung in Eingriff bringbar sind, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um die Formschlusselemente in Eingriff zu bringen und zu halten.

Vielmehr lassen sich durch diese Lösung die Formschlusselemente bei in die Aufnahme eingespanntem Schaft kraftbeaufschlagt in Eingriff halten, um eine besonders hohe Momentenabstützung zu gewährleisten.

Die Formschlusselemente selbst können dabei in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die einen der Formschlusselemente als V-förmige Zähne und die anderen der Formschlusselemente als die Zähne aufnehmende V-Nut ausgebildet sind.

Zur Vermeidung von hohen Flächenpressungen ist vorzugsweise vorgesehen, dass die einen der Formschlusselemente als Mehrfachverzahnung und die anderen der Formschlusselemente als Mehrfachnut ausgebildet sind.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung noch eine Werkzeugfixiereinrichtung für Werkzeugmaschinen, umfassend einen Werkzeughalter mit einem das Werkzeug tragenden Werkzeughalterkörper, welcher eine Anlageseite aufweist und einen von dieser abstehenden Schaft zum Einspannen des Werkzeughalters trägt, einen Werkzeugträger mit einer Werkzeugstation, umfassend eine Auflageseite und eine Aufnahme für den Schaft, wobei die Anlageseite dann gegen die Auflageseite anliegt, wenn der Werkzeughalter mit seinem Schaft in der Aufnahme eingespannt ist, und mindestens eine zwischen Werkzeughalterkörper und Werkzeugträger wirksame Ausrichtvorrichtung zur Positionierung des Werkzeughalterkörpers relativ zum Werkzeugträger, die bei in der Aufnahme eingespanntem Schaft mittels am Werkzeugträger und am Werkzeughalterkörper angeordneten und spielfrei ineinander greifenden ersten bzw. zweiten Formschlusselementen den Werkzeugträger relativ zum Werkzeughalterkörper in einer einzigen Stellung ausgerichtet fixiert.

Bei einer derartigen Werkzeugfixiereinrichtung wird die eingangs genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten des in die Aufnahme eingespannten Schaftes angeordnete Ausrichtvorrichtungen vorgesehen sind, dass die Ausrichtvorrichtungen mindestens in einander gegenüberliegenden Außenbereichen der Auflageseite und der Anlageseite eine wirksame spielfreie Verbindung zwischen dem Werkzeugträger und dem Werkzeughalterkörper herstellen, dass die Ausrichtvorrichtungen so ausgebildet sind, dass sie eine exakte Ausrichtung des Werkzeughalters gegenüber dem Werkzeugträger nur in einer ersten Positionierrichtung bewirken und einen Freiheitsgrad in einer quer zur ersten verlaufenden zweiten Positionierrichtung zulassen, und dass beim Einspannen des Schaftes in der Aufnahme entstehende, quer zum Schaft auf die Verzahnung wirkende Querkräfte ungefähr parallel zur zweiten Positionierrichtung verlaufen.

Damit besteht zwar die Möglichkeit, dass nicht exakt bestimmte Parallelverschiebungen des Werkzeugs in seiner Ausrichtung relativ zur Spindelachse auftreten, diese Parallelverschiebungen ändern jedoch den eingestellten Winkel zwischen einer Werkzeugachse und der Spindelachse nicht mehr.

Durch die Querkräfte bedingte Verschiebungen des Schaftes in der Aufnahme und somit auch Verschiebungen des Werkzeugträgerkörpers relativ zum Werkzeugträger führen somit weder zu Zwangskräften in den Ausrichtvorrichtungen, die die durch diese bewirkte präzise Positionierung beeinträchtigen, noch zu einer Veränderung des Winkels zwischen einer Werkzeugachse und der Spindelachse.

Besonders günstig ist die erfindungsgemäße Werkzeugfixiereinrichtung dann, wenn durch die Ausrichtvorrichtungen eine Ausrichtung des Werkzeughalters gegen eine Verdrehung um den in die Aufnahme eingesetzten Schaft bewirken. Das heißt, dass die Ausrichtvorrichtungen bei ihrer erfindungsgemäßen Anordnung selbst im Fall eines geringfügigen Spiels des in die Aufnahme eingesetzten Schaftes eine definierte Drehstellung des Werkzeughalters gegenüber dem Werkzeugträger aufrecht erhalten, so dass sich dadurch insbesondere die exakte Ausrichtung des Werkzeugs mit seiner Werkzeugachse relativ in einem bestimmten Winkel zur Spindelachse, beispielsweise exakt parallel oder exakt senkrecht zur Spindelachse, festlegen lässt, wobei eine durch das Spiel des Schaftes in der Aufnahme bedingte Parallelverschiebung die Ausrichtung der Werkzeugachse in dem bestimmten Winkel relativ zur Spindelachse nicht beeinträchtigt.

Beispielsweise lässt sich bei einer derartigen Lösung noch eine exakte Positionierung in der zweiten Positionierrichtung dadurch erreichen, dass die durch die Querkräfte erreichte Anschlagstellung des Schaftes in der Aufnahme die exakte Position in der zweiten Positionierrichtung definiert.

Hinsichtlich der Anordnung der Ausrichteinrichtungen wurden bislang keine weiteren spezifischen Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Ausrichteinrichtungen mindestens in einander gegenüberliegenden Eckbereichen der Anlagefläche und/oder Auflagefläche angeordnet sind.

Mit dieser Anordnung der Ausrichteinrichtungen lässt sich eine besonders große Abstützlänge und somit eine hohe Momentensteifigkeit der Verbindung zwischen dem Werkzeughalter und dem Werkzeugträger erreichen.

Dies lässt sich auch dadurch erreichen, dass die Ausrichteinrichtungen mindestens in einander gegenüberliegenden Endbereichen mindestens einer Diagonale der Auflageseite und/oder Anlageseite angeordnet sind.

Im Übrigen ist die Werkzeugfixiereinrichtung vorzugsweise mit denselben Merkmalen versehen, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter voranstehend beschrieben wurden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine Draufsicht auf Werkstückspindel und Werkzeugträger einer Werkzeugmaschine;

2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß an einem Werkzeugträger fixierten Werkzeughalters;

3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in 2;

4 einen Schnitt längs Linie 4-4 in 3;

5 eine Draufsicht auf eine Auflageseite des Werkzeugträgers mit geschnitten dargestelltem Schaft;

6 eine Draufsicht auf eine Anlageseite des Werkzeughalters mit geschnitten dargestelltem Schaft;

7 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs A in 3 bei von der Auflageseite abgehobener Anlageseite und

8 eine Ansicht in Richtung des Pfeils B in 1.

Eine Drehmaschine, bei welcher eine erfindungsgemäße Werkzeugfixiereinrichtung einsetzbar ist, umfasst, wie in 1 dargestellt, eine in einem Spindelgehäuse 10 gelagerte Werkstückspindel 12, welche in dem Spindelgehäuse 10 um eine Spindelachse 14 drehbar gelagert und drehend antreibbar ist.

In der Werkstückspindel 12 ist ein als Ganzes mit 16 bezeichnetes Werkstück fixierbar und um die Spindelachse 14 zur Bearbeitung desselben drehbar.

Die Bearbeitung des Werkstücks 16 erfolgt durch ein Werkzeug W, in 1 beispielsweise als Bohrer dargestellt, welches durch einen als Ganzes mit 20 bezeichneten Werkzeugträger relativ zur Spindelachse 14 bewegbar und positionierbar ist.

Der Werkzeugträger 20 ist beispielsweise als Revolver ausgebildet und umfasst ein Revolvergehäuse 22, an welchem ein Revolverkopf 24 um eine Revolverachse 26 drehbar gelagert ist.

Der Revolverkopf 24 ist dabei mit einer Vielzahl von Werkzeugstationen 28 versehen, wobei jede der Werkzeugstationen 28 eine Auflageseite 30 aufweist, auf welche ein Werkzeughalterkörper 32 eines als Ganzes mit 34 bezeichneten Werkzeughalters mit einer Anlageseite 36 auflegbar ist, während ein von der Anlagefläche 36 abstehender Schaft 38 des Werkzeughalters 34 in eine für diesen vorgesehene Aufnahme 40 der Werkzeugstation 28 einsetzbar und in der Aufnahme 40 durch ein in eine Verzahnung des Schaftes 38 eingreifendes mit einer Gegenverzahnung versehenes Spannelement fixierbar ist. Die Fixierung des Schafts 38 in der Aufnahme 40 erfolgt beispielsweise entsprechend DIN 69880.

Wie in 2 und 3 dargestellt, umfasst der Werkzeughalterkörper 32 ein Gehäuse 42, an welchem der Schaft 38 angeformt ist und eine an dem Gehäuse 42 der Auflageseite 30 zugewandt angeordnete Stützplatte 44, welche einen sich an den Schaft 38 anschließenden zylindrischen Ansatz 46 mit einer zylindrischen Innenfläche 48 umschließt und mit einer Tragfläche 50 das Gehäuse 42 trägt, welches auf dieser Tragfläche 50 mit einer Stützfläche 52 anliegt.

Das Gehäuse 42 und die Stützplatte 44 sind relativ zueinander um eine Achse 54 des Schaftes 38 verdrehbar, wobei der zylindrische Ansatz 46 in der zylindrischen Innenfläche 48 der Stützplatte 44 um die Achse 54 drehbar geführt ist und außerdem die Stützfläche 52 gegenüber der Tragfläche 50 gleiten kann. Ferner ist das Gehäuse 42 gegenüber der Stützplatte 44 mittels zusammenwirkenden Ausrichtelementen 56, 57 um die Achse 54 ausrichtbar, wobei ein erstes Ausrichtelement 56 (3) als im Gehäuse 42 sitzender Stift ausgebildet ist, der sich in eine Bohrung 57 in der Stützplatte 44 mit Spiel hinein erstreckt (4) und wobei die Ausrichtelemente 58a und 58b als Stellschrauben ausgebildet sind, die in quer zur Bohrung 57 verlaufenden Bohrungen 59a bzw. 59b sitzen und den in die Bohrung eingreifenden Stift 56 auf gegenüberliegenden Seiten beaufschlagen. Durch Verstellen der Stellschrauben 58a, b lässt sich der Stift 56 in der Bohrung 57 in Querrichtung zu dieser im Rahmen des vorhandenen Spiels verschieben und somit lässt sich die Ausrichtung des Gehäuses 42 relativ zur Stützplatte 44 bezüglich einer Drehung um die Achse 54 einstellen.

Zur Festlegung des ausgerichteten Gehäuses 42 relativ zur Stützplatte 44 sind zusätzliche Fixierelemente 60, beispielsweise Schrauben, vorgesehen.

Alternativ dazu sind das Gehäuse 42 und die Stützplatte 44 auch durch anders geartete Ausrichtelemente oder Fixierelemente fixierbar, wobei diese Elemente entweder nach Ausrichtung des Gehäuses 42 zur Stützplatte 44 einsetzbare Passstifte oder Schrauben sein können, die das Gehäuse in seiner Ausrichtung relativ zur Stützplatte 44 durch Formschluss oder Kraftschluss festlegen.

Wie in 2 und 5 dargestellt, sind die Auflageseiten 30 der Werkzeugstationen 28 vorzugsweise als abgeflachte Umfangsflächen des scheibenförmigen Revolverkopfes 24 ausgebildet, die sich zwischen einer vorderen Stirnseite 62 und einer hinteren Stirnseite 64 des scheibenförmigen Revolverkopfes 24 in Richtung der Revolverachse 26 erstrecken und in einer Umfangsrichtung oder Azimutalrichtung 66 zur Revolverachse 26 maximal bis zu aufeinander folgenden Kanten 68 und 70 des mit den abgeflachten Auflageseiten 30 versehenen scheibenförmigen Revolverkopfes 24 erstrecken.

Zur exakten Fixierung des Werkzeughalters 34 ist die Auflageseite 30 des Revolverkopfes 24 in ihren an die vordere Stirnseite 62 und die hintere Stirnseite 64 angrenzenden Außenbereichen 72 und 74 mit ersten Formschlusselementen 76 und 78 versehen, die sich mit einer Längsrichtung 80 von einer Kante 68 zur anderen Kante 70 in Umfangsrichtung 66 erstrecken und somit von nahe der Kante 68 liegenden gegenüberliegenden Eckbereichen 82 und 84 zu nahe der Kante 70 liegenden gegenüberliegenden Eckbereichen 86 und 88 der Auflageseite 30 verlaufen.

Außerdem ist, wie in 6 dargestellt, die Anlageseite 36, die sich in Richtung der Revolverachse 26 über dieselbe Distanz erstreckt wie die zwischen den Stirnseiten 62 und 64 liegende Auflageseite 30, in auf gegenüberliegenden Seiten des Schaftes 38 liegenden Außenbereichen 92 und 94 mit zweiten Formschlusselementen 96 und 98 versehen, welche sich mit ihrer Längsrichtung 100 von Eckbereichen 102 und 104 zu gegenüberliegenden Eckbereichen 106 und 108 der Anlageseite 36 erstrecken, wobei die Eckbereiche 102 und 104 nahe einer ungefähr parallel zur Revolverachse 26 liegenden Seitenkante 110 und die Eckbereiche 106 und 108 nahe einer dem Schaft 38 gegenüberliegenden und ebenfalls ungefähr parallel zur Revolverachse 36 verlaufenden Seitenkante 112 der Auflageseite 30 liegen.

Wie in 7 exemplarisch am Beispiel der ersten Formschlusselemente 76 dargestellt, weisen die ersten Formschlusselemente 76, 78 einander zugewandt angeordnete Fixierflanken 114a, b auf, welche quer zu einer Einsetzrichtung 116 mit zunehmender Erstreckung der Fixierflanken 114a, b in der Einsetzrichtung 116 einen geringer werdenden Abstand aufweisen.

Im einfachsten Fall verlaufen die einander zugewandten Fixierflanken 114a, b der ersten Formschlusselemente 76, 78 V-förmig.

In gleicher Weise umfassen die zweiten Formschlusselemente 96, 98, exemplarisch dargestellt am Beispiel der Formschlusselemente 96 Außenflanken 118a, 118b auf, die in entgegengesetzte Richtungen weisen und quer zur Einsetzrichtung 116 mit zunehmender Erstreckung derselben in der Einsetzrichtung 116 einen geringeren Abstand voneinander aufweisen.

Im einfachsten Fall sind auch die Außenflanken 118a, b V-förmig ausgebildet.

Ferner ist die Ausrichtung der Außenflanken 118a, b relativ zueinander an die Ausrichtung der Fixierflanken 114a, b relativ zueinander angepasst, so dass bei Bewegen der Außenflanken 118a, b in der Einsetzrichtung 116 in zwischen die Fixierflanken 114a, b hinein die Außenflanke 118a an der Fixierflanke 114a und die Außenflanke 118b an der Fixierflanke 114b zumindest linienförmig, vorzugsweise im wesentlichen flächig anliegen.

Die Fixierflanken 114a, 114b sowie die Außenflanken 118a, 118b erstrecken sich parallel zu den Längsrichtungen 80 bzw. 100 der ersten Formschlusselemente 76, 78 bzw. der zweiten Formschlusselemente 96, 98, so dass die ersten Formschlusselemente 76, 78 relativ zu den zweiten Formschlusselementen 96, 98 in Richtung der Längsrichtungen 80, 100 relativ zueinander bewegbar sind und eine exakte Positionierung lediglich in einer quer zu den Längsrichtungen 80, 100 verlaufenden ersten Positionierrichtung 120 vermitteln.

Um eine reduzierte Flächenpressung zu erhalten ist vorzugsweise vorgesehen, dass jedes der ersten Formschlusselemente 76, 78 mehr als ein Paar, vorzugsweise zwei Paare voneinander zugewandten Fixierflanken 114a, b aufweist und jedes der zweiten Formschlusselemente 96, 98 mehr als ein Paar, vorzugsweise zwei Paare von in entgegengesetzte Richtungen weisenden Außenflanken 118a, b aufweist.

Dadurch, dass auch der Schaft 38 in die Aufnahme 40 durch Bewegen in Richtung parallel zur Einsetzrichtung 116 einsetzbar ist, erfolgt mit Einsetzen des Schaftes 38 in die Aufnahme 40 und somit mit Anlegen der Anlageseite 36 der Stützplatte 44 an der Auflageseite 30 ein Ineingriffbringen der zweiten Formschlusselemente 96 und 98 mit den ersten Formschlusselementen 76 und 78, die im Bereich der Anlageseite 36 und der Auflageseite 30 angeordnet sind. Dabei erstreckt sich die Anlageseite 36 nicht zwangsläufig bis zu den Kanten 68 und 70, sondern kann im Abstand von diesen enden, wie in 5 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, so dass auch die Auflageseite 30 sich entsprechend der Anlageseite 36 erstreckt.

Jedes der ersten Formschlusselemente 76, 78 bildet mit dem korrespondierenden zweiten Formschlusselement 96, 98 eine Ausrichtvorrichtung 136, 138, wobei die beiden Ausrichtvorrichtungen 136, 138 durch ihre Anordnung auf gegenüberliegenden Seiten der Aufnahme 40 und ihre Erstreckung bis in die Eckbereiche 82 und 86 bzw. 84 und 88 als maximale Abstützlänge die Länge von Diagonalen 140, 140 der Auflageseite 30 aufweisen, wobei die Diagonale 140 vom Eckbereich 82 zum Eckbereich 88 der Auflageseite 30 verläuft und die Diagonale 142 vom Eckbereich 84 zum Eckbereich 86 der Auflageseite 30 verläuft und folglich Endbereiche 144 und 146 der Diagonalen 140 in den Eckbereichen 82 und 88 und Endbereiche 148 und 150 der Diagonalen 142 in den Eckbereichen 84 und 86 liegen.

Den Diagonalen 140, 142 der Auflageseite 30 entsprechen Diagonalen 160, 162 der Anlageseite 36 mit in den Eckbereichen 102 und 108 liegenden Endbereichen 164, 166 bzw. 168, 170.

Diese durch die Diagonalen 140 und 142 bestimmte maximale Abstützlänge A in einer Ebene E senkrecht zur Achse 54 des Schafts 38 ist wesentlich für die präzise und momentensteife Ausrichtung des Werkzeugs W parallel zur Spindelachse 14 und somit zur Z-Achse der Drehmaschine, da sich durch die derart große maximale Abstützlänge A Positionierfehler der Formschlusselemente 76, 78 bzw. 96, 98 nur in einem geringen Verhältnis in Positionierfehler des Werkzeugs W relativ zur Spindelachse 14 übersetzen und andererseits auf das Werkzeug W wirkende Drehmomente bezüglich einer Drehung des Werkzeughalters 34 um die Achse 54 des Schaftes 38 optimal mit großer Steifigkeit abgestützt werden können (5, 6, 8).

Die zusammenwirkenden Formschlusselemente 76, 78 bzw. 96, 98 erlauben in einer zweiten Positionierrichtung 180, die quer zur ersten Positionierrichtung 120 verläuft, keine formschlüssige Festlegung sondern lassen in dieser Richtung einen Freiheitsgrad zu, so dass eine geringfügige Bewegung des Werkzeughalters 34, in der zweiten Positionierrichtung 180 möglich ist, die beim Einspannen des Schaftes 38 in der Aufnahme 40 durch ein auf eine Verzahnung 182 des Schaftes 38 einwirkende Gegenverzahnung 184 eines Einspannelementes der Aufnahme 40 aufgrund einer auf den Schaft 38 einwirkenden Querkraft 186 entsteht, welche parallel zu der Längsrichtung 80, 100 der Formschlusselemente 76, 78, 96, 98 wirkt und den Schaft 38 kraftbeaufschlagt gegen eine der Gegenverzahnung 184 gegenüberliegende Kontur 188 der Aufnahme 40 anlegt, so dass dadurch der Werkzeughalter 34 in der zweiten Positionierrichtung 180 relativ zum Revolverkopf 24 exakt positioniert wird.

Die Bewegbarkeit der Formschlusselemente 76, 78, 96, 98 in der zweiten Positionierrichtung 180 beeinträchtigt – wie in 8 dargestellt – die Ausrichtung einer Werkzeugachse 190 des Werkzeugs W relativ zur Spindelachse 14 und somit zur Z-Richtung der Werkzeugmaschine nur insoweit als durch eine Bewegung in der zweiten Positionierrichtung 180 noch eine Parallelverschiebung gegenüber der Spindelachse 14 möglich ist. Der in einer Ebene senkrecht zur Achse 54 liegende Winkel 192 zwischen der Werkzeugachse 190 und der Spindelachse 14 ist jedoch ausschließlich durch die Formschlusselemente 76, 78, 96, 98 festgelegt (8).