Werkzeugmaschinen: Werkzeugaufnahmen 03.11.2011, 08:11

Werkzeugmaschinen Aufnahme, Vorschaubild

Die Werkzeugaufnahme ist eine als Spannvorrichtung gestaltete Einrichtung zum Aufnehmen und Festhalten von Maschinenwerkzeugen. Drei wichtige Aufnahmesysteme sind der Morsekegel, der Steilkegel und der Hohlschaftkegel.

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Was ist eine Werkzeugaufnahme? 

Die Werkzeugaufnahme ist eine in der Regel als Spannvorrichtung gestaltete Einrichtung zum Aufnehmen und Festhalten von Maschinenwerkzeugen. Anforderungen: Schnelles, sicheres und genaues Aufnehmen und Halten des Werkzeugs.
Ein umständliches Befestigen der Werkzeuge würde zu langer Rüstzeit führen und die Maschinenlaufzeit verlängern, was eine verringerte Produktivität zur Folge hätte. Eine nicht ausreichende Stabilität der Werkzeugaufnahme würde niedrige Werkzeugstandzeiten nach sich ziehen.

Aus WIKIPEDIA (http://de.wikipedia.org/wiki/Werkzeugmaschine#Werkzeugaufnahmen) erfahren wir dazu: »Um einen schnellen Werkzeugwechsel bei gleichzeitig hoher Genauigkeit zu gewährleisten, sind die Werkzeugaufnahmen (Schnittstelle Werkzeug-Spindel) genormt. Früher wurden für rotierende Werkzeuge überwiegend so genannte Steilkegel (SK), noch früher so genannte Morsekegel (MK) verwendet. Heute werden aufgrund ihrer technologischen Vorteile vermehrt HSK-Aufnahmen eingesetzt. Bei HSK-Aufnahmen (Hohlschaftkegel) erfolgt u. a. das Spannen auf der Innenkontur wodurch das System für höhere Drehzahlen geeignet ist. Für alle Aufnahmesysteme gibt es jeweils Adapter zu den anderen Systemen, um in den oft gemischten Maschinenparks eine rationelle Werkzeugverwendung zu ermöglichen.«

Technisches Zeichnen: Wir stellen hier die drei Systeme Morsekegel, Steilkegel und Hohlschaftkegel vor. Ziel: Die drei Werkzeugaufnahmen zeichnen und bemaßen. 

Morsekegel (MK): 

Die Bezeichnung Morsekegel ist nach dem amerikanischen Konstrukteur Stephen Morse benannt. Er lebte im 19. Jahrhundert.

Der Morsekegel ist ein selbshemmender Kegel. Die Drehmomentübertragung vom Hohlkegel (Hülse) der angetriebenen Werkzeugspindel auf den darin klemmenden Schaft des Werkzeugs beruht auf Haftreibung. Morsekegel gibt es in 7 Größen - bezeichnet als MK 0 bis MK 6 - mit Schaftdurchmessern bis etwa 63 mm. Ihre Kegelverjüngungen liegen bei 1 : 20 und sind nach DIN 228 Teil 1 und 2 genormt. Der Neigungswinkel beträgt im Durchschnitt 1°26'.  

Steilkegel (SK): 

Der Steilkegel ist genormt in der DIN 69 871 Teil 1. Sein Haupteinsatzgebiet sind Fräsmaschinen und Fräsautomaten.
Steilkegel haben folgende Vorteile:
- Keine Selbsthemmung (im Gegensatz zum Morsekegel), was einen einfachen Werkzeugwechsel ohne Klemmen ermöglicht. Dies ist vor allem beim automatischen Werkzeugwechsel vorteilhaft.
- Kleiner Spannweg, dadurch kurze Spannzeit.
- Hohe Verdrehsteifigkeit durch seine kleine Baulänge.

Hohlschaftkegel (HSK): 

Der Hohlschaftkegel ist eine Weiterentwicklung des Steilkegels. 
Drehmomente überträgt der HSK formschlüssig über zwei gleich breite und unterschiedlich tiefe Mitnehmernuten am Schaftende und kraftschlüssig durch das Übermaß zwischen Aufnahme und Spindel (siehe Zeichnung unten »Steilkegel«). Der Bunddurchmesser bestimmt die HSK-Größe.

Die Plananlage sichert die axiale Fixierung der HSK-Schnittstelle an der Aufnahme und macht das Werkzeug bei Biegebelastung steifer. Der keglige Hohlschaft fixiert die Schnittstelle radial und bietet Platz für das innen liegende Spannsystem.
Die drei Formen Trapezrille, Greifertasche und Indexiernut am Bund sind Funktionsflächen, die einen präzisen automatischen Werkzeugwechsel ermöglichen. 

Aufgaben 

Morsekegel MK 4; die Ansicht ist unvollständig. 

a)  Zeichnen Sie den MK 4 korrekt in der oben gegebenen Vorderansicht.

b)  Zeichnen Sie den Bereich (Teilansicht) X in der Draufsicht. Dort ist die Breite des Lappens 24,5. Das Lappenende ist von der Mittellinie aus in beide Richtungen mit 8° abgeschrägt. Lappenbreite in der Draufsicht: Hier können Sie sich mit einer Hilfsansicht behelfen, aus der sich die Form der Abflachung konstruieren lässt.

c) Bemaßen Sie den Morsekegel (siehe auch Kegelbemaßung)  

Steilkegel SK 40; beide Ansichten sind unvollständig. 

a)  Zeichnen Sie den SK 40 vollständig in zwei Ansichten.

c) Bemaßen Sie den Steilkegel (siehe auch Kegelbemaßung

d) Berechnen Sie den halben Kegelwinkel.

Hohlschaftkegel HSK 60. Der hier dargestellte HSK weicht von der Norm ab. 

Zeichnen Sie den HSK 40 in Vorderansicht und Seitenansicht normgerecht. Die Vorderansicht soll als Halbschnitt dargestellt werden. Nicht angegebene Maße legen Sie selbst fest. 

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Die Lösung der drei Aufgaben folgt.