CH667825A5 - Spannfutter fuer rotierende werkzeuge. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für rotierende Werkzeuge mit zylindrischem Schaft, mit einem mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verbindbaren Tragkörper, einem mit dem Tragkörper zentriert verbundenen Werkzeughalter, der eine zentrische, zylindrische Aufnahmebohrung zur Aufnahme des Werkzeugschaftes und in einer an die zylindrische Aufnahmebohrung angrenzenden Ausnehmung einen als Sperrglied wirkenden Wälzkörper aufweist, der unter Wirkung einer Spannkraft in eine Aussparung des Werkzeugschaftes anpressbar ist.

Bei einem derartigen bekannten Spannfutter (DE-OS 2 033 247) ist in dem Werkzeughalter eine unter einem Winkel von 14° schräg zur Aufnahmebohrung verlaufende weitere Bohrung vorgesehen, die zur Aufnahme einer Druckfeder und einer Kugel dient. Die Kugel ist am freien Ende der Bohrung angeordnet und wird zum Spannen eines Werkzeugschaftes durch die Druckfeder in eine tropfenförmige Aussparung des Werkzeugschaftes eingedrückt. Zum Entspannen des Werkzeugschaftes kann ein langer Stift durch eine seitlich des Werkzeugschaftes vorgesehene Öffnung in etwa parallel zum Werkzeugschaft in den Werkzeughalter eingeführt werden. Mit dem Stift kann man die Kugel entgegen der Federkraft in ihre Bohrung hineindrücken. Sobald die Kugel nicht mehr in die Aussparung des Werkzeugschaftes eindrückt, kann man diesen aus dem Werkzeughalter herausnehmen. Man muss allerdings weiterhin mit dem Stift auf die Kugel drücken, da diese sonst unter der Wirkung der Feder aus der Bohrung herausgedrückt werden würde und verloren geht oder zumindestens vor dem Einsetzen des Werkzeugschaftes wieder in die Bohrung eingesetzt werden müsste. Die Handhabung ist also beim Werkzeugwechsel äusserst umständlich. Weiterhin muss die tropfenförmige Aussparung in dem Werkzeugschaft sehr genau bearbeitet sein und in Bezug auf die Länge des Werkzeugschaftes an einer ganz bestimmten Stelle angeordnet sein. Die Herstellung einer derartigen Aussparung ist teuer. Wegen der genauen Lage, die die Aussparung bei eingesetztem Werkzeugschaft gegenüber der Kugel einnehmen muss, ist es auch nicht möglich, das Werkzeug in axialer Richtung einstellbar zu machen. Schliesslich können mit der Kugel auch nur verhältnismässig kleine Drehmomente übertragen werden, da sonst die Flächenpressung zwischen Kugel und der Aussparung im Werkzeugschaft zu gross wird. Aus diesem Grund ist vorgesehen, dass mehrere Kugeln in mehreren Bohrungen angeordnet sind. Wenn jedoch mehrere Kugeln vorhanden sind, dann müsste man diese zum Entspannen mit mehreren Stiften in ihre Bohrungen zurückdrücken und bis zur Beendigung des Werkzeugwechsels in den Bohrungen zurückgedrückt halten, was den Werkzeugwechsel noch umständlicher gestalten würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter für rotierende Werkzeuge mit zylindrischem Schaft der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass ein einfaches und gegebenenfalls auch automatisches Spannen und Entspannen des Werkzeugschaftes möglich ist, welches die Übertragung grösserer Drehmomente trotz Verwendung nur eines Wälzkörpers ermöglicht und das am Werkzeugschaft selbst nur eine einfach herzustellende Aussparung erfordert.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Wälzkörper eine Klemmrolle ist, die mit grossem Spiel in einer senkrecht zur Aufnahmebohrung verlaufenden Querbohrung gelagert ist, dass in dem Werkzeughalter in einer parallel zur Aufnahmebohrung verlaufenden Lagerbohrung ein Klemmschieber axial verschiebbar gelagert ist, der eine in einem spitzen Winkel zu seiner Achse verlaufende, an der Klemmrolle anliegende Klemmfläche aufweist, dass in dem Werkzeughalter eine Spanneinrichtimg vorgesehen ist, mit der auf den Klemmschieber eine im wesentlichen in dessen Achsrichtung wirkende Spannkraft erzeugbar ist, und dass die Aussparung am Werkzeugschaft eine parallel zur Schaftachse verlaufende Anflachung ist.

Die Verwendung einer Klemmrolle, die mit einer Anflachung am Werkzeugschaft zusammenwirkt, ermöglicht die Übertragung eines verhältnismässig grossen Drehmomentes trotz Verwendung von nur einer Klemmrolle. Dadurch, dass die Klemmrolle in einer Querbohrung angeordnet ist, deren Enden beidseitig geschlossen sind, kann sie aus der Querbohrung nicht herausfallen, wenn sich kein Werkzeugschaft in der Aufnahmebohrung befindet. Hierdurch wird der Werkzeugwechsel wesentlich vereinfacht. Man braucht nämlich lediglich nur die auf den Klemmschieber wirkende Spannkraft aufzuheben. Die Anflachung am Werkzeugschaft ist einfach herstellbar. Die Klemmrolle kann an einer beliebigen Stelle der Anflachung angreifen, so dass es möglich ist, den Werkzeugschaft gegenüber der Aufnahmebohrung in axialer Richtung einzustellen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Werkzeughalter mit einem zur Aufnahmebohrung koaxialen zylindrischen Schaft in eine Bohrung des Tragkörpers eingreift und dass in der Nähe des vorderen Endes des Tragkörpers vier um jeweils 90° zueinander versetzte, im Tragkörper radial verschraubbare und am Schaft anliegende Zentrierschrauben vorgesehen sind. Mittels dieser Zentrierschrauben ist es möglich, den Werkzeughalter mit dem darin eingesetzten Werkzeug gegenüber dem Tragkörper zu zentrieren, so dass die Werkzeugachse genau mit der Spindelachse fluchtet. Es wird somit ein absoluter Rundlauf des Werkzeuges gewährleistet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist in folgendem, anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt, Figur 2 einen Querschnitt nach der Linie II—II der Figur 1,

Figur 3 eine Stirnansicht des Spannfutters in Richtung III der Figur 1,

Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt. Der Tragkörper 1 weist an seinem hinteren Ende einen zylindrischen Schaft 2 auf, mit welchem er in eine entsprechende zylindrische Aufnahmebohrung einer nicht dargestellten Werkzeugmaschinenspindel einsteckbar ist. Die Verbindung zwischen dem zylindrischen Schaft 2 und der Werkzeugmaschinenspindel kann über einen in einer Querbohrung 3 des Schaftes 2 verschiebbar gelagerten Spannbolzen 4 in ähnlicher Weise erfolgen, wie es in der DE-PS 3 108 439 beschrieben ist. Anstelle des zylindrischen Schaftes 2 kann jedoch auch ein Kegelschaft oder ein beliebiger anderer Schaft vorgesehen sein, der üblicherweise zur Verbindung eines Werkzeuges mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verwendet wird.

Der Tragkörper 1 weist ferner eine zylindrische Bohrung 5 auf, in welche der zylindrische Schaft 6 des Werkzeughalters 7 mit geringem Spiel von beispielsweise 0,08 mm eingreift. Der Werkzeughalter 7 weist eine zentrische Aufnahmebohrung 8 auf, die zweckmässig als Passbohrung ausge667 825

bildet ist. In diese Aufnahmebohrung 8 greift der zylindrische Schaft 9 eines rotierenden Werkzeuges 10, beispielsweise einer Reibahle, eines Bohrers oder auch eines Fräsers ein.

Damit das Werkzeug 10 in axialer Richtung eingestellt werden kann, ist am inneren Ende der Aufnahmebohrung 8 eine Schulter 11 vorgesehen, in welche eine Stellschraube 12 in Achsrichtung der Aufnahmebohrung 8 verschraubbar ist.

Der Werkzeughalter 7 ist ferner im Bereich der Aufnahmebohrung 8 mit einer Querbohrung 13 versehen, in welcher mit verhältnismässig grossem Spiel eine Klemmrolle 14 angeordnet ist. Die Querbohrung 13 ist durch die Schraube 15 geschlossen, so dass die Klemmrolle 14 aus der Querbohrung 13 nicht herausfallen kann. In dem Werkzeughalter 7 ist ferner in einer parallel zur Aufnahmebohrung 8 verlaufenden Lagerbohrung 16 ein Klemmschieber 17 axial verschiebbar gelagert. Dieser Klemmschieber 17 weist an seinem vorderen Ende eine Klemmfläche 18 auf, die mit der Klemmrolle 14 zusammenwirkt. Der wirksame Teil dieser Klemmfläche 18 ist gegenüber der Achse A der Aufnahmebohrung 8 in einem Winkel (i geneigt, der kleiner ist als der Reibungswinkel. Die Klemmfläche liegt an der dem freien Ende der Aufnahmebohrung 8 zugekehrten Seite der Klemmrolle 14 an. Wird auf den Klemmschieber 17 eine Spannkraft in Richtung S ausgeübt, so drückt die Klemmfläche 18 die Klemmrolle 14 gegen eine parallel zur Achse des Schaftes 9 verlaufende Anflachung 19. Mittels der Klemmrolle 14 wird der Schaft 9 in der Aufnahmebohrung 8 sicher gespannt,' wobei die Klemmrolle 14 dank Linienberührung zwischen ihr und der Klemmfläche 18 bzw. der Anflachung 19 auch die Übertragung eines verhältnismässig grossen Drehmomentes ermöglicht. Gegebenenfalls kann die Klemmrolle 14 aus Hartmetall bestehen.

Zur Erzeugung der Spannkraft in Richtung S können verschiedenartig ausgebildete Spanneinrichtungen vorgesehen sein. Wenn der Werkzeugschaft 9 automatisch gespannt bzw. entspannt werden soll, dann wird zweckmässig die in Figur 1 dargestellte Spanneinrichtung verwendet. Diese weist eine Federanordnung 20 in Form von mehreren Tellerfedern auf, die sich an der Schulter 11 abstützen. Die Federanordnung 20 ist in einer koaxial zur Aufnahmebohrung 8 vorgesehenen Längsbohrung 21 des Werkzeughalters 7 angeordnet. In dieser Längsbohrung ist ein Betätigungsschieber 22 axial verschiebbar gelagert. Der Betätigungsschieber weist ein im Durchmesser verjüngtes Teil 22a auf, welches durch ein Langloch 23 des Spannbolzens 4 hindurchgeführt ist. Am hinteren Ende ist auf das verjüngte Teil 22a ein Betätigungskopf 24 aufgeschraubt. Auf den Betätigungskopf 24 kann eine nicht dargestellte, im Innern der Werkzeugmaschinenspindel verschiebbar angeordnete Betätigungsstange einwirken.

Der Betätigungsschieber 22 weist einen Querschlitz 25 auf, in welchen formschlüssig ein Vorsprung 26 des Klemmschiebers 17 eingreift. Normalerweise wirkt die Federanordnung 20 auf den Betätigungsschieber 22 und erzeugt über die formschlüssige Verbindung 25, 26 am Klemmschieber 17 eine in Richtung S wirkende Spannkraft. Zum Lösen des Werkzeuges 10 drückt die in der Werkzeugmaschinenspindel vorgesehene Betätigungsstange in Richtung B auf den Betätigungskopf 24 und drückt damit den Betätigungsschieber entgegen der Spannkraft der Federanordnung 20 gemäss Figur 1 nach rechts. Über die formschlüssige Verbindung 25, 26 wird der Klemmschieber 17 ebenfalls nach rechts gedrückt und hierdurch die Klemmfläche 18 von der Klemmrolle 14 wegbewegt. Damit ist die Klemmung zwischen der Klemmrolle 14 und der Anflachung 19 aufgehoben und das Werkzeug 10 kann leicht aus der Aufnahmebohrung 8 herausgezogen werden. Es wird dann ein anderes Werkzeug 10 mit einem Schaft 9 in die Aufnahmebohrung 8 eingeschoben.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

667 825

4

so dass der Schaft 9 an der Stellschraube 12 zur Anlage kommt. Sobald dies geschehen ist, kann die Betätigungsstange in der Werkzeugmaschinenspindel zurückgezogen werden, so dass nunmehr der Klemmschieber 17 unter Wirkung der Federanordnung 20 in Richtung S verschoben wird und dabei seine Klemmfläche 18 die Klemmrolle 14 fest gegen die Anflachung 19 drückt.

Anstelle einer automatischen Betätigung des Klemmschiebers 17 kann auch eine manuell betätigbare Spanneinrichtung vorgesehen sein. Dies kann aus einer Spannschraube 27 bestehen, die in ein am freien Ende des Werkzeughalters 7 vorgesehenes Muttergewinde 28 eingeschraubt ist, dessen Achse im wesentlichen in Verschieberichtung des Klemmschiebers 17 verläuft. Die Spannschraube 27 wirkt direkt auf das vordere Ende 17a des Klemmschiebers 17. Die Spannschraube 27 wird zum Spannen des Werkzeuges angezogen, so dass sie auf den Klemmschieber 17 eine Spannkraft in Richtung S ausübt. Die Federanordnung 20 sowie der Betätigungsschieber 22 können dann entfallen.

Eine andere manuelle Spannmöglichkeit ist in Figur 4 dargestellt. In diesem Fall ist eine Spannschraube 29 in einem am hinteren Ende des Werkzeughalters 7 vorgesehenen Muttergewinde 30 verschraubbar, dessen Achse senkrecht zur Achse der Aufnahmebohrung 8 verläuft. Die Spannschraube 29 weist ein kegelförmiges Ende 29a auf und greift mit diesem in eine kegelförmige Vertiefung 31 des Klemmschiebers 17' ein. Die Achsen der Spannschraube 29 und der kegelförmigen Vertiefung 31 sind in axialer Richtung des Schiebers 17' zueinander versetzt, so dass beim Anziehen der Spannschraube 29 auf den Klemmschieber 17' eine Spannkraft in Richtung S ausgeübt wird.

Um eine hohe Rundlaufgenauigkeit des Werkzeuges 10 zu erreichen, sind in der Nähe des vorderen Endes des Tragkörpers 1 vier um jeweils 90° zueinander versetzte Zentrierschrauben 32 vorgesehen, die an dem Schaft 6 des Werkzeughalters 7 anliegen. Um das Werkzeug 10 genau zu zentrieren, werden die Befestigungsschrauben 33, die den Werkzeughalter 7 mit dem Tragkörper 1 verbinden, leicht gelöst. Mittels der Stellschrauben 32 kann dann die genaue Zentrierung des Werkzeuges 10 vorgenommen werden. Anschliessend werden die Befestigungsschrauben 33 wieder angezogen.

Während bei Erzeugung der Spannkraft durch Federn, wie es in Figur 1 dargestellt ist, der spitze Winkel n, den die Klemmfläche 18 mit der Achse des Klemmschiebers 17 ein-schliesst, vorzugsweise kleiner als der Reibungswinkel sein sollte, ist es bei Ausführungsformen, die mit Spannschrauben 27 bzw. 29 arbeiten, vorteilhafter, wenn der Winkel |x etwas grösser ist als der Reibungswinkel.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

667 825 PATENTANSPRÜCHE

1. Spannfutter für rotierende Werkzeuge mit zylindrischem Schaft, mit einem mit der Spindel einer Werkzeugmaschine verbindbaren Tragkörper, einem mit dem Tragkörper zentriert verbundenen Werkzeughalter, der eine zentrische, zylindrische Aufnahmebohrung zur Aufnahme des Werkzeugschaftes und in einer an die zylindrische Aufnahmebohrung angrenzenden Ausnehmung einen als Sperrglied wirkenden Wälzkörper aufweist, der unter Wirkung einer Spannkraft in eine Aussparung des Werkzeugschaftes anpressbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper eine Klemmrolle (14) ist, die mit grossem Spiel in einer senkrecht zur Aufnahmebohrung (8) verlaufenden Querbohrung (13) gelagert ist, dass in dem Werkzeughalter (7) in einer parallel zur Aufnahmebohrung (8) verlaufenden Lagerbohrung (16) ein Klemmschieber (17,17') axial verschiebbar gelagert ist, der eine in spitzem Winkel (|i) zu seiner Achse verlaufende, an der Klemmrolle (14) anliegende Klemmfläche (18) aufweist, dass in dem Werkzeughalter (7) eine Spanneinrichtung (20, 22, 25, 26; 27; 29) vorgesehen ist, mit der auf den Klemmschieber (17,17') eine im wesentüchen in dessen Achsrichtung wirkende Spannkraft erzeugbar ist, und dass die Aussparung am Werkzeugschaft (9) eine parallel zur Schaftachse verlaufende Anflachung (19) ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (18) an der dem freien Ende der Aufnahmebohrung (8) zugekehrten Seite der Klemmrolle (14) anliegt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (20, 22,25, 26) eine Federanordnung (20) enthält.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (20) in einer koaxial zur Aufnahmebohrung (8) vorgesehenen Längsbohrung (21) des Werkzeughalters (7) angeordnet ist und sich einerseits am Grund (11) dieser Längsbohrung (21) und andererseits an einem in der Längsbohrung (21) verschiebbaren Betätigungsschieber (22) abstützt, der mit dem hinteren Ende des Klemmschiebers (17) formschlüssig verbunden ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung aus einer auf dem Klemmschieber (17,17') einwirkenden Spannschraube (27,29) besteht.

6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (27) in einem am freien Ende des Werkzeughalters (7) vorgesehenen Muttergewinde (28) verschraubbar ist, dessen Achse im wesentlichen in Verschieberichtung des Klemmschiebers (17) verläuft.

7. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube (29) in einem am hinteren Ende des Werkzeughalters (7) vorgesehenen Muttergewinde (30) verschraubbar ist, dessen Achse senkrecht zur Achse der Aufnahmebohrung (8) verläuft, dass die Spannschraube (29) ein kegelförmiges Ende (29a) aufweist und mit diesem in eine kegelförmige Vertiefung (31) im Klemmschieber (17') eingreift.

8. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am inneren Ende der Aufnahmebohrung (8) eine in Achsrichtung (A) der Aufnahmebohrung (8) verschraubbare Stellschraube (12) vorgesehen ist, an welcher sich der Werkzeugschaft (9) abstützt.

9. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (7) mit einem zur Aufnahmebohrung (8) koaxialen zylindrischen Schaft (6) in eine Bohrung (5) des Tragkörpers (1) eingreift, und dass in der Nähe des vorderen Endes des Tragkörpers (1) vier um jeweils 90° zueinander versetzte, im Tragkörper (1) radial verschraubbare und am Schaft (6) anliegende Zentrierschrauben (32) vorgesehen sind.

10. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (18) in einem Winkel (|x) zu der Achse des Klemmschiebers (17) verläuft, der kleiner ist als der Reibungswinkel.