DE10007074A1

DE10007074A1 - Expansion tool

Info

Publication number: DE10007074A1
Application number: DE2000107074
Authority: DE
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-09-06
Also published as: WO2001060556A1; JP2003522650A; EP1185390A1; CN1347353A

Abstract

The invention relates to an expansion chuck tool having a base body (2) that can be fixed to a work spindle of a machine tool. The inventive expansion chuck tool also comprises an expansion sleeve (5) which is inserted into said base body (2) and thus results in a closed annular space (7) or surrounds said body and is soldered to the base body (2) at least in the axial end regions (2) thereof. The expansion sleeve (5) and the base body (2) form a positive locking at least in the connection area which is not situated in the proximity of the work spindle. The components (2, 5) are fixed to each other in the radial direction by means of said positive locking.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dehnspannwerkzeug mit einem an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Grundkörper und einer Dehnbüchse, die unter Bildung eines geschlossenen Ringraums in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt und zumindest an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper verlötet ist, wobei der Ringraum unter elastischer Verformung der Dehn büchse mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen.The present invention relates to an expansion tool with one on a work spindle of a machine tool fixable body and an expansion sleeve, the under Formation of a closed annulus in the base body is used or surrounds it and at least on their axial end regions is soldered to the base body, wherein the annulus with elastic deformation of the expansion hydraulic fluid can be applied to the to achieve a tension effect.

Dehnspannwerkzeuge dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden in erster Linie ein gesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Man unter scheidet zwei Arten von Dehnspannwerkzeugen, nämlich zum einen sogenannte Spanndorne, bei denen die Dehnbüchse den Grundkörper umgibt und sich bei Druckbeaufschlagung des Ringraums zur Spannung in einer Bohrung radial nach außen aufweitet, und zum anderen Spannfutter, bei denen die Dehnbüchse in den Grunkörper eingesetzt ist und zum Span nen einer Welle oder eines Schaftes radial nach innen verformt wird.Expansion tools of this type are in different Embodiments are known and are primarily a set to a tool shank such as one Drill or milling shank in the work spindle of one appropriate machine tool to fix. One under distinguishes two types of expansion tools, namely for a so-called mandrel, in which the expansion sleeve Basic body surrounds itself and when the Annulus for tension in a bore radially outwards expands, and on the other chuck, where the Expansion sleeve is inserted into the green body and for chip a shaft or shaft radially inwards is deformed.

Bei den bekannten Dehnspannwerkzeugen ist die Dehnbüchse an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper in der Regel verlötet, um eine feste Verbindung unter Bildung des geschlossenen Ringraums herzustellen. Problematisch an dieser Lösung ist, daß die Verbindungsstellen durch die Wechselbelastungen im Betrieb starken Beanspruchungen unterworfen sind, die zum Bruch der Lötstellen führen können. Eine weitere Problematik besteht darin, daß der Grundkörper ein im Vergleich zur dünnwandigen Dehnbüchse dickwandiges Bauteil darstellt, so daß in der Abkühlphase nach dem Hochtemperaturlöten Wärmespannungen auftreten, die ebenfalls ein Reißen der Lötstelle zur Folge haben können. Beim Spannen von sogenannten Wistle-Notch- Schäften mit herkömmlichen Spannwerkzeugen kann es fer ner aufgrund der bei diesen Schäften vorhandenen Ausneh mungen zu Ausbeulungen der Dehnbüchse und damit zu Brü chen kommen.In the known expansion tools, the expansion sleeve is at their axial end areas with the base body in the Usually soldered to a firm connection under formation of the closed annulus. Problematic of this solution is that the joints through the alternating loads in operation are heavy loads subject to breakage of the solder joints can. Another problem is that the Basic body in comparison to the thin-walled expansion sleeve represents thick-walled component, so that in the cooling phase thermal stresses occur after high temperature soldering, which also result in the solder joint tearing can. When clamping so-called wistle notch Shafts with conventional clamping tools can also be used ner due to the existing in these shafts exceptions to bulges of the expansion sleeve and thus to broth come.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannwerk zeug der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine sichere Verbindung von Grundkörper und Dehnbüchse gewährleistet ist.The object of the present invention is a tensioner stuff of the type mentioned in such a way that a secure connection between base body and expansion sleeve is guaranteed.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Dehnbüchse und der Grundkörper zumindest an ihrem arbeitsspindelfernen Verbindungsbereich einen die Bauteile in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Formschluß werden die Radialkräfte, die in der Abkühl phase bei der Herstellung der Lötstellen sowie bei einer Beaufschlagung des Ringraums zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse auftreten, aufgefangen mit der Folge, daß die Lötverbindungen nicht oder in nur sehr geringem Maß durch diese Kräfte beansprucht werden. Beschädigungen der Lötverbindungen können daher zuverlässig vermieden wer den.According to the invention, this task is essentially as a result solved that the expansion sleeve and the base body at least on their connection area remote from the work spindle fix the components together in the radial direction Form fit. By the provided according to the invention The radial forces generated in the cooling process are positive phase in the manufacture of the solder joints as well as in a Actuation of the annular space between the base body and of the expansion sleeve occur, with the result that the solder connections are not or only to a very small extent be claimed by these forces. Damage to the Solder connections can therefore be reliably avoided the.

Durch den vorgesehenen Formschluß kann die Dehnbüchse an ihrem werkzeugseitigen Endbereich auch deutlich dünner ausgebildet werden, wodurch die Ölkammer konstruktiv wei ter zur Werkzeugseite verlagert werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß die Auskraglänge geringer und entspre chend die Anordnung steifer wird.Due to the form fit provided, the expansion sleeve can their tool-side end area is also significantly thinner are formed, whereby the oil chamber constructively white ter can be moved to the tool side. Hereby is achieved that the cantilever length is smaller and corresponds The arrangement becomes stiffer.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dehnbüchse und der Grundkörper an ihrem arbeits spindelnahen Verbindungsbereich ebenfalls einen die Bau teile in radialer Richtung aneinander fixierenden Form schluß bilden. Dadurch, daß somit die Dehnbüchse an ihren beiden axialen Endbereichen formschlüssig in den Grund körper eingebunden ist, kann die beim Spannen von soge nannten Wistle-Notch-Schäften auftretende und zuvor be reits erläuterte Problematik deutlich herabgesetzt wer den, d. h. die Gefahr von Brüchen wird deutlich vermin dert. According to one embodiment of the invention, that the expansion sleeve and the base body at their work Connection area near the spindle also connects the building parts in the radial direction to each other fixing shape to conclude. The fact that the expansion sleeve on their two axial end areas in the bottom in a form-fitting manner body is involved, the tensioning of so-called called Wistle-Notch-Shafts occurring and previously The problem already explained is significantly reduced the, d. H. the risk of breakage is significantly reduced different.

Zur Herstellung der Formschlußverbindungen zwischen Grundkörper und Dehnbüchse sind vorzugsweise an den zu einander weisenden Stirnflächen der beiden Bauteile ent sprechende Eingriffsmittel vorgesehen, die als Nut/Vorsprung-Verbindungen ausgebildet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei an der werkzeugsei tigen Stirnfläche des Grundkörpers eine Ringnut und an der Dehnbüchse wenigstens ein in die Ringnut eingreifen der Steg, insbesondere ein Ringsteg, vorgesehen. In ähn licher Weise kann die Verbindung am arbeitsspindelnahen Endbereich durch eine am Grundkörper vorgesehene Ringnut, in die wenigstens ein Steg, insbesondere ein Ringsteg der Dehnbüchse formschlüssig eingreift, hergestellt werden. Die Ringnut und der damit in Eingriff kommende Steg haben zweckmäßigerweise einen rechteckigen oder einen dreiecki gen Querschnitt. Jeder andere Querschnitt ist aber ebenso denkbar, solange ein Formschluß hergestellt wird, der re lative Radialbewegungen von Grundkörper und Dehnbüchse zueinander vermeidet.To establish the positive connections between Base body and expansion sleeve are preferably on the mutually facing end faces of the two components ent speaking intervention means provided as Groove / projection connections are formed. According to one preferred embodiment is on the tool term end face of the base body and an annular groove of the expansion sleeve engage at least one in the ring groove the web, in particular a ring web, is provided. In a similar way Licher way the connection on the work spindle End area through an annular groove provided on the base body, in the at least one web, in particular an annular web Expansion sleeve engages in a form-fitting manner. Have the annular groove and the web that comes into engagement with it expediently a rectangular or a triangle cross section. But every other cross section is the same conceivable as long as a positive connection is made, the right relative radial movements of base body and expansion sleeve avoid each other.

Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschrei bung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigtWith regard to further refinements of the invention to the subclaims and the following description Exercise of an embodiment with reference to the attached drawing referenced. In the drawing shows

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Dehnspannwerkzeugs im Längsschnitt und Fig. 1 shows a first embodiment of a stretching tool according to the invention in longitudinal section and

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines Dehnspann werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt. Fig. 2 shows a further embodiment of an expansion tool according to the present invention in longitudinal section.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsformen eines als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildeten Dehnspannfut ters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Dehnspannfutter 1 umfassen jeweils einen Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an sei nem nicht dargestellten, linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus zur Einspan nung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem anderen Ende des Grund körpers 2 ist ein Anschlußschaft 3 mit einer zentralen Axialbohrung 4 vorgesehen, in die eine Dehnbüchse 5 ein gesetzt ist. Die Dehnbüchse 5 bildet dabei eine Aufnahme 6, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann.In Figs. 1 and 2 two embodiments of a Dehnspannfut ters 1 formed as a steep taper tool holders are shown according to the present invention in longitudinal section. The expansion chucks 1 each comprise a base body 2 made of a dimensionally stable material which, in a manner known per se, has a fastening cone for clamping on a rotary driven work spindle of a machine tool on its left end region (not shown). At the other end of the base body 2 , a connecting shaft 3 is provided with a central axial bore 4 , in which an expansion sleeve 5 is inserted. The expansion sleeve 5 forms a receptacle 6 into which a cylindrical shank of a tool such as a drill or milling cutter can be inserted.

Zwischen der Dehnbüchse 5 und dem Grundkörper 2 ist ein Ringraum 7 ausgebildet, der die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Der Ringraum 7, des sen axiale Länge etwa dem erforderlichen Spannbereich entspricht, wird zur Aufnahme 6 hin von einer relativ schmalen Innenwand 8 der Dehnbüchse 5 und radial nach au ßen von der Wandung des Grundkörpers 2, dessen Wandstärke um ein mehrfaches größer als die Wandstärke der Innenwand 8 ist, begrenzt. Der Ringraum 7 ist mit einem Hydraulik mittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht in nicht dargestellter Weise über einen im Grundkörper 2 ausgebil deten Kanal mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbin dung, durch die er zum Spannen eines Werkzeugs mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckmittelquelle kann in an sich bekannter Weise von einem im Grundkörper 2 ausge bildeten Zylinderraum gebildet sein, der endseitig durch ein kolbenartiges Stellorgan verschlossen ist, das zur Erhöhung des Drucks in den Zylinderraum eingeschraubt bzw. zur Verringerung des Drucks aus dieser heraus ge schraubt werden kann. Dieser hydraulische Druck wird über den Kanal zum Ringraum 7 übertragen und bewirkt eine ela stische Auswölbung der Innenwand 8 nach innen, bis diese den in die Aufnahme 5 eingesetzten Werkzeugschaft fest umschließt.Between the expansion sleeve 5 and the base body 2 , an annular space 7 is formed, which surrounds the receptacle 6 and is aligned coaxially therewith. The annular space 7 , the sen axial length approximately corresponds to the required clamping range, is to the receptacle 6 from a relatively narrow inner wall 8 of the expansion sleeve 5 and radially outward from the wall of the base body 2 , the wall thickness of which is several times greater than the wall thickness of the Inner wall 8 is limited. The annular space 7 is filled with a hydraulic medium such as oil and is in a manner not shown via a channel in the body 2 ausgebil Deten with a hydraulic fluid source in conjunction, through which it can be pressurized for clamping a tool. The pressure medium source can be formed in a manner known per se from a cylinder body formed in the base body 2 , which is closed at the end by a piston-like actuator which can be screwed into the cylinder chamber to increase the pressure or can be screwed out of it to reduce the pressure . This hydraulic pressure is transmitted via the channel to the annular space 7 and causes an elastic bulge of the inner wall 8 inwards until it firmly encloses the tool shank used in the receptacle 5 .

Die Dehnbüchse 5 ist mit dem Grundkörper 2 fest verbun den, indem sie an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper 2 in an sich bekannter Weise verlötet ist. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Dehnbüchse 5 mit dem Grundkörper 2 an den Verbindungsstellen zusätz lich einen Formschluß bildet. An dem werkzeugseitigen Endbereich ist hierzu in der Stirnfläche des Grundkörpers 2 eine Ringnut 9 vorgesehen, in die ein entsprechender Ringsteg 10 der Dehnbüchse 5 formschlüssig eingreift. In entsprechender Weise weist die Dehnbüchse 5 an ihrer ar beitsspindelseitigen Stirnfläche einen Ringsteg 11 auf, der in eine korrespondierende Ringnut 12 des Grundkörpers 2 eingreift. Durch die Formschlußverbindungen zwischen Grundkörper 2 und Dehnbüchse 5 wird erreicht, daß Radial kräfte, welche im Betrieb bei einer Druckbeaufschlagung des Ringraums 7 auftreten und die beiden Bauteile 2, 5 voneinander zu trennen suchen, die Lötstellen nicht bela sten.The expansion sleeve 5 is firmly connected to the base body 2 by being soldered to the base body 2 at its axial end regions in a manner known per se. According to the invention it is now provided that the expansion sleeve 5 forms an additional positive connection with the base body 2 at the connection points. For this purpose, an annular groove 9 is provided in the end face of the base body 2 on the tool-side end region, into which a corresponding annular web 10 of the expansion sleeve 5 engages in a form-fitting manner. In a corresponding manner, the expansion sleeve 5 has an annular web 11 on its ar working face on the spindle side, which engages in a corresponding annular groove 12 in the base body 2 . The positive connections between base body 2 and expansion sleeve 5 ensure that radial forces, which occur during operation when the annular space 7 is pressurized and try to separate the two components 2 , 5 from one another, do not load the solder joints.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungs formen sind die Formschlußverbindungen am werkzeugseiti gen Ende des Dehnspannfutters 2 in übereinstimmender Wei se durch eine am Grundkörper 2 vorgesehene Ringnut 9 rechteckigen Querschnitts, die mit einem korrespondieren den Ringsteg 10 an der Dehnbüchse 5 in Eingriff kommt, gebildet. Unterschiede bestehen lediglich hinsichtlich des am spindelseitigen Verbindungsbereich gebildeten Formschlußes. Dieser wird bei der in Fig. 1 dargestell ten Ausführungsform durch eine am Grundkörper 2 vorgese hene Ringnut 12 mit rechteckigem Querschnitt und einen entsprechenden Ringsteg 11 an der Dehnbüchse gebildet, während bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform die grundkörperseitige Ringnut 12 und der damit in Ein griff stehende Ringsteg 11 einen dreieckigen Querschnitt besitzen. Der dreieckige Querschnitt hat den Vorteil, daß er beim Einsetzen der Dehnbüchse 5 in den Grundkörper 2 eine Führung bildet.In the illustrated in FIGS. 1 and 2 execution form, the form-locking connections on werkzeugseiti towards the end of the expansion chuck 2 in matching Wei se through an opening provided on the base body 2 annular groove 9 of rectangular cross section, with a 10 correspond to the annular rib on the expansion sleeve 5 in engagement comes, formed. Differences only exist with regard to the positive connection formed on the spindle-side connection area. This is formed in the dargestell th in Fig. 1 embodiment by a vorgese on the base body 2 hene annular groove 12 of rectangular cross section and a corresponding annular ridge 11 on the expansion sleeve, whereas in the embodiment shown in Fig. 2, the main body-side annular groove 12 and thus in A handle standing ring web 11 have a triangular cross section. The triangular cross section has the advantage that it forms a guide when the expansion sleeve 5 is inserted into the base body 2 .

Claims

1. Expansion tool with a fixable on a work spindle of a machine tool base body ( 2 ) and an expansion sleeve ( 5 ), which forms a closed annular space ( 7 ) in the base body ( 2 ) or surrounds it and at least at its axial end regions is soldered to the base body ( 2 ), the annular space ( 7 ) with elastic deformation of the expansion sleeve ( 5 ) can be loaded with a hydraulic medium in order to achieve a clamping effect, characterized in that the expansion sleeve ( 5 ) and the base body ( 2 ) at least at their connecting area remote from the working spindle, the components ( 2 , 5 ) form-locking to one another in the radial direction form.

2. Expansion clamping tool according to claim 1, characterized in that the expansion sleeve ( 5 ) and the base body ( 2 ) form a component ( 2 , 5 ) in the radial direction on each other fixing form-fitting on their connecting spindle near the working spindle.

3. Expansion tool according to claim 1 or 2, characterized in that on the mutually facing end faces of the base body ( 2 ) and expansion sleeve ( 5 ) together men acting engagement means, which are designed as groove / projection connections, are provided.

4. Expansion tool according to claim 3, characterized in that on the tool-side end face of the base body ( 2 ) an annular groove ( 9 ) and on the Dehnbüch se ( 5 ) at least one engaging in the annular groove web, in particular an annular web ( 10 ), is provided is.

5. Expansion tool according to one of the preceding claims, characterized in that the positive connection on the working spindle near the connection area by a body ( 2 ) provided annular groove ( 12 ) and a positively engaging web in the annular groove ( 12 ), in particular special ring web ( 11 ) the expansion sleeve ( 4 ) is formed.

6. Expansion tool according to one of the preceding claims, characterized in that the annular groove ( 9 , 12 ) has a rectangular cross section.

7. Expansion tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the annular groove ( 12 ) has a triangular cross section.