DE10048772C1 - Wärmeschrumpffutter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wärmeschrumpffutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper (1), in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft (3) eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist. Das Wärmeschrumpffutter ist dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Aufnahme (2) unrund ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs mehrere beabstandet voneinander angeordnete und auf einem gemeinsamen Durchmesser liegende Spannbereiche aufweist, über welche der Schaft (3) gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen (4) Dämpfungsbereiche (5) größeren Durchmessers ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper, in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist.

Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausfüh­ rungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Sie werden insbesondere eingesetzt, um kleine Werkzeuge zu spannen.

Die herkömmlichen Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz bestehen in der Regel aus einem Fut­ terkörper aus Metall, der an der Arbeitsspindel der je­ weiligen Werkzeugmaschine angebracht werden kann und eine zentrale Aufnahme für den Schaft des zu spannenden Werk­ zeugs aufweist. Der Durchmesser der Aufnahme ist dabei so bestimmt, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Werkzeugschaftes. Zum Spannen des Werkzeugs wird der Futterkörper zumindest im Bereich der Aufnahme erwärmt, bis sich diese soweit thermisch gedehnt hat, daß der Werkzeugschaft in sie eingesetzt werden kann. Beim anschließenden Abkühlen schrumpft die Aufnahme wieder, so daß der Werkzeugschaft in der Aufnahme durch Preß- oder Schrumpfsitz fixiert wird (DE 39 25 641 C2).

Solche sogenannten Wärmeschrumpffutter haben sich zwar in der Praxis durchaus bewährt. Aufgrund der harten Einspan­ nung des Schaftes können im Gebrauch jedoch Abwalkeffek­ te, die bis zum Bruch des Vollhartmetallschaftes des Werkzeugs führen können, auftreten.

Aus der DE 195 21 755 C1 ist des weiteren ein Verbin­ dungssystem bekannt, bei welchem ein polygones oder ova­ les Bauteil durch Aufbringung von radialen Druckkräften, die durch einzelne Preßbacken an diskreten Stellen über­ tragen werden, elastisch in eine runde Form gebracht und dabei aufgeweitet wird, so daß ein runder Schaft montiert werden kann. Wenn dann die radialen Druckkräfte verrin­ gert oder aufgehoben werden, federt das verformte Bauteil in seine ovale oder polygone Ausgangsform zurück, so daß der Schaft darin über einen Preßsitz fixiert wird. Diese Art der Verbindung zweier Bauteile hat sich in der Praxis ebenfalls durchaus bewährt. Es wird jedoch als nachteilig angesehen, daß hohe Druckkräfte erforderlich sind und die Aufbringung der Druckkräfte durch die Preßbacken mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Betrieb Ab­ walkeffekte am Werkzeugschaft zumindest weitgehend ver­ hindert werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zentrale Aufnahme unrund ausgebildet ist und entlang ih­ res Umfangs mehrere beabstandet voneinander angeordnete und auf einem gemeinsamen Durchmesser liegende Spannbe­ reiche aufweist, über welche der Schaft gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen Dämpfungsbereiche größe­ ren Durchmessers ausgebildet sind. Erfindungsgemäß wird ein Schaft somit nur in den Spannbereichen fixiert, wäh­ rend die dazwischen liegenden Dämpfungsbereiche einen größeren Durchmesser haben, so daß sie nur lose an dem Schaft anliegen oder sogar ein Spalt zwischen der Aufnah­ mewandung und dem Schaft gebildet wird. Durch diese Aus­ bildung wird die Einspannung des Werkzeugschaftes "weicher" mit der Folge, daß die im Stand der Technik aufgrund der harten Einspannung des Schaftes auftretenden "Kardaneffekte", die zum Werkzeugbruch führen können, ausgeschlossen bzw. weitgehend verhindert werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Aufnahme bildende innere Umfangskontur des Futterkörpers aus mehreren, insbesondere drei die Spann­ bereiche bildenden flach gewölbten Umfangsabschnitten und einer entsprechenden Anzahl von dazwischen liegenden, die Dämpfungsbereiche bildenden Übergangsbögen besteht. Ins­ besondere kann die die Aufnahme bildende Umfangskontur vieleckig oder polygonähnlich mit bogenförmigen Abschnit­ ten ausgebildet sein. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, daß die Umfangskontor einfach hergestellt werden kann.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol­ gende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 im Querschnitt ein Wärmeschrumpffutter ge­ mäß der vorliegenden Erfindung im unge­ spannten Zustand und

Fig. 2 das Wärmeschrumpffutter aus Fig. 1 mit ei­ nem darin festgespannten Werkzeugschaft.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines Wärmeschrumpffutters zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz gemäß der vorliegenden Erfindung darge­ stellt. Das Spannfutter umfaßt einen Futterkörper 1 aus einem formsteifen Material - hier Stahl -, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme 2 aufweist, in die nach einer Erwärmung und der damit verbundenen Auf­ weitung der Aufnahme 2 ein zylindrischer Schaft 3 eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann, und der an seinem anderen End­ bereich in an sich bekannter Weise in eine drehangetrie­ bene Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.

Erfindungsgemäß ist die Aufnahme 2 unrund ausgebildet, wobei sie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Polygonform mit drei flach gewölbten Umfangsabschnitten 4 und drei dazwischen liegenden Übergangsbögen 5 besitzt. Die flach gewölbten Umfangsabschnitte 4 bilden dabei Spannbereiche, über die ein in die Aufnahme 2 ein­ gesetzter Schaft 3 unter Druckeinwirkung fixiert wird, d. h. die auf einem Durchmesser der Aufnahme liegen, der etwas kleiner als der Schaftdurchmesser ist, während die dazwischen liegenden Übergangsbögen 5 einen größeren Durchmesser besitzen und Dämpfungsbereiche bilden, in de­ nen die Aufnahmewandung an dem Schaft 3 nur lose anliegt oder unter Bildung von Spalten 6 beabstandet von dem Schaft 3 ist. Durch diese Dämpfungsbereiche 5 wird er­ reicht, daß der Futterkörper 1 im Bereich der Einspann­ stelle weicher wird, so daß im Betrieb auftretende Schwingungen gedämpft werden. Hierdurch können Brüche des Werkzeugschaftes 3, die bei herkömmlichen Futtern aufgrund der harten Einspannung und der damit verbundenen Kardaneffekte auftraten, verhindert werden.

Claims (4)

1. Wärmeschrumpffutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper (1), in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft (3) eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zentrale Aufnahme (2) unrund ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs mehrere be­ abstandet voneinander angeordnete und auf einem ge­ meinsamen Durchmesser liegende Spannbereiche auf­ weist, über welche der Schaft (3) gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen (4) Dämpfungsbereiche (5) größeren Durchmessers ausgebildet sind.

2. Wärmeschrumpffutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Aufnahme (2) bildende innere Umfangskontur aus drei die Spannbereiche (4) bilden­ den flach gewölbten Umfangsabschnitten und drei da­ zwischen liegenden und die Dämpfungsbereiche (5) bil­ denden Übergangsbögen besteht.

3. Wärmeschrumpffutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahme (2) bildende Um­ fangskontur vieleckig oder polygonähnlich mit bogen­ förmigen Abschnitten ausgebildet ist.

4. Wärmeschrumpffutter nach einem der vorherigen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (2) in den Dämpfungsbereichen (5) einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser eines zu spannen­ den Schafts (3), so daß zwischen dem Schaft (3) und der Aufnahmewandung Spalte (6) gebildet werden.