DE102008058252B4

DE102008058252B4 - Dehnspannwerkzeug zum radialen und axialen Spannen

Info

Publication number: DE102008058252B4
Application number: DE102008058252.2A
Authority: DE
Inventors: Horst König
Original assignee: WILHELM KONIG MASCHB GmbH; Wilhelm Konig Maschinenbau GmbH
Current assignee: Wilhelm Koenig Mtm De GmbH
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: DE102008058252A1

Abstract

Dehnspannwerkzeug, bestehend aus einem Grundkörper (1) mit einer in diesem axial verlaufenden Aufnahmebohrung (2) mit einer Einstecköffnung (3) und mit einer inneren Endwand (4) sowie einer im Grundkörper (1) vorgesehenen, die Aufnahmebohrung (2) zumindest teilweise umgebenden Radialdruckkammer (9), wobei die Radialdruckkammer (9) zwischen einer Innenwandung (10) des Grundkörpers (1) und einer elastisch verformbaren Wand (11) einer die Aufnahmebohrung (2) umschließenden Dehnhülse (12) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (1) aus zwei Teilkörpern (6, 7) besteht, und zwar einem die Dehnhülse (12) umfassenden vorderen Teilkörper (6) und einem mit einer Spindel (22) oder dergleichen verbindbaren hinteren Teilkörper (7), wobei die beiden Teilkörper (6, 7) über Verbindungsmittel (8) miteinander lösbar verbunden sind, wobei in Einsteckrichtung (X) gesehen zwischen der Endwand (4) und einem inneren Ende der Dehnhülse (12) im Bereich der Radialdruckkammer (9) von der Aufnahmebohrung (2) nach außen im Grundkörper (1) verlaufend eine Ausnehmung (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Wand (11) der Dehnhülse (12) einstückig mit dem hinteren Teilkörper (7), verbunden ist, und wobei die Ausnehmung (13) freistichartig als Ringnut im hinteren Teilkörper (7) vorhanden ist, so dass bei Erzeugung eines Innendrucks in der Radialdruckkammer (9) durch die Ausbildung der Ausnehmung (13) eine Materialverformung als Einkürzung der Dehnhülse (12) im elastischen Bereich in axialer Richtung und hierdurch eine axiale Anzugskraft erzeugt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dehnspannwerkzeug, bestehend aus einem Grundkörper mit einer in diesem verlaufenden Aufnahmebohrung mit einer Einstecköffnung und einer Endwand sowie einer im Grundkörper vorgesehenen, die Aufnahmebohrung zumindest teilweise umgebenden Radialdruckkammer, wobei die Radialdruckkammer zwischen einer Innenwandung des Grundkörpers und einer elastisch verformbaren Wand einer die Aufnahmebohrung umschließenden Dehnhülse ausgebildet ist, wobei der Grundkörper aus zwei Teilkörpern besteht, und zwar einem die Dehnhülse umfassenden vorderen Teilkörper und einem mit einer Spindel oder dergleichen verbindbaren hinteren Teilkörper, wobei die beiden Teilkörper über Verbindungsmittel miteinander lösbar verbunden sind, wobei in Einsteckrichtung des Werkzeuges gesehen zwischen der inneren Endwand und einem inneren Ende der Dehnspannhülse im Bereich der Radialdruckkammer von der Aufnahmebohrung nach außen im Grundkörper verlaufend eine Ausnehmung ausgebildet ist.
Ein Dehnspannwerkzeug der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 89 08 541 U1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt ein Dehnspannfutter zum Innenspannen von Rundlaufwerkzeugen an Werkzeugmaschinen. Das Dehnspannfutter weist eine hohlzylindrische Dehnhülse sowie ein die Dehnhülse unter Einschluss eines hohlzylindrischen Druckraumes umfassendes, starres Gehäuse auf. Dabei ist die Dehnhülse an ihren beiden Enden im Bereich jeweils einer im Wesentlichen zylindrischen Teilfuge durch eine Schweißverbindung druckdicht mit einer Gehäuseinnenwand verbunden. Die im Bereich der Teilfugen die Schweißnähte tragende Gehäuseinnenwand ist Teil jeweils eines nach innen vorstehenden Innenflansches. Durch die Schweißverbindung im Bereich der Teilfugen kommt es für die axiale Formbarkeit der Spannbuchse ausschließlich auf die Dimensionierung der Innenflansche an.
Ein weiteres Dehnspannwerkzeug ist z. B. aus der DE 43 17 170 bekannt. Dieses bekannte Dehnspannwerkzeug dient zum zentrischen Spannen eines zylindrischen Schaftes, z. B. eines Werkzeugschaftes, und weist einen Grundkörper mit einer zylindrischen Aufnahmebohrung und einer stirnseitigen planen Anlagefläche auf. Im Grundkörper ist eine ringzylindrische Radialdruckkammer vorgesehen, die radial innen von einer den eingeführten Schaft umgebenden, elastisch verformbaren Wand begrenzt ist. Zudem ist im Grundkörper eine ringscheibenförmige Axialdruckkammer vorgesehen, die von einer elastisch verformbaren Wand ebenfalls begrenzt ist. Mittels einer Druckmittelversorgung wird ein Innendruck in der Radialdruckkammer und in der Axialdruckkammer zum axialen und radialen Spannen des Werkzeuges erzeugt. Hierbei ist in der Aufnahmebohrung des Grundkörpers eine einteilige, mit einem Radialflansch versehene Dehnhülse druckdicht angeordnet, deren zylindrischer Teil die elastisch verformbare Wand der Radialdruckkammer bildet und deren Radialflansch die elastisch verformbare Stirnwand der Axialdruckkammer darstellt. Die Axialdruckkammer ist an dem der planen Anlagefläche abgewandten Endteil des Grundkörpers angeordnet, und der Radialflansch übt bei Druckbeaufschlagung der Axialdruckkammer über den gespannten zylindrischen Teil der Dehnhülse eine Anzugskraft auf den Werkzeugschaft aus. Dieses Dehnspannwerkzeug ist aufgrund der Ausbildung der Axialdruckkammer konstruktiv aufwändig ausgestaltet, so dass sich hohe Fertigungskosten ergeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Dehnspannwerkzeug zur radialen und axialen Spannung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, wobei die axiale Anzugskraft mit geringerem konstruktiven Aufwand erzeugt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die elastisch verformbare Wand der Dehnhülse einstückig mit dem hinteren Teilkörper, verbunden ist, wobei die Ausnehmung freistichartig als Ringnut im hinteren Teilkörper vorhanden ist, so dass bei Erzeugung eines Innendrucks in der Radialdruckkammer durch die Ausbildung der Ausnehmung eine Materialverformung als Einkürzung der Dehnhülse im elastischen Bereich in axialer Richtung und hierdurch eine axiale Anzugskraft erzeugt wird. Die Radialdruckkammer verläuft vorzugsweise ringförmig um die Dehnhülse herum. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird bei Druckbeaufschlagung der Radialdruckkammer mittels Materialverformung eine axiale Anzugskraft auf den Schaft eines in der Aufnahmebohrung eingesteckten Werkzeuges ausgeübt. Somit wird erfindungsgemäß die Axialanzugskraft erzeugt, ohne dass hierfür eine separate Axialdruckkammer erforderlich ist. Hierdurch zeichnet sich das erfindungsgemäße Dehnspannwerkzeug durch einen wesentlich vereinfachten Aufbau aus. Die erfindungsgemäß auftretende Materialverformung zum Erzielen der axialen Anzugskraft wird durch die freistichartige Ausnehmung im Innern des Grundkörpers hinter der Radialdruckkammer ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Dehnspannhülse und
2 einen Teillängsschnitt durch die erfindungsgemäße Dehnspannhülse gemäß 1 im Bereich einer Druckmittelversorgung.
Wie sich aus 1 ergibt, besteht ein erfindungsgemäßes Dehnspannwerkzeug aus einem Grundkörper 1, der eine mittige in diesen verlaufende Aufnahmebohrung 2 besitzt. Diese Aufnahmebohrung 2 weist eine Einstecköffnung 3 und eine innere Endwand 4 auf. Der Grundkörper 1 besteht aus zwei Teilkörpern 6, 7, und zwar einem vorderen Teilkörper 6 und einem hinteren Teilkörper 7. Diese beiden Teilkörper 6, 7 sind über Verbindungsmittel, im dargestellten Beispiel Schraubbolzen 8, miteinander lösbar verbunden. In dem Grundkörper 1 ist eine innere Radialdruckkammer 9 ausgebildet. Diese Radialdruckkammer 9 befindet sich im vorderen Teilkörper 6. Die Radialdruckkammer 9 befindet sich zwischen einer Innenwandung 10 des Grundkörpers 1 und einer elastisch verformbaren Wand 11 einer die Aufnahmebohrung 2 umschließenden Dehnhülse 12. In Einsteckrichtung X gesehen ist zwischen der Endwand 4 und einem inneren Ende der Dehnhülse 12 im Bereich der Radialdruckkammer 9 von der Aufnahmebohrung 2 eine radial nach außen im Grundkörper 1 verlaufende Ausnehmung 13 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Radialdruckkammer 9 ringförmig um die Aufnahmebohrung 2, und die Aufnahmebohrung 2 ist selbst zylindrisch ausgebildet Die Radialdruckkammer 9 ist zwischen der Dehnhülse 12 und dem Grundkörper 1 ausgebildet, und im dargestellten Ausführungsbeispiel wird sie durch einen Ringspalt zwischen der Innenwandung 10 und der elastisch verformbaren Wand 11 der Dehnhülse 12 erzeugt. Hierdurch ist nur ein äußerst geringes Volumen eines in die Radialdruckkammer 9 eingepressten Druckmediums erforderlich, um einen ausreichenden Spanndruck zu erzeugen. Hierbei kann vorteilhafterweise der Aufbau des Innendrucks mittels einer von Hand betätigbaren auf einen Druckraum 14 wirkenden Spannschraube 16 erzeugt werden (siehe 2). Hierbei handelt es sich um eine übliche Ausbildung einer Druckmittelversorgung zum Aufbau eines Innendrucks bei Dehnspannwerkzeugen.
Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, wenn die Radialdruckkammer 9 durch eine Ausnehmung in der Innenwandung 10 des Grundkörpers 1 erzeugt wird. Bei einer derartigen Ausbildung der Radialdruckkammer 9 kann der Innendruck beispielsweise dann maschinell erzeugt werden.
In 1 ist ein mittels des erfindungsgemäßen Dehnspannwerkzeuges zu spannendes Werkzeug 17 mit seinem Schaft 18 strichpunktiert eingezeichnet, wobei der Schaft 18 in der Aufnahmebohrung 2 eingesteckt ist und das Werkzeug 17 eine Stirnfläche 19 aufweist, mit der es an einer gegenüberliegenden planen Anlagefläche 21 des Grundkörpers 1 im gespannten Zustand anliegt. Im ungespannten Zustand befindet sich zwischen der Ringstirnfläche 19 ein axiales Spiel. Wird nun erfindungsgemäß ein Innendruck in der Radialdruckkammer 9 erzeugt, wodurch der Schaft 18 in der Aufnahmebohrung 2 radial eingespannt wird, ergibt sich aufgrund der Ausbildung der freistichartigen Ausnehmung 13 und der dadurch möglichen Materialverformung, d. h. einer Einkürzung der Spannbuchse im elastischen Bereich in axialer Richtung, eine axiale Anzugskraft auf den Schaft 18, so dass beim radialen Spannen gleichzeitig eine axiale Spannung des Werkzeuges erfolgt und dadurch die Ringstirnfläche 19 an der Anlagefläche 21 zur Anlage kommt. Erfindungsgemäß kann somit eine axiale Anzugskraft erzeugt werden, ohne dass hierzu eine separate axiale Druckkammer erforderlich ist. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich einfachere Konstruktion des Dehnspannwerkzeuges. Das erfindungsgemäße Dehnspannwerkzeug kann in bekannter Weise – wie dies in 1 dargestellt ist – mit einer Spindel 22 verbunden sein. Erfindungsgemäß ist die Dehnhülse 12 einstückig mit dem Grundkörper 1, und zwar mit dem hinteren Teilkörper 7, verbunden und die Radialdruckkammer 9 ist in bekannter Weise in ihrem vorderen und hinteren Bereich mittels Dichtungen druckdicht abgedichtet. Aufgrund der Erfindung können axiale Anzugskräfte von ca. 10.000 bis 12.000 Newton bei einem inneren Spanndruck von ca. 700 bis 800 bar erzeugt werden.

Claims

Dehnspannwerkzeug, bestehend aus einem Grundkörper (1) mit einer in diesem axial verlaufenden Aufnahmebohrung (2) mit einer Einstecköffnung (3) und mit einer inneren Endwand (4) sowie einer im Grundkörper (1) vorgesehenen, die Aufnahmebohrung (2) zumindest teilweise umgebenden Radialdruckkammer (9), wobei die Radialdruckkammer (9) zwischen einer Innenwandung (10) des Grundkörpers (1) und einer elastisch verformbaren Wand (11) einer die Aufnahmebohrung (2) umschließenden Dehnhülse (12) ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (1) aus zwei Teilkörpern (6, 7) besteht, und zwar einem die Dehnhülse (12) umfassenden vorderen Teilkörper (6) und einem mit einer Spindel (22) oder dergleichen verbindbaren hinteren Teilkörper (7), wobei die beiden Teilkörper (6, 7) über Verbindungsmittel (8) miteinander lösbar verbunden sind, wobei in Einsteckrichtung (X) gesehen zwischen der Endwand (4) und einem inneren Ende der Dehnhülse (12) im Bereich der Radialdruckkammer (9) von der Aufnahmebohrung (2) nach außen im Grundkörper (1) verlaufend eine Ausnehmung (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch verformbare Wand (11) der Dehnhülse (12) einstückig mit dem hinteren Teilkörper (7), verbunden ist, und wobei die Ausnehmung (13) freistichartig als Ringnut im hinteren Teilkörper (7) vorhanden ist, so dass bei Erzeugung eines Innendrucks in der Radialdruckkammer (9) durch die Ausbildung der Ausnehmung (13) eine Materialverformung als Einkürzung der Dehnhülse (12) im elastischen Bereich in axialer Richtung und hierdurch eine axiale Anzugskraft erzeugt wird.
Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (2) zylindrisch ausgebildet ist.
Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdruckkammer (9) ringförmig um die Dehnhülse (12) verläuft.
Dehnspannwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdruckkammer (9) als Ringspalt zwischen der Innenwandung (10) des Grundkörpers (1) und der elastisch verformbaren Wand (11) der Dehnhülse (12) hergestellt ist.
Dehnspannwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialdruckkammer (9) als ringzylindrischer Raum in der Innenwandung (10) des Grundkörpers (1) angeordnet ist.
Dehnspannwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckmittelversorgung (14, 16) zum Aufbau eines Innendrucks in der Radialdruckkammer (9) im Grundkörper (1) ausgebildet ist.
Dehnspannwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülse (12) im Grundkörper (1) druckdicht befestigt ist.
Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Innendrucks mittels einer von Hand betätigbaren auf einen Druckraum (14) der Druckmittelversorgung wirkende Spannschraube (16) erfolgt.
Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Innendrucks maschinell erfolgt.