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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Werkzeughalter mit einer derartigen Spannvorrichtung.
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Spannvorrichtungen der eingangs genannten Art werden zur lösbaren Halterung der mit einem Hohlschaftkegel versehenen Werkzeugaufnahmen oder Werkzeuge in drehbar angetriebenen Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen eingesetzt. Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der
EP 0 471 197 A1 bekannt. Dort sind an der Außenseite eines mit konischen Flächenabschnitten versehenen und mittels einer Zugstange innerhalb einer Arbeitsspindel axial verschiebbaren Spannkegels mehrere über den Umfang verteilte Spannklauen angeordnet, die durch eine Verschiebung des Spannkegels zwischen einer radial äußeren Spannstellung zum Festspannen eines Werkzeugs oder einer Werkzeugaufnahme in der Arbeitsspindel und einer radial inneren Lösestellung zur Freigabe des Werkzeugs bzw. der Werkzeugaufnahme bewegbar sind. Der am vorderen Ende der Zugstange angeordnete Spannkegel wird durch ein innerhalb der Arbeitsspindel angeordnetes Tellerfederpaket in die Spannrichtung gedrückt und kann durch eine am Ende der Arbeitsspindel angeordnete Löseeinheit entgegen der Kraft des Tellerfederpakets zur Verschiebung der Spannklauen in die Freigabestellung nach vorne geschoben werden.
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Aus der
DE 10 2009 011 221 A1 ist eine Spannvorrichtung für Hohlschaftwerkzeuge zum Einbau in einem Aufnahmekörper einer Revolverscheibe bekannt. Diese Spannvorrichtung enthält eine axial bewegliche Zugstange, an der eine Auffahrschräge und ein Zugkegel im mittleren Bereich der Zugstange zur radialen Auswärtsbewegung der um die Zugstange angeordneten Zangensegmente eines Spannzangenkopfs angeordnet sind.
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In der
DE 10 2009 022 199 A1 ist eine Werkzeugaufnahme mit einer Hohlschaftkegel-Spannvorrichtung offenbart. Die Spannvorrichtung enthält eine Spannzange und eine innerhalb der Spannzange axial bewegliche Zugstange, die mit der Spannzange so zusammenwirkt, dass die Spannzange in einer ersten Funktionsstellung der Zugstange radial nach außen in eine Spannposition gedrängt wird und in einer zweiten Funktionsstellung der Zugstange radial nach innen in Richtung einer Mittelachse ausweichen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art und einen Werkzeughalter mit einer solchen Spannvorrichtung zu schaffen, die eine alternative Betätigung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sind die Spannklauen um einen innerhalb des Werkzeughalters axial unverschiebbar angeordneten Spannkonus angeordnet und das Spannelement ist in Form eines um die Spannklauen angeordneten Spannrings ausgeführt. Durch den axial verschiebbaren Spannring können die Spannklauen zwischen einer Spannstellung zum Festspannen einer Werkzeugaufnahme oder eines Werkzeugs in dem Werkzeughalter und einer Lösestellung zur Freigabe der Werkzeugaufnahme oder des Werkzeugs bewegt werden. Der radial außerhalb der Spannzangen angeordnete Spannring ist von außen einfach zugänglich, so dass die Spannvorrichtung auch von der Außenseite einfach betätigt werden kann.
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Zur Bewegung der Spannklauen zwischen der Spannstellung und der Lösestellung weist der Spannring vorzugsweise eine innere konische Spannfläche zur Anlage an äußeren konischen Spannflächen an den hinteren Spannklauenenden der Spannklauen auf.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung enthält der Spannring einen nach vorne vorstehenden inneren Zapfen, an dessen Außenseite eine konische Spannfläche zur Anlage an inneren konischen Spannflächen an den vorderen Spannklauenenden der Spannklauen vorgesehen ist. Dadurch kann die Bewegung der Spannklauen aus der Lösestellung in die Spannstellung unterstützt werden. Die Spannklauen stehen zweckmäßigerweise durch Durchgänge des Spannrings nach vorne vor und liegen mit ihren vorderen Spannklauenenden auf dem Zapfen auf. Die Spannklauen enthalten innere konische Spannflächen zur Anlage an einer äußeren konischen Spannfläche des Spannkonus.
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Der Spannring ist vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses axial verschiebbar angeordnet, wobei der Spannring durch ein in einer radialen Öffnung des Gehäuses drehbar angeordnetes und z. B. als Exzenterschraube ausgebildetes Betätigungselement axial verschiebbar ist.
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Die vorstehend beschriebene Spannvorrichtung ist besonders gut zur Integration in einen auswechselbaren Werkzeughalter geeignet. Die Spannvorrichtung kann z. B. auch in einer rotatorisch angetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine eingebaut sein.
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Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 ein mit einer Spannvorrichtung versehener Werkzeughalter zur lösbaren Halterung eines Werkzeugs oder einer Werkzeugaufnahme in einer Seitenansicht;
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2 eine Vorderansicht des in 1 gezeigten Werkzeughalters;
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3 eine Schnittansicht des Werkzeughalters entlang der Linie A-A von 2 mit einer Spannvorrichtung in der Lösestellung und
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4 eine Schnittansicht des Werkzeughalters entlang der Linie B-B von 2 mit einer Spannvorrichtung in der Spannstellung.
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In den 1 und 2 ist schematisch ein mit einer Spannvorrichtung versehener Werkzeughalter 1 zur lösbaren Halterung einer gestrichelt dargestellten Werkzeugaufnahme 2 in einer Seiten- und Vorderansicht gezeigt. Der hier dargestellte Werkzeughalter 1 ist als Werkzeughalter mit Zylinderschaft 3 gemäß DIN 69880 ausgeführt. Der Werkzeughalter 1 kann aber auch in Form einer rotatorisch angetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Die gestrichelt dargestellte Werkzeugaufnahme 2 weist einen in den 3 und 4 erkennbaren Hohlschaftkegel 4 mit einer inneren Ringnut 5 auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient die Werkzeugaufnahme 2 zur Halterung einer auswechselbaren Schneidplatte 6 und der Hohlschaftkegel 4 ist als polygonaler Hohlschaftkegel gemäß ISO 26623-1 ausgeführt.
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Wie aus 3 hervorgeht, enthält der Werkzeughalter 1 ein Gehäuse 7 mit einem nach vorne offenen Hohlraum 8, in dem die Spannvorrichtung untergebracht ist. Die Spannvorrichtung umfasst eine Spannzange mit mehreren Spannklauen 9, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet um einen mit einer äußeren konischen Spannfläche 10 versehenen inneren Spannkonus 11 angeordnet sind. Durch eine als Ringfeder ausgebildete Zugfeder 12 werden die Spannklauen 9 radial nach innen in eine in 3 gezeigte Lösestellung beaufschlagt. Der mit einer Durchgangsbohrung 13 versehene Spannkonus 11 ist über einen endseitigen Gewindezapfen 14 in einer zur Mittelachse 15 des Gehäuses 7 koaxialen Gewindebohrung 16 des Gehäuses 7 axial unverschiebbar fixiert. Zu der Gewindebohrung 16 führt innerhalb des Gehäuses 5 eine hier koaxial zur Mittelachse 14 des Werkzeughalters 1 verlaufende Bohrung 17, durch die ggf. Kühlschmiermittel über die Durchgangsbohrung 13 des Spannkonus 11 hindurch bis zur Werkzeugaufnahme 2 geleitet werden kann.
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Die Spannklauen 7 weisen an ihrer der Werkzeugaufnahme 2 zugewandten Vorderseite verdickte vordere Spannklauenenden 18 mit einer durch einen konischen Flächenabschnitt gebildeten äußeren Spannfläche 19 zur Anlage an einer konischen Innenfläche 20 der Ringnut 5 an der Innenseite des Hohlschaftkegels 4 auf. An der Innenseite der vorderen Spannklauenenden 18 sind außerdem zu den äußeren Spannflächen 19 entgegengesetzt geneigte innere konische Spannflächen 21 vorgesehen. Auch die hinteren Spannklauenenden 22 sind verdickt und weisen entgegengesetzt geneigte, innere und äußere konische Spannflächen 23 und 24 auf. Die als Ringfeder ausgebildete Zugfeder 12 ist in Nuten 25 an der Außenseite der Spannklauen 7 zwischen den hinteren und vordern Spannklauenenden 18 und 22 geführt.
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Der Spannkonus 11 enthält zwischen einem hinteren Ringbund 26 und einem zylindrischen Vorderteil 27 einen konischen Spannbereich 28, an dessen Außenseite sich die konische Spannfläche 10 zur Anlage der inneren konischen Spannflächen 23 an den hinteren Spannklauenenden 22 der Spannklauen 9 befindet. Zwischen dem Ringbund 26 und den hinteren Spannklauenenden 22 ist ein Federelement 29 angeordnet, durch das die Spannklauen 9 in Axialrichtung nach vorne gedrückt werden. An der Vorderseite des Gehäuses 7 ist eine als Bundhülse ausgeführte Aufnahme 30 mit einer an die Außenkontur des Hohlschaftkegels 4 angepassten Aufnahmeöffnung 31 befestigt.
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Um die Spannklauen 9 ist ein Spannring 32 angeordnet, der zum Verschwenken der Spannklauen 9 zwischen der in 3 gezeigten Lösestellung und der in 4 dargestellten Spannstellung innerhalb des Hohlraums 8 des Gehäuses 7 zwischen einer vorderen Löseposition und einer hinteren Spannposition axial verschiebbar ist. Der Spannring 32 ist durch ein hier als Exzenterschraube ausgeführtes und in 4 dargestelltes Betätigungselement 33 verschiebbar und enthält eine innere konische Spannfläche 34 zur Anlage an den äußeren Spannflächen 24 an den hinteren Spannklauenenden 22 der Spannklauen 9. Der Spannring 32 enthält ferner einen nach vorne vorstehenden inneren Zapfen 35, der auf dem zylindrischen Vorderteil 27 des Spannkonus 11 verschiebbar ist. An der Außenseite des Zapfens 35 ist eine konische Spannfläche 36 für die Anlage der inneren Spannflächen 21 der Spannklauen 9 vorgesehen. Die Spannklauen 9 ragen durch Durchgänge 37 des Spannrings 32 nach vorne vor und liegen mit ihren vorderen Spannklauenenden 18 auf dem sich nach Vorne im Durchmesser erweiternden Zapfen 35 auf. Der Zapfen 35 enthält an der Vorderseite eine vordere Stirnfläche 38, die in der Lösestellung von 3 zur Anlage an einer in 4 erkennbaren inneren Planfläche 39 der Werkzeugaufnahme 2 gelangt.
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Wie 4 zeigt, ist das hier als Exzenterschraube ausgeführte Betätigungselement 33 in einer radialen Öffnung 40 des Gehäuses 7 drehbar angeordnet und weist einen zur Drehachse des Betätigungselements 33 exzentrischen Betätigungszapfen 41 zum Eingriff in eine entsprechende Nut 42 an der Außenseite des Spannrings 31 auf. Das mit einem Innensechskant versehene Betätigungselement 33 ist derart ausgebildet, dass durch dessen Drehung der Spannring 32 zusammen mit seinem inneren Zapfen 35 axial verschoben wird, um die Spannklauen 9 zwischen der in 3 gezeigten Lösestellung und der in 4 dargestellten Spannstellung zu bewegen.
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In der gezeigten Ausführung liegen die hinteren Spannklauenenden 22 der Spannklauen 9 mit ihren inneren Spannflächen 21 auf der konischen Spannfläche 10 des zentralen Spannkonus 11 auf. Bei der in 3 gezeigten vorderen Löseposition des Spannrings 32 ist zwischen den äußeren konischen Spannflächen 24 der Spannklauen 9 und der dazu korrespondierenden innere konischen Spannfläche 34 des Spannrings 32 ein Abstand vorhanden und die vordere Stirnfläche 38 des nach vorne vorstehenden Zapfen 35 liegt zum Ausstoßen der Werkzeugaufnahme 2 an der in 4 erkennbaren inneren Planfläche 39 der Werkzeugaufnahme 2 an. Die vorderen Spannklauenenden 18 liegen mit ihren inneren Spannflächen 21 an der Spannfläche 36 des Zapfens 35 an und werden durch die als Ringfeder ausgebildete Zugfeder 12 radial nach innen gedrückt. In dieser Stellung geben die vorderen Spannklauenenden 18 die Ringnut 5 zur Entnahme der Werkzeugaufnahme 2 aus dem Werkzeughalter 1 frei.
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Wenn der Spannring 32 durch entsprechende Drehung des Betätigungselements 33 innerhalb des Gehäuses 7 axial nach hinten verschoben wird, gelangt die innere konische Spannfläche 34 des Spannrings 32 zur Anlage an den äußeren konischen Spannflächen 24 der Spannklauen 9, wobei die hinteren Spannklauenenden 22 entgegen der Kraft der Feder 29 axial verschoben und radial nach innen gedrückt werden. Gleichzeitig werden die vorderen Spannklauenenden 18 radial nach außen gedrückt und greifen gemäß 4 in die Ringnut 5 an der Innenseite des Hohlschafts 4 ein. Die radiale Auswärtsbewegung der vorderen Spannklauenenden 18 wird auch durch die axiale Rückwärtsbewegung des Zapfens 35 unterstützt. Bei der Rückwärtsbewegung des Zapfens 35 gleiten die vorderen Spannklauenenden 18 mit ihren inneren Spannflächen 21 an der Spannfläche 36 des Zapfens 35 entlang nach außen, wodurch die vorderen Spannklauenenden 18 entgegen der Kraft der Zugfeder 12 ebenfalls radial nach außen in die in 4 gezeigte Spannstellung gedrückt werden.
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Der vorstehend beschriebene Werkzeughalter ist nicht auf eine Ausführung zur lösbaren Halterung von Werkzeugaufnahmen oder Werkzeugen mit polygonalem Hohlschaftkegel beschränkt. Der Werkzeughalter 1 kann auch zur lösbaren Halterung von HSK-Werkzeugaufnahmen ausgebildet sein. Außerdem muss der Werkzeughalter nicht als auswechselbares Bauteil, sondern kann auch als Spindel einer Werkzeugmaschine oder dgl. ausgeführt sein.
