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Die Erfindung betrifft eine Hydraulik-Dehnspannvorrichtung für ein Werkzeug, insbesondere ein spanabtragendes Rotationswerkzeug wie z.B. einen Bohrer, Fräser, Reibahle oder ähnliches, mit einem Hydraulik-Dehnspannfutter, welche eine Dehnkammer zur Aufnahme wenigstens eines Schaftes des Werkzeugs, die von wenigstens einer bezüglich einer Spannfutterachse umfangsmäßigen Umfangsdehnwand umgeben ist, und welche wenigstens eine an die wenigstens eine Umfangsdehnwand angrenzende Druckkammer für ein Druckmedium aufweist, wobei mittels Druckbeaufschlagung der wenigstens einen Druckkammer die wenigstens eine Umfangsdehnwand wenigstens abschnittsweise zum Inneren der Dehnkammer hin verformbar ist.
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STAND DER TECHNIK
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Hydraulik-Dehnspannfutter haben gute Rundlaufeigenschaften, da durch die Verspannung eines Drehwerkzeugs durch ein Druckmedium eine zentrische Verspannung des Werkzeugs erfolgt. Des Weiteren ergeben sich gute Dämpfungseigenschaften gegen Schwingungen des Werkzeugs.
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Aus der
DE 10 2010 032 284 A1 ist ein Hydrodehnspannfutter mit einem Grundkörper und einer unter Ausbildung wenigstens einer Druckkammer im Grundkörper eingesetzten Dehnbuchse zum Einspannen eines Werkzeugs bekannt. Die Dehnbuchse weist einen radialen Durchbruch auf, der in Flucht mit einem im Grundkörper verstellbar gehaltenen Mitnehmer angeordnet ist, der über den Durchbruch in formschlüssigem Eingriff mit einer Mitnahmefläche am Werkzeugschaft eines in der Dehnbuchse aufzunehmenden Werkzeugs bringbar ist. Der Mitnehmer weist eine von radial außerhalb des Hydrodehnspannfutters antreibbare Mitnehmerschraube auf, die in einer im Grundkörper in Flucht mit dem radialen Durchbruch ausgebildeten Gewindebohrung eingeschraubt ist. Die Dehnbuchse ist im Sinne einer Abdichtung der wenigstens einen Druckkammer im Grundkörper des Hydrodehnspannfutters grundsätzlich fest angeordnet.
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Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Spannhülsen zur Verringerung eines Querschnitts von Dehnspannfuttern bekannt, mittels derer der Durchmesser eines Werkzeugschafts an den Innendurchmesser eines Dehnspannfutters anpassbar ist.
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Treten hohe Drehmomente in den vorbekannten Dehnspannfuttern auf, so besteht die Gefahr, dass sich das Werkzeug im Spannfutter löst, und sich eine unerwünschte Relativbewegung des Werkzeugs im Spannfutter einstellt, die zu einer Beschädigung des Werkzeugs oder des zu bearbeitenden Werkzeugs führen kann. Insbesondere kann sich das Werkzeug aus dem Spannfutter lösen und das zu bearbeitende Werkzeug und die Werkzeugmaschine beschädigen.
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In der
DE 10 2011 106 421 B3 ist eine Hydraulik-Dehnspannvorrichtung bekannt, die ein Hydro-Dehnspannfutter mit einer Spannhülse lehrt. Zur Begrenzung einer Bewegung des Werkzeugschafts in der Spannhülse ist ein Sperrelement als lösbare Werkzeug-Sicherungseinrichtung in der Spannhülse eingeschoben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulik-Dehnspannvorrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, die einen einfachen Werkzeugwechsel und/oder einen einfachen und sicheren Betrieb ermöglicht. Insbesondere soll die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung eine präzise, stabile und möglichst reproduzierbare Positionierung des Werkzeugs erlauben und ein ungewolltes Lösen des Werkzeugs in der Dehnspannvorrichtung verhindern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine wenigstens abschnittsweise bezüglich der Spannfutterachse wenigstens radial zusammenpressbare Spannhülse zur Aufnahme wenigstens des Werkzeugschaftes, welche in der Dehnkammer herausnehmbar angeordnet und mittels Verformung der wenigstens einen Umfangsdehnwand eingespannt werden kann. Hierzu ist eine Spannhülse vorgesehen, in welcher das Werkzeug einfach gehalten, positioniert, vorjustiert und/oder gesichert werden kann. Die Spannhülse wird gemeinsam mit dem Werkzeug in die Dehnkammer des Hydraulik-Dehnspannfutters eingesetzt. Durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer kann die Umfangsdehnwand der Dehnkammer nach radial innen gedehnt und dadurch die Spannhülse mit dem Werkzeug eingespannt werden. Dabei wird auch die Spannhülse nach radial innen zusammengepresst, sodass das Werkzeug in der Spannhülse eingespannt wird.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Spannhülse wenigstens einen Teil einer lösbaren Werkzeug-Sicherungseinrichtung zur Begrenzung einer Bewegung des Werkzeugschaftes in der Spannhülse, insbesondere zur Arretierung einer rotatorischen Beweglichkeit und zur Einschränkung einer längsaxialen Beweglichkeit des Werkzeugschaftes in der Spannhülse zumindest in einem nicht aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters aufweist. Hierdurch wird eine rotatorische Festlegung bzw. Fixierung von Spannhülse und Werkzeug und einer längsaxialen eingeschränkten Beweglichkeit des Werkzeugschaftes in der Spannhülse erreicht. Im nicht aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters ist die wenigstens eine Druckkammer nicht mit Druck beaufschlagt, so dass die Umfangsdehnwand nicht gedehnt ist. Die Spannhülse und das Werkzeug sind im nicht aktivierten Zustand nicht mittels der Umfangsdehnwand eingespannt. Mit der Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann das Werkzeug außerhalb oder innerhalb der Dehnkammer in einer Vormontageposition in der Spannhülse gehalten werden. So kann das Werkzeug auch bei nicht aktiviertem Hydraulik-Dehnspannfutter korrekt gehalten werden. Auf diese Weise kann die Montage und die Positionierung des Werkzeugs vereinfacht werden.
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Erfindungsgemäß weist die Spannhülse wenigstens einen Halteabschnitt auf zur lösbaren längsaxialen Befestigung in der Dehnkammer des Hydraulik-Dehnspannfutters. Mittels des wenigstens einen Halteabschnitts kann die Spannhülse in dem Hydraulik-Dehnspannfutter fixiert und im nicht aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters gehalten werden.
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Dabei befindet sich der wenigstens eine Halteabschnitt an einer Stirnseite der Spannhülse. An der Stirnseite kann die Spannhülse platzsparend in der Dehnkammer befestigt werden. Dabei ist der wenigstens eine Halteabschnitt auf der der Einbauseite der Spannhülse für das wenigstens eine Werkzeug axial gegenüberliegenden Stirnseite angeordnet. So können die Spannhülse und das Werkzeug mit dem Halteabschnitt voran in die Dehnkammer eingesteckt und dort befestigt werden.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Verbindungselement vorgesehen, welches insbesondere lösbar mit dem wenigstens einen Halteabschnitt der Spannhülse verbunden ist und mit welchem die Spannhülse lösbar in der Dehnkammer des Hydraulik-Dehnspannfutters zur längsaxialen Arretierung befestigt werden kann.
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Darüber hinaus kann die Werkzeug-Sicherungseinrichtung so ausgestaltet sein, dass sie im aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters das Werkzeug in der Spannhülse sichert und/oder fixiert. Auf diese Weise kann eine verdrehsichere Mitnahme des Werkzeugs auch bei nicht mehr ausreichender Einspannung durch das Hydraulik-Dehnspannfutter gewährleistet werden. Die Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann insbesondere als Zugsicherung oder als Auszugsperre dienen. So kann verhindert werden, dass das Werkzeug insbesondere beim Betrieb aus der Spannhülse ungewollt herausgelangen, insbesondere herausgezogen, werden kann. Situationen in denen das Werkzeug ohne Werkzeug-Sicherungseinrichtung aus der Spannhülse heraus gelangen kann können insbesondere bei nicht ausreichender Einspannung durch das Hydraulik-Dehnspannfutter, insbesondere einer Druckabnahme oder einen zu geringen Druck in der Druckkammer, oder bei plötzlich einwirkenden Kräften, insbesondere bei einer Blockade des Werkzeugs an einem Werkstück oder bei zu hohen Drehmomenten, auftreten. Mit der Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann ein mechanisch funktionierendes Auszugssicherungssystem für das Werkzeug realisiert werden, durch dass das Werkzeug in der Spannhülse axial und/oder in Umfangsrichtung bezüglich der Hülsenachse arretiert oder zumindest in seiner Bewegungsfreiheit begrenzt wird.
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Die wenigstens eine Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann vorteilhafterweise formschlüssig wirken. Damit kann eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen der Spannhülse und dem Werkzeug realisiert werden.
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Das Hydraulik-Dehnspannfutter kann vorteilhafterweise wenigstens ein Druckerzeugungsmittel, insbesondere eine Spannschraube, aufweisen, mit dem das Druckmedium unter Druck gesetzt werden kann. Das wenigstens eine Druckerzeugungsmittel kann von außerhalb des Hydraulik-Dehnspannfutters zugänglich sein. Das wenigstens eine Druckerzeugungsmittel kann sich vorteilhafterweise in/an einer Umfangsfläche oder einer Stirnseite, insbesondere Unterseite, des Hydraulik-Dehnspannfutters befinden. Eine Spannschraube kann vorteilhafterweise von einer Umfangsfläche oder von Unten zur Druckerzeugung in das Hydraulik-Dehnspannfutter einschrauben lassen. Als Druckmedium kann vorteilhafterweise Öl, insbesondere Hydrauliköl, verwendet werden.
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Mittels der Spannhülse kann das Werkzeug außerhalb des Hydraulik-Dehnspannfutters vormontiert und/oder gesichert werden. Im Unterschied zu dem nach dem Stand der Technik bekannten Hydraulik-Dehnspannfutter ist am Hydraulik-Dehnspannfutter selbst kein Vormontagemittel, beispielsweise ein Mitnehmer, erforderlich. Die Funktion des Dehnspannens mittels des Druckmediums und die Funktion des Vormontierens, Vorjustierens und/oder Sicherns des Werkzeugs können somit getrennt jeweils optimiert werden. Ferner können Bereiche des Hydraulik-Dehnspannfutters, welche Druckmedium führen, einfach abgedichtet werden. Das Hydraulik-Dehnspannfutter kann vorteilhafterweise einstückig ausgebildet sein.
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Die Spannhülse kann darüber hinaus als eine Art Adapter wirken, um verschiedene Schaftdurchmesser des Werkzeugs an einen Innendurchmesser des Spannfutters anzupassen Es können unterschiedliche Spannhülsen für unterschiedliche Werkzeuge, insbesondere unterschiedliche Werkzeugschäfte vorgesehen sein. Auf diese Weise können in ein und demselben Hydraulik-Dehnspannfutter unterschiedliche Werkzeuge unter Zuhilfenahme der entsprechenden Spannhülsen eingespannt werden. Die Werkzeuge können sich dabei sowohl in Größe als auch in Form ihrer Schäfte unterscheiden. Je nach Werkzeug kann die Spannhülse mit entsprechenden unterschiedlichen Vormontagemitteln oder Sicherungseinrichtungen versehen sein.
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Vorteilhafterweise können im montierten Zustand eine Hülsenachse der Spannhülse, eine Werkzeugachse des wenigstens einen Werkzeugs und die Spannfutterachse zusammenfallen. Vorteilhafterweise kann eine Einbauachse des Werkzeugs in die Spannhülse koaxial oder parallel zur Werkzeugachse und/oder zur Hülsenachse sein. Vorteilhafterweise kann eine Einbauachse der Spannhülse in die Dehnkammer koaxial oder parallel zur Hülsenachse und/oder zur Spannfutterachse sein.
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Die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung kann fest an einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Bohrmaschine, Drehmaschine oder Fräsmaschine, angeordnet sein, mit der das Werkzeug betätigt werden soll. Alternativ kann die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung auch abnehmbar sein. Insbesondere kann die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung an einem Antriebsteil der Werkzeugmaschine, insbesondere einer Spindel, lösbar befestigt werden. Zum Werkzeugwechsel kann das Hydraulik-Dehnspannfutter an der Werkzeugmaschine verbleiben oder von dieser getrennt werden.
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Vorteilhafterweise kann das Werkzeug ein rotierendes Werkzeug, ein so genanntes Drehwerkzeug, sein, das bei seiner Verwendung in der Werkzeugmaschine mit der Hydraulik-Dehnspannvorrichtung rotatorisch um die Spannfutterachse/Werkzeugachse rotierend bewegt werden kann. Das Werkzeug kann vorteilhafterweise ein Bohrer, ein Fräser, eine Reibahle, ein Senker oder ein andersartiges Werkzeug sein. Das Werkzeug kann allerdings auch ein nicht rotierendes Werkzeug sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Spannhülse wenigstens einen Dehnungsspalt aufweisen. Der wenigstens eine Dehnungsspalt kann eine Verformbarkeit, insbesondere eine Querschnittsveränderung der Spannhülse vereinfachen/verbessern. Auf diese Weise kann die Spannhülse ohne hohen Energieaufwand und reproduzierbar zusammengepresst werden. Vorteilhafterweise kann sich der wenigstens eine Dehnungsspalt wenigstens mit einer Richtungskomponente axial oder parallel zur Spannfutterachse, insbesondere zur Hülsenachse, erstrecken. Auf diese Weise kann die Spannhülse einfach in radialer Richtung zusammengepresst werden. Der wenigstens eine Dehnungsspalt kann sich wenigstens abschnittsweise parallel oder schräg zur Spannfutterachse/Hülsenachse erstrecken. So kann ein Zusammenpressen der Spannhülse auch schräg zur Spannfutterachse/Hülsenachse erfolgen. Vorteilhafterweise kann der wenigstens eine Dehnungsspalt gerade sein. Dies kann ein gerades, gleichmäßiges Zusammenpressen der Spannhülse verbessern. Die durch den wenigstens einen Dehnungsspalt voneinander getrennten Abschnitte, insbesondere Sektoren, der wenigstens einen Spannhülse können außerhalb des wenigstens einen Dehnungsspalts miteinander verbunden sein. Auf diese Weise kann ihre Position relativ zueinander einfach gehalten werden. Der wenigstens eine Dehnungsspalt kann zu einer Stirnseite der Spannhülse, insbesondere einer Einbauseite für das wenigstens eine Werkzeug, hin offen sein. Auf diese Weise können die durch den wenigstens einen Dehnungsspalt voneinander getrennten Abschnitte einfacher zusammengepresst werden. Vorteilhafterweise können mehrere, insbesondere zwei, drei, vier oder mehr, Dehnungsspalte vorgesehen sein. Die durch die Dehnungsspalte voneinander getrennten Abschnitte können so einfacher und/oder gleichmäßiger zusammengepresst werden. Mehrere Dehnungsspalte können die Spannhülse in mehrere Hülsensektoren trennen. Die Dehnungsspalte können vorteilhafterweise bezüglich der Hülsenachse umfangsmäßig insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Wenigstens zwei der Hülsensektoren können vorteilhafterweise gleich sein.
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Die wenigstens eine Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens ein Werkzeug-Sicherungsmittel, insbesondere einen Werkzeug-Sicherungsstift, aufweisen. Mithilfe des Werkzeug-Sicherungsmittels kann die Bewegungsfreiheit des Werkzeugs in der Spannhülse eingeschränkt werden. Der wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsstift kann vorteilhafterweise in wenigstens einer Werkzeug-Stiftaufnahme der Spannhülse herausnehmbar angeordnet werden. So kann die Werkzeug-Sicherungseinrichtung einfach aktiviert und gelöst werden. Vorteilhaft kann der Werkzeug-Sicherungsstift durch zumindest eine im wesentlichen tangentiale Ausnehmung eines Querschnittsprofils der Spannhülse und eines Werkzeug-Sicherungsgegenelements des Werkzeugs, insbesondere einer Vertiefungsnut oder Ausnehmung des Werkzeugschaftes zur rotatorischen Arretierung und Begrenzung einer längsaxialen Beweglichkeit des Werkzeugs in der Spannhülse einschiebbar sein. So kann sich die Achse der Werkzeug-Stiftaufnahme quer oder schräg zur Hülsenachse erstrecken. Auf diese Weise können Kräfte axial und/oder umfangsmäßig zur Hülsenachse zwischen der Spannhülse und dem Werkzeug übertragen werden. Die Achse der Werkzeug-Stiftaufnahme kann vorteilhafterweise exzentrisch zur Hülsenachse verlaufen. Die Achse der Werkzeug-Stiftaufnahme kann sich axial zu einer gedachten, die Hülsenachse nicht schneidenden Sekanten der Spannhülse erstrecken.
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Die wenigstens eine Werkzeug-Stiftaufnahme kann sich gegebenenfalls vorteilhafterweise über wenigstens zwei Hülsensektoren der Spannhülse erstrecken. So können sich die Kräfte auf den Werkzeug-Sicherungsstift und gleichmäßig auf die Mantelsektoren übertragen. Ein Werkzeug-Sicherungsgegenelement kann an das Werkzeug-Sicherungselement aufseiten der Spannhülse angepasst sein. So kann eine optimale Kraftübertragung und eine optimale Sicherung erfolgen.
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Das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungselement kann vorteilhafterweise mit wenigstens einem Werkzeug-Sicherungsgegenelement auf Seiten des Werkzeugs sichernd zusammenwirken. Das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsgegenelement kann vorteilhafterweise wenigstens eine Aussparung in einer Umfangsseite des Werkzeugs, insbesondere des Werkzeugschaftes, aufweisen. In die wenigstens eine Aussparung kann das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsmittel, insbesondere der wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsstift, einfach eingreifen. So kann einfach eine formschlüssige Verbindung realisiert werden. Vorteilhafterweise kann das Werkzeug-Sicherungsgegenelement eine zur Werkzeugachse wenigstens abschnittsweise achsparallele Fläche aufweisen.
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Eine Ausdehnung des Werkzeug-Sicherungsgegenelements, insbesondere der wenigstens einen Aussparung und/oder der achsparallelen Fläche, axial zur Werkzeugachse kann vorteilhafterweise größer sein als eine Ausdehnung axial zur Hülsenachse des wenigstens einen Werkzeug-Sicherungsmittels, insbesondere des Werkzeug-Sicherungsstifts, im montierten Zustand. Auf diese Weise kann das Werkzeug innerhalb der Grenzen, die das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsgegenelement im Verhältnis zur Ausdehnung des wenigstens einen Werkzeug-Sicherungsmittels vorgibt, in axialer Richtung lagetolerant in der Spannhülse gehalten werden.
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Das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsgegenelement kann vorteilhafterweise bezüglich der Werkzeugachse umfangsmäßig begrenzt sein. Die Begrenzungen des Werkzeug-Sicherungsgegenelements können in Umfangsrichtung Anschläge für das wenigstens eine Werkzeug-Sicherungsmittel wenigstens mit bilden. So kann einfach eine Drehbegrenzung erfolgen. Die Anschläge können als Drehmomentmitnahmesystem wirken.
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Mittels der Werkzeug-Sicherungseinrichtung und/oder gegebenenfalls eine Auszugs-Sicherungseinrichtung kann insgesamt verhindert werden, dass, falls bei der Benutzung des Werkzeugs ein Drehmoment auf das Werkzeug zu gross werden sollte, eine Haftreibung des Werkzeugs in der Spannhülse in eine Gleitreibung übergehen kann. So kann verhindert werden, dass sich das Werkzeug aus dem Hydraulik-Dehnspannfutter heraus drehen kann und auf das zu bearbeitende Werkstück schlagen kann. So können dadurch entstehende Schäden an insbesondere teuren Werkstücken und und/oder Werkzeugen, wie sie beispielsweise bei der Bearbeitung von Flugzeugteilen verwendet werden, vermieden werden.
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Durch eine längsachsenfeste Arretierung des Werkzeugs mittels der Werkzeug-Sicherungseinrichtung und/oder der Auszugs-Sicherungseinrichtung im Hydraulik-Dehnspannfutter kann das Werkzeug auch bei Überlast nicht axial aus dem Hydraulik-Dehnspannfutter herausgezogen werden.
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Vorteilhafterweise kann das wenigstens einen Verbindungselement in eine stirnseitige Verbindungsöffnung der Spannhülse angeordnet, insbesondere eingesteckt, werden. Das wenigstens eine Verbindungselement kann so einfach platzsparend in der Spannhülse fixiert oder befestigt werden. Die Verbindungsöffnung kann vorteilhafterweise in/mit dem wenigstens einen Halteabschnitt realisiert sein. Alternativ kann das wenigstens eine Verbindungselement auf einer Stirnseite der Spannhülse angeordnet, insbesondere aufgesteckt, sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Spannhülse wenigstens einen Teil einer insbesondere lösbaren Auszugs-Sicherungseinrichtung aufweisen zur Begrenzung einer längsaxialen Bewegung des Verbindungselements relativ zur Spannhülse zumindest in einem nicht aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters. Auf diese Weise kann das Verbindungselement einfach an der Spannhülse gehalten werden. So kann das Verbindungselement einfach vormontiert werden. Die Spannhülse kann mit dem vormontierten Verbindungselement und dem vormontierten Werkzeug in das Hydraulik-Dehnspannfutter eingesetzt werden. Die wenigstens eine Auszugs-Sicherungseinrichtung kann vorteilhafterweise formschlüssig wirken.
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Die wenigstens eine Auszugs-Sicherungseinrichtung kann vorteilhafterweise wenigstens ein Auszugs-Sicherungsmittel, insbesondere einen Auszugs-Sicherungsstift, aufweisen. Der wenigstens eine Auszugs-Sicherungsstift kann vorteilhafterweise in wenigstens einer Verbindungs-Stiftaufnahme der Spannhülse herausnehmbar angeordnet sein. Eine gedachte Achse der wenigstens einen Verbindungs-Stiftaufnahme kann sich vorteilhafterweise schräg zur Hülsenachse und/oder zur Spannfutterachse erstrecken. Die Achse der wenigstens einen Verbindungs-Stiftaufnahme kann vorteilhafterweise exzentrisch zur Hülsenachse angeordnet sein. Die Achse der Verbindungs-Stiftaufnahme kann sich axial zu einer gedachten, die Hülsenachse nicht schneidenden Sekanten der Spannhülse, erstrecken. Das wenigstens eine Auszugs-Sicherungsmittel kann vorteilhafterweise mit wenigstens einem Auszugs-Sicherungsgegenelement auf Seiten des Verbindungselements sichernd zusammenwirken. Das wenigstens eine Auszugs-Sicherungsgegenelement kann vorteilhafterweise wenigstens eine Aussparung in einer Umfangsseite des Verbindungselements aufweisen oder durch diese wenigstens mitgebildet sein. Eine Ausdehnung der wenigstens einen Aussparung axial zu einer Werkzeugachse kann vorteilhafterweise größer sein als eine Ausdehnung axial zur Hülsenachse des wenigstens einen montierten Auszugs-Sicherungsmittels. Die Bewegungsfreiheit des Verbindungselements kann mit der Auszugs-Sicherungseinrichtung in axialer Richtung entsprechend lagetolerant eingeschränkt sein.
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Die wenigstens eine Aussparung kann sich vorteilhafterweise wenigstens abschnittsweise bezüglich einer Achse des Verbindungselements umfangsmäßig ringförmig wenigstens teilumfänglich, insbesondere umfangsmäßig zusammenhängend, erstrecken.
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Durch die bezüglich der Achse des Verbindungselements umfangsmäßige Erstreckung des Auszugs-Sicherungsgegenelements kann eine entsprechend große Bewegungsfreiheit des Verbindungselements relativ zur Spannhülse in Umfangsrichtung erreicht werden. Auf diese Weise kann das Verbindungselement je nach umfangsmäßiger Ausdehnung der Aussparung entsprechend weit relativ zur Spannhülse, insbesondere um die Hülsenachse, gedreht werden. So können nach der Fixierung des Verbindungselements die Spannhülse und das Werkzeug in dem Hydraulik-Dehnspannfutter gedreht und in Drehrichtung positioniert werden.
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Durch Kombination der in Umfangsrichtung beweglichen und in axialer Richtung gegebenenfalls lagetoleranten unbeweglichen Sicherung des Verbindungselements gegenüber der Spannhülse mittels der wenigstens einen Auszugs-Sicherungseinrichtung kann das Werkzeug relativ zum Hydraulik-Dehnspannfutter insbesondere auch im nicht aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters in Umfangsrichtung und gegebenenfalls in Grenzen in axialer Richtung beweglich sein. Im aktivierten Zustand des Hydraulik-Dehnspannfutters kann auch bei einer Überschreitung eines Maximaldrehmomentes eine in der Regel unerwünschte Achsverdrehung des Werkzeugs mitsamt der Spannhülse im Hydraulik-Dehnspannfutter vorkommen. Insbesondere wegen der Werkzeug-Sicherungseinrichtung kann das Werkzeug dabei nicht herausfallen.
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Im Übrigen gelten die oben erläuterten Vorteile und Merkmale der Werkzeug-Sicherungseinrichtung für die Auszugs-Sicherungseinrichtung und deren Vorteile und Merkmale entsprechend und umgekehrt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das wenigstens eine Verbindungselement mittels einer Dreh-/Steckverbindung mit wenigstens einem entsprechenden Gegen-Verbindungselement des Hydraulik-Dehnspannfutters lösbar verbindbar sein. Bevorzugt kann eine längsaxiale Einstellbarkeit des Verbindungselements gegenüber dem Verbindungs-Sicherungsgegenelement bereitgestellt werden. Eine Dreh-/Steckverbindung kann einfach realisiert werden. Vorteilhafterweise kann eine Dreh-/Steckachse parallel oder koaxial zur Einbaurichtung der Spannhülse in die Dehnkammer verlaufen. So kann die Dreh-/Steckverbindung beim Einbau der Spannhülse einfach geschlossen werden. Vorteilhafterweise kann die Dreh-/Steckverbindung des Verbindungselements von außerhalb der Dehnkammer betätigt werden. So kann die Dreh-/Steckverbindung bei eingebauter Spannhülse einfach geöffnet oder geschlossen werden.
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Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Verbindungselement mittels einer Schraubverbindung oder einer bajonettartigen Verbindung mit dem wenigstens einen Gegen-Verbindungselement verbindbar sein. Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Verbindungselement ein Innengewinde oder ein Außengewinde aufweisen, welches mit einem entsprechenden Außengewinde/Innengewinde des Gegen-Verbindungselements verschraubt werden kann. Mit einer Schraubverbindung kann eine längsaxiale Einstellbarkeit erreicht werden, so dass eine Eintauchtiefe der Spannhülse und damit des Werkzeugs in die Dehnkammer präzise eingestellt werden kann. So kann die Eintauchtiefe justiert werden, insbesondere wenn sich die Länge des Werkzeugs aufgrund von Abnutzung oder einem Nachschleifen ändert.
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In diesem Ausführungsbeispiel kann vorteilhafterweise das Verbindungselement ein Gewindebolzen sein, der in eine axiale Gewindebohrung am rückwärtigen Ende des Hydraulik-Dehnspannfutter als Verbindungs-Sicherungsgegenelement einschraubbar ist. Dabei kann das Verbindungselement beispielsweise eine Ringnut als Auszugs-Sicherungselement umfassen, wobei mittels eines Auszugs-Sicherungsstifts, der durch zumindest eine im wesentlichen tangentiale Ausnehmung eines Querschnittsprofils der Spannhülse und durch die Ringnut eine längsaxialen Beweglichkeit der Spannhülse im Hydraulik-Dehnspannfutter arretiert werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann bezüglich der Hülsenachse axial zwischen dem wenigstens einen Verbindungselement und dem Werkzeug, insbesondere dem freien Ende des Werkzeugschaftes, wenigstens ein Vorspannelement angeordnet sein, insbesondere eine Spiral- oder Tellerfeder angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Werkzeug in der Spannhülse in axialer Richtung vorgespannt werden. Mit dem wenigsten einen Vorspannelement kann eine Einbautoleranz, welche insbesondere durch entsprechende Toleranzen der Werkzeug-Sicherungseinrichtung und/oder der Verbindung-/Sicherungseinrichtung, mit gebildet werden kann, kompensiert werden. Das wenigstens eine Vorspannelement kann vorteilhafterweise elastisch, insbesondere federelastisch, sein. Das wenigstens eine Vorspannelement kann vorteilhafterweise eine Feder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, aufweisen oder sein. Das wenigstens eine Vorspannelement kann eine definierte Längsaxiallage des Werkzeugs in der Spannhülse vor dem Einspannen im Hydraulik-Dehnspannfutter vorgegeben. Dadurch kann exakt die relative Lage des Werkzeugs in der Spannhülse eingestellt werden. So kann eine Eintauchtiefe des Werkzeugs exakt ermittelt werden.
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Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich untereinander kombiniert werden, wobei sich weitere vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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ZEICHNUNGEN
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der vorliegenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung einer Hydraulik-Dehnspannvorrichtung für einen Bohrer, mit einem Hydraulik-Dehnspannfutter und einer Spannhülse für den Bohrer, wobei das Hydraulik-Dehnspannfutter in einem Längsschnitt gezeigt ist;
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2 eine Explosionsdarstellung der Spannhülse und des Bohrers der Hydraulik-Dehnspannvorrichtung aus der 1;
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3 die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung aus der 1, wobei der Bohrer in der Spannhülse vormontiert ist;
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4 die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung aus den 1 und 3 in montiertem Zustand mit eingebautem Bohrer;
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5 die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung aus der 4 mit eingebautem Bohrer, wobei das Hydraulik-Dehnspannfutter in einer anderen Schnittebene geschnitten ist.
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In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In den 1 bis 5 ist eine Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 für einen Bohrer 12 in unterschiedlichen Montagephasen gezeigt. Die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 dient der Aufnahme des Bohrers 12. Sie kann an einer hier nicht gezeigten Werkzeugmaschine an einer Spindel lösbar befestigt werden, mit der der Bohrer 12 angetrieben werden soll.
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Die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 umfasst eine Spannhülse 14, in der der Bohrer 12 gehalten werden kann. Ferner umfasst die Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 ein Hydraulik-Dehnspannfutter 16, in welchem die Spannhülse 14 mit dem Bohrer 12 gehalten und eingespannt werden kann. In den 1 bis 5 ist das Hydraulik-Dehnspannfutter 16 jeweils in einem Längsschnitt gezeigt. Die anderen Bauteile der Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 sind entsprechend in einer längsseitigen Ansicht gezeigt.
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Im montierten Zustand, welcher in den 4 und 5 gezeigt ist, verlaufen eine Bohrerachse des Bohrers 12, eine Hülsenachse der Spannhülse 14 und eine Spannfutterachse des Hydraulik-Dehnspannfutters 16 koaxial zu einer Achse 18. Ferner verlaufen die Einbaurichtungen des Bohrers 12 in die Spannhülse 14 und der Spannhülse 14 in das Hydraulik-Dehnspannfutter 16 koaxial zur Achse 18. Wenn im Folgenden von „radial“, „axial“, „umfangsmäßig“, „koaxial“ oder dergleichen die Rede ist, so bezieht sich dies, sofern nicht anders erwähnt, auf die Achse 18. Je nach Zusammenhang ist damit die Hülsenachse, die Bohrerachse und/oder die Spannfutterachse gemeint.
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Das Hydraulik-Dehnspannfutter 16 umfasst eine zylindrische koaxiale Dehnkammer 20, welche auf einer Stirnseite eine koaxiale Einbauöffnung 22 für die Spannhülse 14 aufweist. Auf der anderen Stirnseite weist das Hydraulik-Dehnspannfutter 16 eine durchgängige koaxiale Gewindebohrung 24 mit einem Innengewinde auf zur Aufnahme eines Außengewindes eines Verbindungsbolzens 26 zur Verbindung der Spannhülse 14 mit dem Hydraulik-Dehnspannfutter 16. Die Dehnkammer 20 wird umfangsmäßig von einer Umfangsdehnwand 28 umgeben. Die Umfangsdehnwand 28 ist einstückig an dem Hydraulik-Dehnspannfutter 16 realisiert. Die Umfangsdehnwand 28 ist in radialer Richtung dehnbar und kann so den Durchmesser der Druckkammer 30 entsprechend verringern. Die Umfangsdehnwand 28 ist radial außen von einer angrenzenden Druckkammer 30 für Hydrauliköl umgeben. Die Druckkammer 30 ist über hier nicht weiter interessierenden Ölkanälen mit einem Drucksystem verbunden. Das Drucksystem weist eine in den 1 und 5 nicht gezeigte Spannschraube in einer Umfangsseite des Hydraulik-Dehnspannfutters 16 auf. Mit der Spannschraube kann durch entsprechendes Einschrauben das Hydrauliköl in der Druckkammer 30 mit einem Druck beaufschlagt werden, um die Umfangsdehnwand 28 zu dehnen.
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Die Spannhülse 14 ist kreiszylindrisch. Sie ist an beiden Stirnseiten offen. Auf ihrer im eingebauten Zustand der Gewindebohrung 24 zugewandten Stirnseite weist die Spannhülse 14 einen Halteabschnitt 32 für den Verbindungsbolzen 26 auf. In dem Halteabschnitt 32 ist radial außen eine koaxiale, umfangsmäßig zusammenhängende Ringnut angeordnet. Auf gegenüberliegenden Umfangsseiten der Spannhülse 14 erstrecken sich jeweils eine Verbindungs-Stiftaufnahme 34 einer Auszugs-Sicherungseinrichtung 36 durch die Ringnut. Die Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 verlaufen jeweils zylindrisch gerade. Gedachte Achsen der Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 erstrecken sich jeweils axial zu einer jeweiligen gedachten, die Hülsenachse nicht schneidenden Sekante der Spannhülse 14. Die Achsen der Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 verlaufen parallel zueinander. Die Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 durchqueren dabei einen jeweiligen Randbereich eines Innenraums der Spannhülse 14. Die Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 dienen der Aufnahme jeweils eines Auszugs-Sicherungsstifts 38 der Auszugs-Sicherungseinrichtung 36, von denen einer beispielhaft in der 2 gezeigt ist.
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Die Spannhülse 14 weist vier Dehnungsspalte 40 auf, die sich jeweils parallel zur Hülsenachse erstrecken. Die Dehnungsspalte 40 sind umfangsmäßig gleichmäßig verteilt angeordnet. Sie beginnen jeweils neben dem Halteabschnitt 32 und erstrecken sich zur gegenüberliegenden Stirnseite der Spannhülse 14, wo sie jeweils offen sind. Die Dehnungsspalte 40 trennen die Spannhülse 14 in dem Abschnitt außerhalb des Halteabschnitts 32 in insgesamt vier gleiche Hülsensektoren 42. Die Hülsensektoren 42 sind im Rahmen der Elastizität der Spannhülse 14 relativ zueinander radial bewegbar. Die Spannhülse 14 ist so im Bereich der Hülsensektoren 42 zusammenpressbar.
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Axial etwa mittig weist die Spannhülse 14 ferner eine Werkzeug-Stiftaufnahme 44 einer Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46 auf. Die Werkzeug-Stiftaufnahme 44 dient der Aufnahme eines Werkzeug-Sicherungsstifts 48, welcher in der 2 gezeigt ist. Die Achse der Werkzeug-Stiftaufnahme 44 erstreckt sich axial zu einer gedachten, die Hülsenachse nicht schneidenden Sekanten der Spannhülse 14. Sie durchquert dabei, ähnlich wie die Verbindungs-Stiftaufnahme 34, den Innenraum der Spannhülse 14. Die Werkzeug-Stiftaufnahme 44 erstreckt sich quer über einen der Dehnungsspalte 14 durch zwei benachbarte Hülsensektoren 42. Die Werkzeug-Stiftaufnahme 44 weist an der radial äußeren Umfangsseite der Spannhülse 14 zwei Öffnungen auf. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich die Werkzeug-Stiftaufnahme 44 und eine der Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 auf derselben Umfangsseite der Spannhülse 40.
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Auf ihrer dem Halteabschnitt 32 axial abgewandten Stirnseite weist die Spannhülse 14 an ihrer radial äußeren Umfangsseite zusätzlich einen Kragen 50 auf, mit welchem ein Einstecken der Spannhülse 14 in die Dehnkammer 20 in axialer Richtung begrenzt wird. Der Kragen 50 ist durch die Dehnungsspalte 40 jeweils unterbrochen. An der radial äußeren Umfangsseite des Verbindungsbolzens 26 befindet sich das Außengewinde. Auf seiner der Spannhülse 14 zugewandten Seite verfügt der Verbindungsbolzen 26 an der radial äußeren Umfangsseite über ein Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 in Form einer umfangsmäßigen, zusammenhängenden Ringnut. Das Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 ist Teil der Auszugs-Sicherungseinrichtung 36. Das Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 dient der Aufnahme des Auszugs-Sicherungsstifts 38 bei aktivierter Auszugs-Sicherungseinrichtung 36. Eine axiale Ausdehnung des Auszugs-Sicherungsgegenelements 52 ist größer als eine Dicke des Auszugs-Sicherungsstifts 38, also dessen bezüglich der Achse 18 axialen Ausdehnung in eingebautem Zustand. Ein Außendurchmesser des Verbindungsbolzens 26 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Spannhülse 14 im Bereich des Halteabschnitts 32.
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Der Bohrer 12 weist einen kreiszylindrischen Bohrerschaft 54 auf. Der Außendurchmesser des Bohrerschafts 54 entspricht etwa dem Innendurchmesser der Spannhülse 14 im Bereich der Hülsensektoren 42. Der Bohrerschaft 54 weist an einer radial äußeren Umfangsseite ein Werkzeug-Sicherungsgegenelement 56 der Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46 auf. Bei dem Werkzeug-Sicherungsgegenelement 56 handelt es sich um eine Aussparung mit einer bezüglich der Bohrerachse achsparallelen Fläche. Eine Ausdehnung der Aussparung des Werkzeug-Sicherungsgegenelements 56 axial zur Bohrerachse ist größer als ein Durchmesser des Werkzeug-Sicherungsstifts 48. Der Durchmesser des Werkzeug-Sicherungsstifts 48 definiert im eingebauten Zustand seine Ausdehnung in axialer Richtung.
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Ferner ist optional ein Vorspannelement 58 in Form einer in der 2 gezeigten Schraubendruckfeder vorgesehen, welche bei vormontierter Spannhülse 14 axial zwischen dem Verbindungsbolzen 26 und dem Bohrerschaft 54 angeordnet werden kann. Mit dem Vorspannelement 58 wird der Bohrer 12 in axialer Richtung gegen einen durch die Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46 gebildeten Anschlag gedrückt.
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Zum Einbau wird der Bohrer 12 mit dem Bohrerschaft 54 voran von der dem Halteabschnitt 32 abgewandten Seite axial in den Innenraum der Spannhülse 14 gesteckt. Der Bohrer 12 wird so um die Bohrerachse gedreht, dass das Werkzeug-Sicherungsgegenelement 56 mit der Werkzeug-Stiftaufnahme 44 fluchtet. Anschließend wird der Werkzeug-Sicherungsstift 48 von außen in die Werkzeug-Stiftaufnahme 44 gesteckt. Der Werkzeug-Sicherungsstift 48 erstreckt sich dabei durch das Werkzeug-Sicherungsgegenelement 56. Der Bohrer 12 ist so in der Spannhülse 14 verdrehsicher und in axialer Richtung innerhalb der Grenzen des Werkzeug-Sicherungsgegenelements 56 beweglich vormontiert und gehalten.
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Anschließend wird unter Zwischenlage des Vorspannelements 58 der Verbindungsbolzen 26 mit seinem das Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 tragenden Bereich voran in den Halteabschnitt 32 der Spannhülse 14 gesteckt, sodass die Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 mit dem Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 fluchten. Die Auszugs-Sicherungsstifte 38 werden von außen in die Verbindungs-Stiftaufnahmen 34 gesteckt. Sie erstrecken sich in der Ringnut des Auszugs-Sicherungsgegenelements 52. Der Verbindungsbolzen 26 ist bei gesicherter Auszugs-Sicherungseinrichtung 36 relativ zur Spannhülse 14 um die Hülsenachse drehbar und in axialer Richtung innerhalb der Toleranzgrenzen, welche durch die Auszugs-Sicherungsstifte 38 und das Auszugs-Sicherungsgegenelement 52 vorgegeben werden, beweglich. Das Vorspannelement 58 drückt den Bohrer 12 von dem Verbindungsbolzen 26 axial weg gegen die Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46.
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Die Spannhülse 14 wird mit dem Verbindungsbolzen 26 voran in axialer Richtung in die Einbauöffnung 22 der Dehnkammer 20 des Hydraulik-Dehnspannfutters 16 gesteckt. Sobald das Außengewinde des Verbindungsbolzens 26 im Bereich der Gewindebohrung 24 anschlägt, wird der Verbindungsbolzen 26 in die Gewindebohrung 24 eingeschraubt. Die Spannhülse 14 mit dem Bohrer 12 sind in dem Hydraulik-Dehnspannfutter 16 in axialer Richtung fixiert. Die Spannhülse 14 kann relativ zu dem Verbindungsbolzen 26 in der Dehnkammer 20 umfangsmäßig gedreht werden. Die Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46 wirkt als Zugsicherung für den Bohrer 12.
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Zum Festspannen des Bohrers 12 und der Spannhülse 14 wird die Druckkammer 30 mit dem Drucksystem mittels dem Hydrauliköl mit einem Druck beaufschlagt. Die Umfangsdehnwand 28 dehnt sich nach radial innen, presst von außen gegen die Hülsensektoren 42 der Spannhülse 14, welche sich nach radial innen biegen und damit den Bohrerschaft 54 fest einspannen.
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Falls bei einem Betrieb der Hydraulik-Dehnspannvorrichtung 10 in der Werkzeugmaschine der Kraftschluss mittels des Hydraulik-Dehnspannfutters 16 nicht ausreichen sollte, wird der Bohrer 12 mittels der Werkzeug-Sicherungseinrichtung 46 formschlüssig verdrehsicher und längsaxial arretiert in der Spannhülse 14 gehalten. Die Spannhülse 14 kann sich innerhalb der Dehnkammer 20 relativ zum Hydraulik-Dehnspannfutter 16 drehen. Die Auszugs-Sicherungseinrichtung 36, die den Bohrer 12 im Hydraulik-Dehnspannfutter 16 arretiert, definiert eine rotationsfeste Lage des Bohrers 12 in der Spannhülse 14. Somit kann sich lediglich die Spannhülse 14 gegenüber dem Hydraulik-Dehnspannfutter 16 verdrehen. Bei einem unerwünschten Überschreiten eines maximalen Drehmomentes beim Bohren kann sich zwar die Spannhülse 14 im Hydraulik-Dehnspannfutter 16 verdrehen, ist aber längsaxial arretiert und kann nicht herausgezogen werden. Die Außenfläche des Bohrerschafts 54 kann sich jedoch nicht gegenüber der Spannhülse 14 verdrehen. Die Spannhülse 14 kann als Verschleißteil bei einer Drehmoment-Überlast wirken. Der Bohrer 12, welcher teurer sein kann, wird geschützt. Verkürzt sich der Bohrer 12 beispielsweise durch Abrieb und/oder Nachschleifen, kann durch Einschrauben oder Ausschrauben des Verbindungsbolzens 26 im Hydraulik-Dehnspannfutter 16 die Eintauchtiefe des Bohrers 12 nachjustiert werden. Der Verbindungsbolzen 26 kann im Hydraulik-Dehnspannfutter 16 entsprechend verschraubt werden, um die axiale Position des Bohrers 12 zu definieren. Auf diese Weise können die Standzeit, die Lebensdauer, ein Ausschuss bei der Verwendung des Bohrers 12 und/oder die Kosten verringert werden. Ein ungewolltes Lösen und Herausfallen des Werkzeugs aus dem Spannfutter ist nicht möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hydraulik-Dehnspannvorrichtung
- 12
- Bohrer
- 14
- Spannhülse
- 16
- Hydraulik-Dehnspannfutter
- 18
- Achse
- 20
- Dehnkammer
- 22
- Einbauöffnung
- 24
- Gewindebohrung
- 26
- Verbindungselement
- 28
- Umfangsdehnwand
- 30
- Druckkammer
- 32
- Halteabschnitt
- 34
- Verbindungs-Stiftaufnahme
- 36
- Verbindungs-Sicherungseinrichtung
- 38
- Verbindungs-Sicherungsstift
- 40
- Dehnungsspalte
- 42
- Hülsensektoren
- 44
- Werkzeug-Stiftaufnahme
- 46
- Werkzeug-Sicherungseinrichtung
- 48
- Werkzeug-Sicherungsstift
- 50
- Kragen
- 52
- Verbindungs-Sicherungsgegenelement
- 54
- Werkzeugschaft
- 56
- Werkzeug-Sicherungsgegenelement
- 58
- Vorspannelement
