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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dehnspannfutter zum Einspannen eines Werkzeugs und ein Verfahren zum Herstellen eines Dehnspannfutters.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Stand der Technik sind Hydrodehnspannfutter bekannt. Hydrodehnspannfutter weisen eine Dehnbuchse auf, die zum Einspannen eines Werkzeugs in das Werkzeugfutter vorgesehen ist. Hierzu wird in die Dehnbuchse ein Fluid eingeleitet, wodurch sich Kammern bzw. Leitungen auffüllen und ausdehnen. Durch diese Ausdehnung dieser Kammern bzw. Leitungen ergibt sich das Einspannen eines in das Werkzeugfutter eingebrachten Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers. Durch das Ablassen des Fluids aus der Dehnbuchse erfolgt ein Ausspannen des Werkzeugs.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zum Erstellen von geometrischen Formen kann mittlerweile die 3D-Druck-Technik genutzt werden. Die 3D-Druck-Technik weist insbesondere den Vorteil auf, dass beliebige, auch sehr komplizierte, Geometrien erstellt werden können. Geometrien, die bislang fertigungstechnisch schwierig bzw. unmöglich waren herzustellen, sind durch die 3D-Druck-Technik nahezu problemlos herstellbar.
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Hydrodehnspannfutter bzw. Hydraulik-Dehnspannfutter spannen ein Werkzeug dadurch ein, dass sich eine Kammer oder eine Leitung nach innen wölbt und dadurch das Werkzeug verspannt. Die Ausbildung der Kammer bzw. der Leitung stellt mit der bisherigen Fertigungstechnik eine hohe Herausforderung dar, da die Kammer bzw. die Leitung im Inneren des Werkzeugfutters angeordnet ist. Dementsprechend werden bislang nur einfache Geometrien verwirklicht. Es wäre wünschenswert, möglichst viele Kammern anzuordnen, um eine Mehrpunkt- bzw. Mehrflächeneinspannung erzielen zu können. Auch eine Rundum-Ausbildung der Kammer, insbesondere eine zylindrische Ausbildung der Kammer, wäre vorteilhaft beim Einspannen eines Werkzeugs. Hierdurch müsste eine Vielzahl an rundumlaufenden, zylindrisch ausgebildeten Kammern erzeugt werden, die innerhalb des Werkzeugfutters angeordnet sind. Der Fertigungsaufwand wäre für eine Serienfertigung zu hoch, um eine kostengünstige Produktion sicherzustellen.
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Eine Aufgabe ist daher, ein Dehnspannfutter zur Verfügung zu stellen, das eine Vielzahl bzw. vorteilhafte Ausbildung einer Kammer zur Verspannung zur Verfügung stellt, wobei eine kostengünstige Herstellung sichergestellt werden soll.
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Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Dehnspannfutter zum Einspannen eines Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers, zur Verfügung gestellt, umfassend: eine Kammer zur Aufnahme eines Fluids, wobei die Kammer durch die Aufnahme des Fluids auswölbbar ist und einen Kanal zur Zuleitung des Fluids zur Kammer, wobei die Kammer zum Einspannen des Werkzeugs geeignet ist.
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Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Dehnspannfutters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Verfügung gestellt, wobei die Herstellung zumindest eines Teils des Dehnspannfutters durch 3D-Druck erfolgt.
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Durch die Verwendung des 3D-Drucks können beliebig komplizierte Geometrien von Kammern bzw. Kanälen hergestellt werden, die ein bestmögliches Einspannen eines eingesetzten Werkzeugs sicherstellen.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei der Kanal nicht zum Einspannen des Werkzeugs geeignet ist.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei die Kammer rundumlaufend, insbesondere entlang eines Umfangs des Dehnspannfutters, insbesondere zylindrisch, ausgebildet ist und/oder wobei der Kanal axial, d.h. parallel zur Längsachse des Dehnspannfutters, angeordnet ist.
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Durch die rundumlaufende Ausbildung der sich auswölbenden Kammer im Einspannprozess kann ein rundumwirkendes Einspannen eines eingesetzten Werkzeugs erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei das Dehnspannfutter 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder beliebig viele Kammern aufweist und/oder wobei das Dehnspannfutter 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 oder beliebig viele Kanäle aufweist.
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Durch die Anordnung sehr vieler Kammern und Kanäle, was einer sehr komplizierten Geometrie entspricht, kann ein besonders sicheres Einspannen erzielt werden. Durch 3D-Druck kann eine derartige Geometrie erreicht werden.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei das Dehnspannfutter einen vorderen Teil mit einer Dehnbuchse und einen hinteren Teil, insbesondere mit einem HSK-Anschluss, aufweist, wobei der vordere Teil und/oder der hintere Teil ein 3D-Druck ist.
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Durch die Kombination eines 3D-Drucks mit einer konventionellen Herstelltechnik können sehr komplexe Werkzeuggeometrien kostengünstig hergestellt werden.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei der vordere Teil und/oder der hintere Teil korrespondierende Elemente, insbesondere Stifte und Ausnehmungen, zum Verbinden des vorderen Teils mit dem hinteren Teil aufweist.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei das Dehnspannfutter ein Hydrodehnspannfutter oder ein Hydraulikdehnspannfutter ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Dehnspannfutter zur Verfügung gestellt, wobei eine Dehnbuchse des Dehnspannfutters durch 3D-Druck erzeugt wird.
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Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Hydrodehnspannfutter oder zumindest Teile eines Hydrodehnspannfutters durch 3D-Druck herzustellen. Hierbei können insbesondere komplizierte Geometrien realisiert werden. Ein wichtiger und fertigungstechnisch komplizierter Teil eines Hydrodehnspannfutters ist das Kanal-Kammersystem, das durch ein Fluid zum Einspannen eines eingesetzten Werkzeugs „aufgepumpt“ werden kann. Durch die Verwendung der 3D-Druck-Technik kann eine optimale Gestaltung der Kanäle und der Kammern erzeugt werden. Insbesondere kann eine Vielzahl an Kammern erzeugt werden, wodurch statt bisher nur an einzelnen Punkten eine beliebig hohe Anzahl an Einspannbereichen erzeugt werden können. Das Fluid zum Aufwölben der Kammern kann Öl, Wasser oder eine sonstige geeignete Mischung oder Flüssigkeit sein.
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Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
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1 eine Teillängsschnittdarstellung eines Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters,
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2 eine Querschnittdarstellung durch das Hydrodehnspannfutter bzw. Hydraulik-Dehnspannfutter (C-C),
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3 eine Rückansicht der Dehnspannbuchse (1: Pfeil III),
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4 eine perspektivische Darstellung des Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters,
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5 eine perspektivische Längsschnittdarstellung mit Kammern 5 und Kanälen/Leitungen 6,
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6 eine Längsschnittdarstellung mit Kammern 5 und Kanälen/Leitungen 6,
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7 eine perspektivische Darstellung eines vorderen Teils mit Verbindungsstifte 7 zum Verbinden des vorderen Teils des Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters mit einem hinteren Teil,
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8 in einer Längsschnittdarstellung den vorderen Teil 3 und den hinteren Teil 4 des Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters,
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9 in einer Längsschnittdarstellung den vorderen Teil eines Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters,
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10 einen Teillängsschnitt durch einen vorderen Teil eines Dehnspannfutters mit Kammern 5 für ein Fluid und einem Kanal/Verbindungskanal 6 zwischen den Kammern 5,
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11 einen weiteren Teillängsschnitt durch das Dehnspannfutter, wobei kein Verbindungskanal dargestellt ist,
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12 einen Querschnitt durch das Dehnspannfutter mit der Darstellung der rundumlaufenden, also beispielsweise entlang eines Umfangs des Dehnspannfutters verlaufenden, Kammer 5,
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13 einen weiteren Querschnitt durch das Dehnspannfutter mit der Darstellung von Verbindungskanälen 6,
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14 einen weiteren Querschnitt durch das Dehnspannfutter mit einer Darstellung von Verbindungskanälen 6 und einer Kammer 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt ein Hydrodehnspannfutter mit einer Dehnbuchse 1 in einem vorderen Teil 3 und einem HSK-Anschluss 2 in einem hinteren Teil 4. Der vordere Teil 3 ist in 3D-Druck-Technik hergestellt und der hintere Teil 4 ist in konventioneller Fertigungsweise hergestellt.
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2 zeigt einen Querschnitt durch das Hydrodehnspannfutter bzw. Hydraulik-Dehnspannfutter durch die Zuleitungen des Fluids zur Dehnbuchse.
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3 zeigt die Rückansicht des Dehnspannfutters mit dem HSK-Anschluss 2 (1: Pfeil III).
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4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Hydrodehnspannfutter bzw. das Hydraulik-Dehnspannfutter mit dem vorderen Teil 3, an dem die Dehnbuchse 1 angeordnet ist, und dem hinteren Teil 4 mit insbesondere dem HSK-Anschluss 2.
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5 zeigt eine perspektivische Darstellung des vorderen Teils 3 eines Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters mit einer Dehnbuchse 1, Kammern 5 und Leitungen 6. Die Leitungen 6 können auch als Kanäle oder Verbindungskanäle bezeichnet werden. Die Kammern 5 sind zur Aufnahme eines Fluids, insbesondere Öl oder Wasser, vorgesehen. Durch die Aufnahme des Fluids wölben sich die Kammern 5 auf, wodurch an diesen Stellen der lichte Durchmesser der Dehnbuchse 1 sich verringert. Hierdurch kann ein Einspannen eines eingesetzten Werkzeugs erfolgen. Durch die Anordnung mehrerer Kammern 5 können mehrere Bereiche mit beim Einspannen verringertem lichten Durchmesser erreicht werden, wodurch sich ein flächiges Einspannen des betreffenden Werkzeugs ergibt. Insbesondere im Vergleich mit Hydrodehnspannfutter bzw. Hydraulik-Dehnspannfutter des Stands der Technik, die nur ein Aufwölben des Verbindungskanals 6 erreichen können, ist eine flächige Einspannung erzielbar. Durch eine flächige Einspannung kann eine symmetrische Einspannung sichergestellt werden, wodurch sich ein sehr guter Rundlauf des betreffenden Werkzeugs ergibt. Außerdem kann eine hohe Stabilität erreicht werden, die zu einer hohen Fertigungsgenauigkeit führt. In einer besonderen Ausführungsform können die Kanäle 6 vorteilhafterweise ca. 3 mm breit und ca. 0,7 mm hoch sein. Die Kammern 5, die auch als Druckkammern bezeichnet werden können, können diese Maße aufweisen oder in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform größer dimensioniert sein.
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6 zeigt in einem Längsschnitt die Kammern 5 und Leitungen 6. Eine Zuleitung 8 versorgt die Kammern 5 und die Leitungen 6 mit einem Fluid, beispielsweise Öl oder Wasser.
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7 zeigt den vorderen Teil eines Hydrodehnspannfutters bzw. Hydraulik-Dehnspannfutters mit Verbindungsstiften 7. Die Verbindungsstifte 7 dienen zur Verbindung eines vorderen Teils mit einem hinteren Teil des Dehnspannfutters. Vorteilhafterweise wird nur der vordere Teil als 3D-Druck ausgeführt. Der hintere Teil kann in konventioneller Technik erstellt werden. Hierdurch kann der Teil mit komplizierter Geometrie als 3D-Druck aufgebaut werden. In einer alternativen Ausführung kann das komplette Hydrodehnspannfutter bzw. das komplette Hydraulik-Dehnspannfutter als 3D-Druck erstellt werden.
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8 zeigt in einer Längsschnittdarstellung das Hydrodehnspannfutter bzw. das Hydraulik-Dehnspannfutter mit einem vorderen Teil 3 mit Kammern 5 und Leitungen 6 und den hinteren Teil 4. Zur Zuleitung eines Fluids in die Kammern 5 bzw. Leitungen 6 kann eine weitere Leitung 8 vorgesehen sein.
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9 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines vorderen Teils mit Kammern 5 und Leitungen 6. Der vordere Teil kann Stifte 7 zur Verbindung des vorderen Teils mit dem hinteren Teil aufweisen.
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10 zeigt einen teilweisen Längsschnitt eines vorderen Teils eines Dehnspannfutters, insbesondere eines Hydrodehnspannfutters oder eines Hydraulik-Dehnspannfutters, mit Kammern 5 zur Aufnahme eines Fluids. Durch die Aufnahme des Fluids können die Kammern 5 nach innen, ins Zentrum des Dehnspannfutters gerichtet, ausgewölbt werden, wodurch ein eingesetztes Werkzeug eingespannt werden kann. Ein Kanal 6 verbindet benachbarte Kammern 5, damit sich das Fluid von einer Kammer 5 zur nächsten Kammer 5 ausbreiten kann. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sämtliche Kammern 5 mit Fluid ausgefüllt werden. Die Kammern 5 können rundumlaufend, insbesondere zylindrisch, ausgebildet sein. Die Leitungen/Kanäle/Verbindungskanäle 6 sind insbesondere axial verlaufend und weisen keine rundumlaufende Ausbildung auf.
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11 zeigt einen weiteren Teillängsschnitt des vorderen Teils des Dehnspannfutters, wobei dieser Längsschnitt zum Längsschnitt der 10 radial verschoben ist. Es können die Kammern 5 festgestellt werden. Allerdings sind keine Kanäle dargestellt. Die Kammern 5 weisen eine zylindrische Ausformung auf und werden bei jedem Längsschnitt dargestellt. Im Gegensatz dazu sind die Kanäle 6 axial verlaufend und werden nicht bei jedem Längsschnitt dargestellt. Die Kanäle können um 120° versetzt angeordnet werden, wobei in diesem Fall drei Kanäle auf dem Umfang des Dehnspannfutters angeordnet sind.
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12 zeigt einen Querschnitt durch einen vorderen Teil 3 eines Dehnspannfutters, der durch 3D-Druck hergestellt wurde. Es ist eine Kammer 5 dargestellt, die zylindrisch und rundumlaufend ausgebildet ist. Hierdurch kann die Kammer 5 bei Befüllen durch ein Fluid von allen Seiten ein Einspannen eines in das Dehnspannfutter eingesetzten Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers, gewährleisten.
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13 zeigt einen weiteren Querschnitt durch den vorderen Teil des Dehnspannfutters mit einer Darstellung von Kanälen 6, die axial verlaufend ausgebildet sind. Bei einem entsprechenden Querschnitt werden stets Kanäle 6 dargestellt werden, da diese axial verlaufend sind. Bei einem entsprechenden Längsschnitt durch den durch 3D-Druck erzeugten Teil 3 eines Dehnspannfutters werden stets Kammern 5 dargestellt werden, da diese rundumlaufend sind.
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14 zeigt einen weiteren Querschnitt durch eine Kammer 5 mit Verbindungskanälen 6 eines vorderen Teils 3 eines Dehnspannfutters.
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Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
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Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dehnbuchse
- 2
- HSK-(Hohlschaftkegel)-Verbindung
- 3
- vorderer Teil eines Dehnspannfutters
- 4
- hinterer Teil eines Dehnspannfutters
- 5
- Kammer zur Aufnahme von Fluid
- 6
- Kanal/Verbindungskanal/Leitung zwischen Kammern
- 7
- Verbindungsstifte
- 8
- Zuleitung zu einer Kammer
