DE102016107244B4

DE102016107244B4 - Hydraulic expansion clamping device

Info

Publication number: DE102016107244B4
Application number: DE102016107244.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Retzbach; Nico Cantz
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: DE102016107244A1; WO2017182327A1

Abstract

Hydraulische Dehnspanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) hin offenen zentralen Aufnahme (4) für einen Werkzeugschaft ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (4) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (5) ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung (6) zwischen der Aufnahme (4) und der Druckkammer (5) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (5) elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme (4) eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen der Druckkammer (5) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) liegenden axialen vorderen Endbereich des Grundkörpers (2) eine Ringnut (8) mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche (3) in der Wandung (6) der zentralen Aufnahme (4) ausgebildet ist.Hydraulic expansion clamping device, in particular for fixing a tool on a machine tool, with a base body (2) defining a clamping axis (X), at its front end area a clamping area with a central receptacle (4) open towards the front end face (3) of the base body (2) ) is designed for a tool shank, the receptacle (4) being annularly surrounded by a pressure chamber (5) that can be acted upon by a hydraulic medium, the wall (6) between the receptacle (4) and the pressure chamber (5) being designed in such a way that it is elastically inwardly deformable by an increase in pressure in the pressure chamber (5) in order to positively fix a tool shank inserted into the receptacle (4), characterized in that in a between the pressure chamber (5) and the front face (3) of the Base body (2) lying in the axial front end region of the base body (2) has an annular groove (8) at an axial distance from the front face (3) in the wall extension (6) of the central receptacle (4) is formed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Dehnspanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse definierenden Grundkörper, an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offenen zentralen Aufnahme für einen Werkzeugschaft ausgebildet ist, wobei die Aufnahme von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung zwischen der Aufnahme und der Druckkammer derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren.The present invention relates to a hydraulic expansion clamping device, in particular for fixing a tool on a machine tool, with a base body defining a clamping axis, on the front end area of which a clamping area is formed with a central receptacle for a tool shank open to the front face of the base body, the receptacle is annularly surrounded by a pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium, the wall between the receptacle and the pressure chamber being designed in such a way that it can be elastically deformed inward by an increase in pressure in the pressure chamber in order to positively fix a tool shank inserted into the receptacle.

Derartige hydraulische Dehnspanneinrichtungen - auch Hydro-Dehnspannfutter genannt - sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt (siehe DE 94 11 260 U1 ) und dienen dazu, Werkzeuge an einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine zu fixieren. Die hydraulischen Dehnspanneinrichtungen umfassen gewöhnlich einen Grundkörper, der eine Spann- oder Futterachse definiert, und eine Dehnbüchse, die unter Bildung einer die Dehnbüchse umgebenden und mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist und eine zu der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offene zentrale Aufnahme bildet, in welche ein zu spannender Werkzeugschaft eingeschoben werden kann. Dabei ist die Wandung zwischen der Druckkammer und der Aufnahme derart dünn und elastisch ausgebildet, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren.Such hydraulic expansion clamping devices - also called hydraulic expansion chucks - are known in the prior art in different configurations (see DE 94 11 260 U1 ) and are used to fix tools on a machine spindle of a machine tool. The hydraulic expansion clamping devices usually comprise a base body which defines a clamping or chuck axis, and an expansion sleeve which is inserted into the base body to form a pressure chamber which surrounds the expansion sleeve and can be acted upon by a hydraulic medium, and a central receptacle open to the front face of the base body forms into which a tool shank to be clamped can be inserted. The wall between the pressure chamber and the receptacle is made so thin and elastic that it can be elastically deformed inward by an increase in pressure in the pressure chamber in order to positively fix a tool shank inserted into the receptacle.

Die Aufnahme ist dabei als eine im Wesentlichen zylindrische Bohrung ausgebildet, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zu fixierenden Werkzeugschafts. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Werkzeugschaft einfach in die Aufnahme eingesetzt werden kann und bereits eine geringe elastische Verformung der Wandung ausreicht, um den Werkzeugschaft kraftschlüssig in der Aufnahme zu fixieren.The receptacle is designed as an essentially cylindrical bore, the inner diameter of which is slightly larger than the outer diameter of the tool shank to be fixed. This ensures that the tool shank can easily be inserted into the receptacle and that even a slight elastic deformation of the wall is sufficient to fix the tool shank in the receptacle with a force fit.

Bei den benannten Hydro-Dehnspannfuttern führt das Spannen, d.h. die Druckbeaufschlagung der Druckkammer, zu der gewünschten Verringerung des Durchmessers der Aufnahme nur in dem axialen Abschnitt der Aufnahme, über den sich die Druckkammer erstreckt. Gleichzeitig wird die Aufnahme jedoch durch verschiedene Effekte in dem axial zwischen der Druckkammer und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers gebildeten axialen Endabschnitt trompetenförmig aufgeweitet. Dies führt dazu, dass der zu spannende Werkzeugschaft in diesem vorderen Endabschnitt der Aufnahme über eine Länge von ca. 3 mm bis 10 mm nicht gespannt oder abgestützt wird, was faktisch zu einer ungewollten größeren Ausspannlänge des Werkzeugs führt.In the hydraulic expansion chucks mentioned, the clamping, i.e. the application of pressure to the pressure chamber, leads to the desired reduction in the diameter of the receptacle only in the axial section of the receptacle over which the pressure chamber extends. At the same time, however, the receptacle is widened in the shape of a trumpet due to various effects in the axial end section formed axially between the pressure chamber and the front end face of the base body. This leads to the fact that the tool shank to be clamped is not clamped or supported in this front end section of the receptacle over a length of approx. 3 mm to 10 mm, which in fact leads to an undesired longer unclamping length of the tool.

Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine hydraulische Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass ein Werkzeugschaft auch im vorderen Endabschnitt der Aufnahme zuverlässig gespannt bzw. abgestützt wird.Against this background, the object of the present invention is to design a hydraulic expansion clamping device of the type mentioned at the beginning in such a way that a tool shank is also reliably clamped or supported in the front end section of the receptacle.

Diese Aufgabe ist bei einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in einem zwischen der Druckkammer und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers liegenden axialen vorderen Endbereich des Grundkörpers eine Ringnut mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche in der Wandung der zentralen Aufnahme ausgebildet ist.This object is achieved in a hydraulic expansion clamping device of the type mentioned in that an annular groove is formed in the wall of the central receptacle at an axial distance from the front end face in an axial front end region of the base body located between the pressure chamber and the front end face of the base body.

Erfindungsgemäß ist also in dem axial vorderen Endabschnitt des Grundkörpers zwischen der Druckkammer und der vorderen Stirnfläche eine Ringnut vorgesehen, durch welche die zylindrische Wandung der Aufnahme unterbrochen wird. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Unterbrechung der Effekt einer trompetenförmigen Aufweitung der Aufnahme in diesem Bereich vermieden oder einer solchen Aufweitung zumindest entgegengewirkt werden kann. Durch die Ringnut wird nämlich der vordere Endabschnitt des Grundkörpers im Bereich der Aufnahme von Dehnungseffekten, die während des Spannvorgangs auftreten, entkoppelt. Hierdurch wird der Aufdehnungseffekt in dem vorderen Endabschnitt deutlich reduziert mit der Folge, dass ein gespannter Werkzeugschaft bei etwaigen radialen Auslenkungen früh abgestützt wird. Im Ergebnis wird eine zufriedenstellende Spannung/Abstützung eines Werkzeugschaftes auch am vorderen Ende des Grundkörpers und insbesondere unmittelbar im Bereich der vorderen Stirnfläche erreicht. Dies gilt insbesondere, wenn die Ringnut sich radial nach außen in den Bereich der Druckkammer oder sogar darüber hinaus erstreckt.According to the invention, an annular groove is provided in the axially front end portion of the base body between the pressure chamber and the front face, through which the cylindrical wall of the receptacle is interrupted. It has been shown that this interruption can avoid the effect of a trumpet-shaped widening of the receptacle in this area or at least counteract such widening. The annular groove decouples the front end section of the base body in the area where it is received from expansion effects that occur during the clamping process. This significantly reduces the expansion effect in the front end section, with the result that a clamped tool shank is supported early in the event of any radial deflections. As a result, a satisfactory tension / support of a tool shank is also achieved at the front end of the base body and in particular directly in the area of the front end face. This is particularly true when the annular groove extends radially outward into the area of the pressure chamber or even beyond it.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme in einem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers, welcher sich zwischen der Ringnut und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers erstreckt, von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren sekundären Druckkammer ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung zwischen der Aufnahme und der sekundären Druckkammer derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der sekundären Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt zu fixieren.According to one embodiment of the invention it is provided that the receptacle in an axial front end portion of the base body, which extends between the annular groove and the front face of the base body, is surrounded by a secondary pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium, the wall between the receptacle and the secondary pressure chamber is configured to be elastically inwardly deformable by an increase in pressure in the secondary pressure chamber to fix a tool shank inserted into the receptacle in the front end portion.

Mit anderen Worten ist eine sekundäre Druckkammer innerhalb des durch die Ringnut entkoppelten vorderen Endabschnitts der Drehspanneinrichtung vorgesehen, über welche ein Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt aktiv gespannt werden kann.In other words, a secondary pressure chamber is provided within the front end section of the rotary clamping device, which is decoupled by the annular groove and via which a tool shank can be actively clamped in the front end section.

Grundsätzlich können die Druck-, und die sekundäre Druckkammer unabhängig voneinander mit einem Druck beaufschlagt werden.In principle, pressure can be applied to the pressure chamber and the secondary pressure chamber independently of one another.

Zweckmäßigerweise sind die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer jedoch miteinander in der Weise gekoppelt, dass in ihnen der gleiche Druck vorherrscht, wobei die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer insbesondere miteinander durch wenigstens einen Verbindungskanal miteinander verbunden und/oder an eine gemeinsame Hydraulikmittelleitung angeschlossen sind. Unter Verbindungskanälen werden hierbei singuläre Kanäle verstanden, die sich nur über einen geringen Umfangsbereich der Aufnahme erstrecken und/oder die so ausgebildet sind, dass im Bereich der Verbindungskanäle durch den in diesem vorherrschenden Druck eine elastische Verformung, die zum Spannen des Werkzeugschaftes beitragen könnte, nicht stattfindet. Mit anderen Worten findet eine elastische Verformung zur Herbeiführung einer Spannwirkung nur im Bereich der Druckkammer und der sekundären Druckkammer statt, nicht jedoch in dem dazwischen liegenden Bereich.However, the pressure chamber and the secondary pressure chamber are expediently coupled to one another in such a way that the same pressure prevails in them, the pressure chamber and the secondary pressure chamber in particular being connected to one another by at least one connecting channel and / or being connected to a common hydraulic medium line. Connection channels are understood here to be singular channels that extend only over a small circumferential area of the receptacle and / or that are designed so that in the area of the connection channels, the pressure prevailing in them does not cause an elastic deformation that could contribute to tensioning the tool shank takes place. In other words, elastic deformation to bring about a tensioning effect takes place only in the area of the pressure chamber and the secondary pressure chamber, but not in the area in between.

In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Grundkörper ein Hydraulikmittelleitungsabschnitt ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers und der Druckkammer erstreckt und insbesondere in den hinteren axialen Endbereichsabschnitt der Druckkammer mündet, und ein weiterer Hydraulikmittelleitungsabschnitt ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers und der sekundären Druckkammer erstreckt und insbesondere in deren hinteren axialen Endbereichen mündet, und dass die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Hydraulikmittelleitung, die Druckkammer, den Verbindungskanal und die sekundäre Druckkammer durch ein Fluid zu spülen, beispielsweise um Partikel zu entfernen, die sich insbesondere in der Druckkammer und der sekundären Druckkammer im Falle einer Herstellung durch generative Fertigungsverfahren sammeln können.In a further refinement of this embodiment it can be provided that a hydraulic medium line section is formed in the base body, which extends between the outer surface of the base body and the pressure chamber and in particular opens into the rear axial end region section of the pressure chamber, and another hydraulic medium line section is formed which extends between the outer surface of the base body and the secondary pressure chamber extends and in particular opens into their rear axial end regions, and that the pressure chamber and the secondary pressure chamber are connected to one another by a connecting channel. This configuration makes it possible to flush the hydraulic medium line, the pressure chamber, the connecting channel and the secondary pressure chamber with a fluid, for example to remove particles that can collect in the pressure chamber and the secondary pressure chamber in the case of manufacture using additive manufacturing processes.

Zweckmäßigerweise ist die Aufnahme im Bereich des vorderen Endabschnitts in geeigneter Weise segmentiert, um hier eine erneute Ausbildung einer trompetenförmigen Aufweitung während des Spannvorgangs zu vermeiden. Auf diese Weise kann der Werkzeugschaft bis an die Futterstirnseite aktiv gespannt werden. Beispielsweise kann die Wandung der Aufnahme in ihrem axial zwischen der Ringnut und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers gelegenen vorderen Endabschnitt durch radiale Ausnehmungen, insbesondere radiale Schlitze unterbrochen sein, die sich zweckmäßigerweise über die gesamte axiale Länge zwischen der vorderen Stirnfläche des Grundköpers und der Ringnut erstrecken. Dabei sind die radialen Schlitze bevorzugt gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme verteilt angeordnet. Die Schlitze können sich auch über die Ringnut hinaus nach hinten und insbesondere bis zum hinteren Ende der Druckkammer erstrecken.The receptacle is expediently segmented in a suitable manner in the area of the front end section in order to avoid a new formation of a trumpet-shaped widening during the clamping process. In this way, the tool shank can be actively clamped right up to the face of the chuck. For example, the wall of the receptacle can be interrupted in its front end section located axially between the annular groove and the front face of the base body by radial recesses, in particular radial slots, which expediently extend over the entire axial length between the front face of the base body and the annular groove. The radial slots are preferably arranged distributed uniformly along the circumference of the receptacle. The slots can also extend to the rear beyond the annular groove and in particular to the rear end of the pressure chamber.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ringnut in ihrem äußeren Randbereich einen sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckenden Nutabschnitt auf, der radial innerhalb der Druckkammer verläuft sich bevorzugt axial in den Bereich der sekundären Druckkammer erstreckt. In gleicher Weise kann in der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers ein die Aufnahme umgebender und konzentrisch dazu positionierter Einstich ausgebildet sein, der sich radial zwischen der Aufnahme und der sekundären Druckkammer erstreckt und insbesondere axial in den Bereich der sekundären Druckkammer ragt. Durch diese Ausgestaltung findet eine Druckübertragung und damit eine elastische Verformung der Wandung der Aufnahme nur in dem axial betrachtet zentralen Bereich der Druckkammer statt. Dabei sind der sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckende Nutabschnitt der Ringnut und der Einstich bevorzugt in gleichem radialem Abstand von der Spann- oder Futterachse positioniert, so dass sie einander unmittelbar gegenüber liegen. Bevorzugt sind sie dabei im radial äußeren Randbereich der Schlitze positioniert, durch welche die Aufnahme segmentiert wird.According to a further embodiment of the invention, the annular groove has in its outer edge area a groove section extending in the direction of the front end face, which extends radially inside the pressure chamber, preferably axially into the area of the secondary pressure chamber. In the same way, a recess surrounding the receptacle and positioned concentrically therewith can be formed in the front end face of the base body, which extends radially between the receptacle and the secondary pressure chamber and in particular protrudes axially into the area of the secondary pressure chamber. As a result of this configuration, a pressure transfer and thus an elastic deformation of the wall of the receptacle takes place only in the axially central region of the pressure chamber. The groove section of the annular groove extending in the direction of the front end face and the recess are preferably positioned at the same radial distance from the clamping or chuck axis, so that they are directly opposite one another. They are preferably positioned in the radially outer edge area of the slots through which the receptacle is segmented.

In an sich bekannter Weise kann der Grundkörper zumindest im Spannbereich mittels eines generativen Herstellungsverfahrens gefertigt sein. Alternativ kann der Spannbereich eine zylindrische Dehnbüchse umfassen, welche unter Bildung der Druckkammer und/oder der sekundären Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist zumindest einen axialen Abschnitt der zentralen Aufnahme mit der Wandung bildet. Ebenso ist es möglich, den Grundkörper in anderer Weise mehrteilig auszubilden. Beispielsweise kann die Dehnbüchse einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet sein, wobei dann der radial außerhalb der Druckkammer liegende Bereich durch eine Hülse gebildet wird, die auf die Dehnbüchse aufgeschoben und an dem Grundköper fixiert, insbesondere festgelötet wird.In a manner known per se, the base body can be manufactured at least in the clamping area by means of a generative manufacturing process. Alternatively, the clamping area can comprise a cylindrical expansion sleeve which is inserted into the base body to form the pressure chamber and / or the secondary pressure chamber and forms at least one axial section of the central receptacle with the wall. It is also possible to form the base body in several parts in another way. For example, the expansion sleeve can be formed in one piece with the base body, the area radially outside the pressure chamber then being formed by a sleeve which is pushed onto the expansion sleeve and fixed, in particular soldered, to the base body.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

1 eine Längsschnittansicht einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 den Spannbereich der hydraulischen Dehnspanneinrichtung aus 1 in vergrößerter Ansicht;
3 in Längsschnittansicht eine hydraulische Dehnspanneinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 den Spannbereich der Dehnspanneinrichtung aus 3 in vergrößerter Ansicht und in einem gegenüber der 3 gedrehten Längsschnitt, und
5 den Spannabschnitt aus 4 in Vorderansicht.

With regard to further advantageous embodiments of the invention, reference is made to the subclaims and the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. In the drawing shows

1 a longitudinal sectional view of a hydraulic expansion clamping device according to an embodiment of the present invention;
2 the clamping range of the hydraulic expansion clamping device 1 in an enlarged view;
3 a longitudinal sectional view of a hydraulic expansion clamping device according to a further embodiment of the present invention;
4th the clamping range of the expansion clamping device 3 in an enlarged view and in one opposite the 3 turned longitudinal section, and
5 the clamping section 4th in front view.

Die 1 und 2 zeigen eine hydraulische Dehnspanneinrichtung zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die hydraulische Dehnspanneinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, der eine Spann- oder Futterachse X definiert. An seinem in der Zeichnung linken Endbereich weist der Grundkörper 2 eine Maschinenschnittstelle in Form eines Befestigungkonus 2a zur Einspannung an einer Arbeitsspindel auf, und an dem gegenüber liegenden axialen Ende ist ein Spannbereich 2b zum Spannen eines Werkzeugs mit einer zur vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 hin offenen zentralen Aufnahme 4 für einen Werkzeugschaft ausgebildet. Die Aufnahme 4 ist von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer 5 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der Druckkammer 5 derart dünn und elastisch ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer 5 elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren. In an sich bekannter Weise ist hierzu die Druckkammer 5 mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl befüllt und steht über eine im Grundkörper 2 ausgebildete Hydraulikmittelleitung 7 mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, durch die sie zum Spannen eines Bauteils mit Druck beaufschlagt werden kann. In dem vorliegenden Fall ist der Grundkörper 2 in dem Spannbereich 2b durch ein generatives Fertigungsverfahren herstellt. Alternativ ist es möglich, in an sich bekannter Weise in den Grundkörper 2 eine Dehnbüchse einzusetzen. Ebenso ist es möglich, die Aufnahme definierenden Dehnbüchsenbereich unmittelbar an dem Grundkörper auszubilden und den radial außerhalb der Druckkammer liegenden Bereich durch eine Hülse zu bilden, welche auf den die Dehnbüchse bildenden Abschnitt des Grundkörpers aufgeschoben und mit diesem fest verbunden, insbesondere daran festgelötet wird.the 1 and 2 show a hydraulic expansion clamping device for fixing a tool on a machine tool according to a first embodiment of the present invention. The hydraulic expansion clamping device 1 comprises a base body 2 , which has a clamping or chuck axis X Are defined. At its end region on the left in the drawing, the base body has 2 a machine interface in the form of a mounting cone 2a for clamping on a work spindle, and at the opposite axial end is a clamping area 2 B for clamping a tool with a front face 3 of the main body 2 open central recording 4th designed for a tool shank. The recording 4th is from a pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium 5 annularly surrounded, with the wall 6th between the recording 4th and the pressure chamber 5 is made so thin and elastic that it by an increase in pressure in the pressure chamber 5 is elastically inwardly deformable to one into the receptacle 4th to fix the inserted tool shank force-fit. The pressure chamber is used for this purpose in a manner known per se 5 Filled with a hydraulic medium such as oil and is in the base body via a 2 trained hydraulic medium line 7th with a hydraulic fluid source in connection, through which it can be pressurized to clamp a component. In the present case, the main body is 2 in the clamping area 2 B produced by a generative manufacturing process. Alternatively, it is possible to insert it into the base body in a manner known per se 2 to use an expansion sleeve. It is also possible to form the expansion sleeve area defining the receptacle directly on the base body and to form the area located radially outside the pressure chamber by a sleeve which is pushed onto the section of the base body forming the expansion sleeve and firmly connected to it, in particular soldered to it.

Wie die 1 und 2 gut erkennen lassen, ist in einem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2, welcher zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 liegt, eine Ringnut 8 in der Wandung 6 der zentralen Aufnahme 4 ausgebildet. Diese ist nahe der Druckkammer 5 und mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 positioniert und erstreckt sich radial leicht über den Außendurchmesser der Druckkammer 4 hinaus. Durch die Ringnut 8 wird, wie in 2 durch eine Strichlinie angedeutet ist, der vordere Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung 1 zwischen der Ringnut 8 und der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 von Dehnungseffekten, die beim Spannvorgang auftreten, entkoppelt, so dass der Grundkörper 2 in diesem vorderen Endabschnitt nicht oder nur wenig aufgeweitet wird. In der Folge wird ein gespannter Werkzeugschaft bei etwaigen radialen Auslenkungen im Betrieb durch die Wandung der Aufnahme 4 in dem vorderen Endabschnitt früh abgestützt.As the 1 and 2 can be clearly seen is in an axial front end portion of the base body 2 , which between the front face 3 of the main body 2 and the pressure chamber 5 lies, an annular groove 8th in the wall 6th the central recording 4th educated. This is close to the pressure chamber 5 and at an axial distance from the front face 3 of the main body 2 positioned and extends radially slightly beyond the outer diameter of the pressure chamber 4th out. Through the ring groove 8th will, as in 2 indicated by a dashed line, the front end portion of the stretching device 1 between the ring groove 8th and the front face 3 of the main body 2 of expansion effects that occur during the clamping process, decoupled, so that the base body 2 is not or only slightly expanded in this front end portion. As a result, a clamped tool shank is caused by the wall of the receptacle in the event of any radial deflections during operation 4th supported early in the front end portion.

In den 3 bis 5 ist eine zweite Ausführungsform einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese besitzt den gleichen Grundaufbau wie die zuvor beschriebenen erste Ausführungsform mit einem Grundkörper, der an seinem vorderen axialen Ende einen Spannbereich 2b mit einer zur vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 hin offenen zentralen Aufnahme 4 für einen Werkzeugschaft aufweist. Die Aufnahme 4 ist von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer 5 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der Druckkammer derart dünn und elastisch ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer 5 elastisch nach innen verformbar ist. Zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 ist ferner eine Ringnut 8 in der Wandung 6 der zentralen Aufnahme 4 ausgebildet, durch welche der zwischen der Ringnut 8 und der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 gelegene vordere Endabschnitt von dem hinter der Ringnut 8 gelegenen Bereich von Dehnungseffekten entkoppelt ist.In the 3 until 5 there is shown a second embodiment of a hydraulic stretching device according to the present invention. This has the same basic structure as the previously described first embodiment with a base body which has a clamping area at its front axial end 2 B with one to the front face 3 of the main body 2 open central recording 4th for a tool shank. The recording 4th is from a pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium 5 annularly surrounded, with the wall 6th between the recording 4th and the pressure chamber is made so thin and elastic that it is caused by an increase in pressure in the pressure chamber 5 is elastically deformable inwards. Between the front face 3 of the main body 2 and the pressure chamber 5 is also an annular groove 8th in the wall 6th the central recording 4th formed through which the between the annular groove 8th and the front face 3 of the main body 2 located front end portion of that behind the annular groove 8th located area is decoupled from stretching effects.

Zusätzlich ist die Aufnahme 4 in diesem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2 von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren sekundären Druckkammer 9 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der sekundären Druckkammer 9 derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der sekundären Druckkammer 9 elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt aktiv zu fixieren. Grundsätzlich können die Druckkammer 5 und die sekundäre Druckkammer 9 unabhängig voneinander mit einem Druck beaufschlagt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Druckkammer 5 und die sekundäre Druckkammer 9 miteinander in der Weise gekoppelt, dass in ihnen der gleiche Druck vorherrscht. Konkret ist in dem Grundkörper 2 ein Hydraulikmittelleitungsabschnitt 7a ausgebildet, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 erstreckt und in den hinteren Endbereich der Druckkammer 5 mündet. Ein weiterer Hydraulikmittelleitungsabschnitt 7b erstreckt sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers 2 und der sekundären Druckkammer 9 und mündet in deren hinteren axialen Endbereich. Ferner sind die Druckkammer 5 und die sekundäre Druckkammer 9 durch einen Verbindungskanal 10 miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Hydraulikmittelleitung 7 mit den beiden Hydraulikmittelleitungsabschnitten 7a, 7b, die Druckkammer 5, den Verbindungskanal 10 und die sekundäre Druckkammer 9 durch ein Fluid zu spülen, welches durch eine Hydraulikmittelleitungsabschnitt 7a, 7b in den Grundkörper 2 geführt und dann durch den anderen Hydraulikmittelleitungsabschnitt 7b, 7a den Grundköper 2 wieder verlässt. Ein solches Spülen kann notwendig sein, um Partikel zu entfernen, die sich in den Hydraulikmittelleitungsabschnitten 7a, 7b der Druckkammer 5, der sekundären Druckkammer 9 und dem Verbindungskanal 10 sammeln können, wenn der Grundköper durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt wird.In addition, there is the inclusion 4th in this axial front end portion of the base body 2 from a secondary pressure chamber which can be acted upon by a hydraulic medium 9 annularly surrounded, with the wall 6th between the recording 4th and the secondary pressure chamber 9 is designed such that it is due to a pressure increase in the secondary pressure chamber 9 is elastically inwardly deformable to one into the receptacle 4th to actively fix inserted tool shank in the front end portion. Basically, the pressure chamber 5 and the secondary pressure chamber 9 can be pressurized independently of one another. In the present embodiment, however, are the pressure chambers 5 and the secondary pressure chamber 9 coupled with each other in such a way that the same pressure prevails in them. Concrete is in the main body 2 a hydraulic fluid line section 7a formed, which is between the outer surface of the base body 2 and the pressure chamber 5 extends and into the rear end region of the pressure chamber 5 flows out. Another hydraulic fluid line section 7b extends between the outer surface of the base body 2 and the secondary pressure chamber 9 and opens into its rear axial end region. Furthermore, the pressure chamber 5 and the secondary pressure chamber 9 through a connecting channel 10 connected with each other. This configuration enables the hydraulic medium line 7th with the two hydraulic medium line sections 7a , 7b , the pressure chamber 5 , the connection channel 10 and the secondary pressure chamber 9 by flushing a fluid passing through a hydraulic medium line section 7a , 7b in the main body 2 out and then through the other hydraulic medium line section 7b , 7a the basic body 2 again leaves. Such flushing may be necessary to remove particles that are in the hydraulic medium line sections 7a , 7b the pressure chamber 5 , the secondary pressure chamber 9 and the connection channel 10 can collect if the base body is manufactured using an additive manufacturing process.

Im Bereich des vorderen Endabschnitts ist die Aufnahme 4 segmentiert, um auch hier einer Ausbildung einer trompetenförmigen Aufweitung während eines Spannvorgangs zu vermeiden. Hierzu sind in der Wandung 6 der Aufnahme 4 im vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2 radiale Schlitze 11 ausgebildet, die sich über die gesamte Länge des vorderen Endabschnitts zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Ringnut 8 erstrecken und gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme 4 verteilt angeordnet sind.The receptacle is in the area of the front end section 4th segmented in order to avoid the formation of a trumpet-shaped widening during a clamping process. These are in the wall 6th the recording 4th in the front end portion of the base body 2 radial slots 11 formed, which extends over the entire length of the front end portion between the front end face 3 of the main body 2 and the ring groove 8th extend and evenly along the perimeter of the receptacle 4th are arranged distributed.

Im Fall der ersten Ausführungsform weist die Ringnut 8 eine rein radiale Erstreckung auf. In dem Ausführungsbeispiel der 2 weist die Ringnut 8 an ihrem äußeren Randbereich einen sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckenden Nutabschnitt 8a auf, der sich axial in den Bereich der sekundären Druckkammer 9 erstreckt. In gleicher Weise ist in der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 ein die Aufnahme 4 umgebender und konzentrisch dazu positionierter Einstich 12 ausgebildet, der sich ebenfalls axial in den Bereich der sekundären Druckkammer 9 erstreckt. Der Nutabschnitt 8a der Ringnut 8 und der Einstich 12 sind etwa mit gleichen radialen Abstand von der Spann- bzw. Futterachse X positioniert, so dass sie einander unmittelbar gegenüber liegen, und zwar im radial äußeren Randbereich der Schlitze 12, durch welche die Aufnahme 4 segmentiert ist.In the case of the first embodiment, the annular groove 8th a purely radial extension. In the embodiment of 2 has the ring groove 8th at its outer edge area a groove section extending in the direction of the front end face 8a on, which extends axially into the area of the secondary pressure chamber 9 extends. In the same way is in the front face 3 of the main body 2 a the recording 4th surrounding and concentrically positioned puncture 12th formed, which is also axially in the area of the secondary pressure chamber 9 extends. The groove section 8a the ring groove 8th and the puncture 12th are approximately at the same radial distance from the clamping or chuck axis X positioned so that they are directly opposite one another, namely in the radially outer edge region of the slots 12th through which the inclusion 4th is segmented.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: DehnspanneinrichtungExpansion device
22: GrundkörperBase body
2a2a: BefestigungskonusMounting cone
2b2 B: SpannbereichClamping range
33: vordere Stirnflächefront face
44th: zentrale Aufnahmecentral recording
55: DruckkammerPressure chamber
66th: WandungWall
77th: HydraulikmittelleitungHydraulic medium line
7a7a: HydraulikmittelleitungsabschnittHydraulic medium line section
7b7b: HydraulikmittelleitungsabschnittHydraulic medium line section
88th: RingnutRing groove
8a8a: NutabschnittGroove section
99: sekundäre Druckkammersecondary pressure chamber
1010: VerbindungskanalConnection channel
1111: radiale Schlitzeradial slots
1212th: EinstichPuncture
XX: Spann- oder FutterachseClamping or chuck axis

Claims

Hydraulic expansion clamping device, in particular for fixing a tool on a machine tool, with a base body (2) defining a clamping axis (X), at its front end area a clamping area with a central receptacle (4) open towards the front end face (3) of the base body (2) ) is designed for a tool shank, the receptacle (4) being annularly surrounded by a pressure chamber (5) that can be acted upon by a hydraulic medium, the wall (6) between the receptacle (4) and the pressure chamber (5) being designed in such a way that it is elastically inwardly deformable by an increase in pressure in the pressure chamber (5) in order to positively fix a tool shank inserted into the receptacle (4), characterized in that in a between the pressure chamber (5) and the front face (3) of the Base body (2) lying in the axial front end region of the base body (2) has an annular groove (8) at an axial distance from the front end face (3) in the Wa ndung (6) of the central receptacle (4) is formed.

Hydraulic expansion device according to Claim 1 , characterized in that the The annular groove (8) extends radially into the area of the pressure chamber (5) or beyond it.

Hydraulic expansion device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the receptacle (4) in an axial front end portion of the base body (2), which extends between the annular groove (8) and the front end face (3) of the base body (2), from a secondary which can be acted upon by a hydraulic medium Pressure chamber (9) is annularly surrounded, the wall (6) between the receptacle (4) and the secondary pressure chamber (9) being designed in such a way that it can be elastically deformed inwards by an increase in pressure in the secondary pressure chamber (9) to fix a tool shank inserted into the receptacle (4) in the front end section.

Hydraulic expansion device according to Claim 3 , characterized in that the pressure chamber (5) and the secondary pressure chamber (9) are coupled to one another in such a way that the same pressure prevails in them, the pressure chamber (5) and the secondary pressure chamber (9) in particular to one another by at least one Connecting channel (10) connected to one another and / or connected to a common hydraulic medium line (7).

Hydraulic expansion device according to Claim 4 , characterized in that a hydraulic medium line section (7a) is formed in the base body (2), which extends between the outer surface of the base body (2) and the pressure chamber (5) and in particular opens into the rear axial end region of the pressure chamber (5), and a further hydraulic medium line section (2b) is formed which extends between the outer surface of the base body (2) and the secondary pressure chamber (9) and in particular opens into the rear axial end area thereof, and that the pressure chamber (5) and the secondary pressure chamber (9 ) are connected to one another by the connecting channel (10).

Hydraulic expansion clamping device according to one of the Claims 3 until 5 , characterized in that the wall (6) of the receptacle (4) is segmented in its front end section located axially between the annular groove (8) and the front end face (3) of the base body (2).

Hydraulic expansion device according to Claim 6 , characterized in that the wall (6) of the receptacle (4) is interrupted in its front end section located axially between the annular groove (8) and the front end face (3) of the base body (2) by radial recesses, in particular radial slots (11) is.

Hydraulic expansion device according to Claim 7 , characterized in that the radial slots (11) extend over the entire axial length between the front end face (3) of the base body (2) and the annular groove (8).

Hydraulic expansion device according to Claim 7 or 8th , characterized in that the radial slots (11) are arranged distributed uniformly along the circumference of the receptacle (4).

Hydraulic expansion clamping device according to one of the Claims 3 until 9 , characterized in that the annular groove (8) has in its outer edge area a groove section (8a) which extends in the direction of the front end face (3) and which preferably extends axially into the area of the secondary pressure chamber (9).

Hydraulic expansion clamping device according to one of the Claims 3 until 10 , characterized in that a recess (12) which surrounds the receptacle (4) and is positioned concentrically thereto is formed in the front end face (3) of the base body (2) and which extends radially between the receptacle (4) and the secondary pressure chamber (9 ), wherein the recess (12) extends in particular axially into the area of the secondary pressure chamber (9).

Hydraulic expansion device according to Claim 10 and 11 , characterized in that the groove section (8a) of the annular groove (8) extending in the direction of the front end face (3) and the recess (12) are positioned at the same radial distance from the clamping or chuck axis (X) so that they are directly opposite each other.

Hydraulic expansion clamping device according to one of the Claims 7 and 9 and Claim 12 , characterized in that the groove section (8a) of the annular groove (8) extending in the direction of the front end face (3) and the recess (12) are positioned in the radially outer edge region of the radial slots (11) through which the receptacle (4 ) is segmented.

Hydraulic expansion clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (2) is manufactured at least in the clamping area by means of a generative manufacturing process.

Hydraulic expansion clamping device according to one of the Claims 1 until 14th , characterized in that the clamping area comprises a cylindrical expansion sleeve which is inserted into the base body (2) to form the pressure chamber (5) and / or the secondary pressure chamber (9) and at least forms an axial section of the central receptacle (4) with the wall (6).