DE102018133474A1 - Collet and collet chuck - Google Patents
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Abstract
Das erfindungsgemäße Spannzangenfutter umfasst eine Spannzange (19) mit einem zur Radialen geneigt angeordneten Sperrelement (33) und einem in der Spannzangen vorgesehenen Vorspannmittel (43), mittels dessen, der Werkzeugschaft (12) eines Werkzeugs (11) vor der Montage der Spannzange (19) in einem Spannfutterkörper (16) axial arretiert gehalten werden kann. Dies erleichtert die Handhabung von Spannzange und Werkzeug und vereinfacht Arbeitsabläufe.The collet chuck according to the invention comprises a collet (19) with a locking element (33) arranged inclined to the radial and a prestressing means (43) provided in the collets, by means of which the tool shank (12) of a tool (11) before the collet (19 ) can be held axially locked in a chuck body (16). This simplifies the handling of the collet and tool and simplifies work processes.
Description
Die Erfindung betrifft eine Spannzange und ein mit dieser Spannzange ausgerüstetes Spannzangenfutter.The invention relates to a collet and a collet chuck equipped with this collet.
Spannzangenfutter sind in der Technik zur Spannung drehender Werkzeuge bekannt. Dabei dient das Spannfutter dazu, das Werkzeug in fest vorgegebener Axialposition festzuhalten und eine Drehposition oder Drehbewegung auf das Werkzeug zu übertragen.Collet chucks are known in the art for clamping rotating tools. The chuck is used to hold the tool in a predetermined axial position and to transfer a rotational position or rotary movement to the tool.
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Konzept für Spannzangen und Spannzangenfutter anzugeben, das sich insbesondere für schlanke Spannzangen eignet.It is an object of the invention to provide an improved concept for collets and collet chucks that is particularly suitable for slim collets.
Diese Aufgabe wird mit der Spannzange nach Anspruch 1 sowie mit dem Spannzangenfutter nach Anspruch 13 gelöst:This object is achieved with the collet according to claim 1 and with the collet chuck according to claim 13:
Die erfindungsgemäße Spannzange weist eine zur Axialen konzentrisch orientierte, zylindrische Sacköffnung zur Aufnahme eines zylindrischen Werkzeugschafts auf, der eine oder mehrere seitliche Mitnahmeflächen aufweisen kann, wie sie auch als „Weldon-Flächen“ bekannt sind. Die Spannzange weist eine konische Außenseite auf, die eine Spannfläche bildet und dazu eingerichtet ist, mit einem ebenso konischen Sitz eines Spannzangenkörpers zusammenzuwirken. Der Querschnitt der Spannzange ist, zumindest im Bereich der konischen Außenseite, kreisförmig, sodass die Spannzange ohne Vorzugswinkellage in jeder Winkelposition in den Spannzangenkörper einsetzbar ist.The collet according to the invention has a cylindrical pocket opening which is oriented concentrically to the axial for receiving a cylindrical tool shank, which can have one or more lateral driving surfaces, as they are also known as “Weldon surfaces”. The collet has a conical outer side which forms a clamping surface and is designed to interact with an equally conical seat of a collet body. The cross section of the collet is circular, at least in the area of the conical outside, so that the collet can be inserted into the collet body in any angular position without a preferred angular position.
Die Spannzange ist mit einer Durchgangsöffnung versehen, die sich von ihrer Außenseite zu der Sacköffnung erstreckt und die mit der Axialrichtung der Spannzange einen spitzen Winkel einschließt. Dieser spitze Winkel öffnet sich in eine Richtung von dem Werkzeug weg, d.h., in Richtung abnehmenden Durchmessers der konischen Außenseite. Ein in der Durchgangsöffnung sitzendes Sperrelement ist somit gleichfalls gegen die Axialrichtung geneigt angeordnet und kann mit einer Flanke der Weldon-Fläche des Schafts in Eingriff kommen.The collet is provided with a through opening which extends from its outside to the pocket opening and which forms an acute angle with the axial direction of the collet. This acute angle opens in a direction away from the tool, i.e. in the direction of decreasing diameter of the conical outside. A locking element seated in the through opening is thus also inclined relative to the axial direction and can come into engagement with a flank of the Weldon surface of the shaft.
In der Spannzange ist außerdem ein Vorspannmittel vorgesehen, das geeignet ist, einen Werkzeugschaft in definierter Axialposition zu halten. Dazu kann das Vorspannmittel an die Endfläche des Werkzeugschafts angelegt werden, so dass der Werkzeugschaft zwischen dem Sperrelement und dem Vorspannmittel spielfrei fixiert ist, um insbesondere Kräften zu widerstehen, die an dem Werkzeug ziehend wirken.A prestressing means is also provided in the collet which is suitable for holding a tool shank in a defined axial position. For this purpose, the pretensioning means can be placed on the end face of the tool shank, so that the tool shank is fixed between the locking element and the pretensioning means without play, in particular to withstand forces which act in a pulling manner on the tool.
Das Vorspannmittel kann eine in der Spannzange vorgesehene Schraube, ein Federelement oder ein ähnliches Mittel sein, das geeignet ist, das Werkzeug bei der Handhabung der Spannzange außerhalb des Spannzangenkörpers in definierter Axialposition zu halten. Ist das Vorspannmittel eine Schraube, hat dies den Vorteil, dass sie auch drückend wirkende Kräfte aufnehmen kann.The prestressing means can be a screw provided in the collet, a spring element or a similar means which is suitable for holding the tool in a defined axial position when the collet is being manipulated outside the collet body. If the pre-tensioning means is a screw, this has the advantage that it can also absorb forces that exert pressure.
Die erfindungsgemäße Spannzange weist an ihrer von dem Werkzeug weg weisenden Stirnseite einen Spannzapfen auf, der mit einem Spanngetriebe eines Spannzangenkörpers in Eingriff gebracht werden kann, um die Spannzange ziehend in den Sitz des Spannzangenkörpers zu bewegen. Dabei wird die Spannzange radial komprimiert, um das Werkzeug festzuspannen. Der Spannzapfen dient umgekehrt gleichermaßen zum Lösen der Spannzange aus dem konischen Sitz, indem über den Spannzapfen eine axiale, die Spannzange aus dem Spannzangenkörper herausdrängende Kraft auf die Spannzange ausgeübt wird. Dieses Konzept eignet sich besonders für schlanke Spannzangen, deren geringer Kegelwinkel zu einem äußerst festen Sitz der Spannzange in den Spannzangenkörper führen kann. Der Kegelwinkel kann derart gering sein, dass er selbsthaltend ist, d.h., die Spannzange kann durch die auf das Werkzeug übertragenen Kräfte auch dann nicht gelöst werden, wenn das Spanngetriebe keine ziehende Kraft auf den Spannzapfen ausübt.The collet according to the invention has, on its end facing away from the tool, a clamping pin which can be brought into engagement with a clamping mechanism of a collet body in order to pull the collet pulling into the seat of the collet body. The collet is compressed radially to clamp the tool. Conversely, the collet also serves to release the collet from the conical seat by exerting an axial force on the collet which pushes the collet out of the collet body via the collet. This concept is particularly suitable for slim collets, whose small cone angle can lead to an extremely tight fit of the collet in the collet body. The cone angle can be so small that it is self-holding, ie the collet cannot do so even due to the forces transmitted to the tool be released if the tensioning gear does not exert any pulling force on the tensioning pin.
Der Winkel der Durchgangsöffnung zur Axialrichtung ist vorzugsweise derart an den zylindrischen Werkzeugschaft und insbesondere seine seitliche Ausnehmung angepasst, dass er höchstens so groß ist wie ein Winkel, den eine Randfläche der Mitnahmefläche mit der Axialrichtung der Spannzange einschließt. Das Sperrelement kann deswegen, je nach Ausbildung, in Linienberührung oder auch Flächenberührung mit der Randfläche stehen.The angle of the through opening to the axial direction is preferably adapted to the cylindrical tool shank and in particular its lateral recess in such a way that it is at most as large as an angle which an edge surface of the driving surface encloses with the axial direction of the collet. The locking element can therefore, depending on the design, be in line contact or surface contact with the edge surface.
Außerdem ist der Winkel vorzugsweise so bemessen, dass das am weitesten radial innen liegende Lot der mit dem Werkzeugschaft in Berührung stehenden Fläche des Sperrelements die gegenüberliegende Wandung der Durchgangsbohrung trifft. Dadurch wird ein sicherer axialer Halt des Werkzeugschafts in der Spannzange ermöglicht und ein Verkanten des Sperrelements vermieden. Eine Maßnahme die zur Erfüllung dieser Bedingung beitragen kann ist, dass die Stirnfläche des Sperrelements in Axialrichtung eine Länge aufweist, die höchstens drei Viertel der axialen Länge der genormten seitlichen Mitnahmefläche aufweist. Dadurch wird ein Verkanten des schräg gestellten Sperrelements insbesondere auch bei sehr dünnwandigen Spannzangen verhindert.In addition, the angle is preferably dimensioned such that the most radially inner solder of the surface of the locking element in contact with the tool shank hits the opposite wall of the through hole. This enables a secure axial hold of the tool shaft in the collet and prevents the locking element from tilting. One measure that can contribute to fulfilling this condition is that the end face of the locking element has a length in the axial direction that is at most three quarters of the axial length of the standardized lateral driving surface. This prevents the inclined locking element from tilting, particularly in the case of very thin-walled collets.
Vorzugsweise ist das Sperrelement mit einer radial nach außen wirksamen Verliersicherung versehen, d.h., das Sperrelement wird von außen gesehen sicher in der Durchgangsöffnung gehalten. Die Sperrelementsicherung kann durch ein die Spannzange ganz oder teilweise umspannendes elastisches Element, wie beispielsweise eine Ringfeder, ein Sprengring ein Federelement, eine Klammer, ein Gummiring oder dergleichen, sein. Weiter vorzugsweise ist das Sperrelement mit einer radial nach innen wirksamen Verliersicherung versehen. Diese Verliersicherung ist derart ausgebildet, dass sie, wenn kein Werkzeugschaft in der Spannzange sitzt, verhindert, dass das Sperrelement radial nach innen in die Sacköffnung fallen kann. Dazu kann das Sperrelement mit dem radial nach außen wirksamen Sicherungselement, beispielsweise einem Sprengring oder einer Klammer, verbunden sein. Alternativ kann das Sperrelement eine über seine Seitenfläche vorspringende und somit nicht durch die Durchgangsöffnung passende Struktur wie zum Beispiel eine seitliche Zunge, ein Kopf oder dergleichen sein.Preferably, the locking element is provided with a radially outward securing device, i.e. the locking element is held securely in the through opening when viewed from the outside. The locking element can be secured by an elastic element that completely or partially encompasses the collet, such as a ring spring, a snap ring, a spring element, a clip, a rubber ring or the like. More preferably, the locking element is provided with a radially inward effective captive device. This captive device is designed in such a way that, when there is no tool shaft in the collet, it prevents the locking element from falling radially inward into the pocket opening. For this purpose, the locking element can be connected to the securing element acting radially outwards, for example a snap ring or a clip. Alternatively, the blocking element can be a structure which projects beyond its side surface and thus does not fit through the through opening, such as a lateral tongue, a head or the like.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spannzange mehrere Durchgangsöffnungen auf, die in Axialposition und/oder in Winkelposition gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der Axialversatz ermöglicht die Arretierung des Werkzeugschafts in der Spannzange in verschiedenen Axialpositionen. Außerdem können die in verschiedenen Winkelpositionen angeordneten Durchgangsöffnungen dazu beitragen, die Rundlaufgenauigkeit des Werkzeugs zu erhöhen und für symmetrische Verhältnisse hinsichtlich der radialen Steifigkeit der Spannzange und des gesamten Spannfutters zu sorgen. Dies unabhängig von der Möglichkeit der Einstellung verschiedener Axialpositionen.In a preferred embodiment, the collet has a plurality of through openings which are arranged offset in relation to one another in the axial position and / or in the angular position. The axial offset enables the tool shank to be locked in the collet in various axial positions. In addition, the through openings arranged in different angular positions can help to increase the concentricity of the tool and to ensure symmetrical relationships with regard to the radial rigidity of the collet and the entire chuck. This is independent of the possibility of setting different axial positions.
Die Spannzange kann insbesondere eine dem Sperrelement gegenüberliegende Öffnung oder Ausnehmung aufweisen, die hinsichtlich zur Gewichtsreduktion an der dem Sperrelement gegenüberliegenden Stelle dient. Damit kann eine von der Weldon-Abflachung des Werkzeugschaft ausgehende Unwucht ganz oder teilweise kompensiert werden, was der Rundlaufgenauigkeit dient.The collet can in particular have an opening or recess opposite the locking element, which serves to reduce weight at the point opposite the locking element. This can fully or partially compensate for any imbalance emanating from the Weldon flattening of the tool shank, which improves concentricity.
Das erfindungsgemäße Spannzangenfutter nutzt eine erfindungsgemäße Spannzange und deren Vorteile. Insbesondere handelt es sich bei der Kombination aus der erfindungsgemäßen Spannzange und dem an diese angepassten Spannzangenkörper um ein Spannzangenfutter mit selbsthemmenden Kegelwinkel, bei dem die Spannzange auch dann fest, d.h., Bearbeitungskräften widerstehend, in dem Spannzangenkörper gehalten ist, wenn das Spanngetriebe nicht festgezogen, sondern gelöst ist. Damit werden Werkzeugbeschädigungen und Unfälle auch dann vermieden, wenn das Spanngetriebe nach dem Spannen der Spannzange so weit gelöst wird, dass es keine axiale Zugkraft mehr auf die Spannzange ausübt.The collet chuck according to the invention uses a collet according to the invention and its advantages. In particular, the combination of the collet according to the invention and the collet body adapted to it is a collet chuck with a self-locking cone angle, in which the collet is held in the collet body even when the collet mechanism is not tightened, but resists machining forces is solved. Tool damage and accidents are thus avoided even if the clamping gear is loosened to such an extent after clamping the collet that it no longer exerts any axial tensile force on the collet.
Außerdem bewirkt der Kreisquerschnitt der Spannzange in Verbindung mit dem Kreisquerschnitt des zugeordneten Sitzes in dem Spannzangenkörper in Verbindung mit dem Spanngetriebe ein Festziehen der Spannzange beim Einsatz des Werkzeugs, wenn sich die Spannzange in Bezug auf das Spanngetriebe etwas dreht. Das Spanngewinde des Spannfortsatzes ist insoweit auf die bevorzugte Drehrichtung des Spannfutters im normalen Einsatz das heißt auf rechtsdrehenden Betrieb abgestimmt.In addition, the circular cross section of the collet in conjunction with the circular cross section of the associated seat in the collet body in conjunction with the collet causes the collet to tighten when the tool is used when the collet rotates somewhat with respect to the collet. In this respect, the clamping thread of the clamping extension is matched to the preferred direction of rotation of the chuck in normal use, that is to say to clockwise rotation.
Weitere Einzelheiten von vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. Es zeigen:Further details of advantageous embodiments of the invention are the subject of the drawing, the description or the claims. Show it:
In
Zu dem Spannzangenfutter
Der weitere Aufbau des Spannzangenfutters
Die zur Aufnahme und Festspannen des Werkzeugschafts
Wie weiter aus
In der Durchgangsöffnung
Weiter ist der Durchmesser des im Querschnitt z.B. kreisförmigen Sperrelements
Zur axialen Fixierung des Werkzeugschafts
Die Spannzange
Das Spannzangenfutter
Das insoweit beschriebene Spannzangenfutter
Zum Einsetzen eines Werkzeugs
Zum Einsetzen eines Werkzeugs
Soll das Werkzeug
Die Schnecke
An dem insoweit beschriebenen Spannzangenfutter
Außerdem kann, wie ebenfalls
Bei dieser und allen anderen vorbeschriebenen Ausführungsformen kann, wie es
Auf diese Weise kann die Spannzange
Die Anordnung verschiedener Durchgangsöffnungen
Das erfindungsgemäße Spannzangenfutter umfasst eine Spannzange
BezugszeichenlisteReference list
- 1010th
- SpannzangenfutterCollet chuck
- 1111
- WerkzeugTool
- 1212th
- WerkzeugschaftTool shank
- AA
- AxialrichtungAxial direction
- 1313
- KupplungseinrichtungCoupling device
- 1414
- HohlkegelschaftHollow taper shank
- 1515
- GreifscheibeGripping disc
- 1616
- SpannfutterkörperChuck body
- 1717th
- GetriebeabschnittGear section
- 1818th
- SitzSeat
- 1919th
- SpannzangeCollet
- 2020
- GewinderingThreaded ring
- 2121
- GetrieberaumGearbox
- 2222
- SpannmutterClamping nut
- 23, 2423, 24
- axiale Drucklageraxial thrust bearing
- 2525th
- Schneckeslug
- 2626
- Profilprofile
- 2727
- AußenflächeOutside surface
- 2828
- SacköffnungBag opening
- 29, 3029, 30
- LängsschlitzeLongitudinal slots
- 3131
- SpannzapfenClamping pin
- 3232
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 3333
- SperrelementLocking element
- 3434
- LängsrichtungLongitudinal direction
- 3535
- AusnehmungRecess
- 3636
- AbflachungFlattening
- 37, 3837, 38
- RandflächenMarginal surfaces
- 3939
- AuftreffpunktImpact point
- 4040
- VerliersicherungLoss prevention
- 4141
- C-ClipringC clip ring
- 4242
- VorspannmittelPreloading means
- 4343
- SpannschraubeClamping screw
- 44, 4544, 45
- DurchgangsöffnungenThrough openings
- 4747
- StrukturelementStructural element
- 4848
- Fasechamfer
- 4949
- FederelementSpring element
- XX
- AxialabstandAxial distance
- 5454
- GewindeaufsatzThreaded attachment
- 55, 5655, 56
- Kanälechannels
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2857127 B1 [0003]EP 2857127 B1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- DIN 1835-B [0003, 0030]DIN 1835-B [0003, 0030]
- DIN 6535-HB [0003]DIN 6535-HB [0003]
- DIN 6535-AB [0030]DIN 6535-AB [0030]
Claims (15)
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |