DE102020108559A1

DE102020108559A1 - Hydrodehnspannfutter zur Aufnahme eines Werkzeugs

Info

Publication number: DE102020108559A1
Application number: DE102020108559.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Matheis
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-09-30
Also published as: DE112021001911A5; WO2021190695A1; US20230166338A1

Abstract

Hydrodehnspannfutter 1 zur Aufnahme eines Zerspanungswerkzeugs umfassend einen Spannfutter-Grundkörper 2 mit einem ersten Spannfutter-Abschnitt 21 zur Befestigung an einem Spannfutter-Anschluss und einem zweiten Spannfutter-Abschnitt 22 zum Verspannen des Zerspanungswerkzeugs, wobei der zweite Spannfutter-Abschnitt 22 eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung 4 umfasst, und wobei innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts 22 zumindest eine erste Kammer 31 und eine zweite Kammer 32 zur Aufnahme eines Fluids derart angeordnet sind, um die Ausnehmung 4 zumindest abschnittsweise umfänglich zu umschließen, und welche erste Kammer 31 und zweite Kammer 32 derart ausgebildet sind, um sich bei druckbeaufschlagtem Einlassen des Fluids zu wölben und einen Querschnitt der Ausnehmung 4 zumindest abschnittsweise zu verringern, und wobei die erste Kammer 31 und die zweite Kammer 32 unter einem Winkel zwischen 2° und 10° zueinander angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrodehnspannfutter zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere für ein Zerspanungswerkzeug.
Die Verwendung von Hydrodehnspannfuttern (Hydraulik-Dehnspannfuttern) ist weit verbreitet. Konventionelle Hydrodehnspannfutter sind einteilig aufgebaut und weisen einen Abschnitt mit innenliegenden Kammern zum Einspannen eines Werkzeugs, sowie einen Abschnitt für das maschinenseitige Anschließen auf. Zum Verspannen des Werkzeugs wird in Kammern ein Fluid eingeleitet, die sich auffüllen und unter Druck ausdehnen. Aufgrund der Ausdehnung dieser Kammern wird das in das Werkzeugfutter eingebrachte Werkzeug eingespannt. Hydrodehnspannfutter spannen ein Werkzeug ein, wenn sich eine Kammer oder eine Leitung in Richtung des aufzunehmenden Werkzeugs wölbt und so auf den Werkzeugschaft eine Klemmkraft ausübt. Durch das Ablassen des Fluids erfolgt ein Ausspannen des Werkzeugs.
Im Stand der Technik ist zum Beispiel in der DE 10 2015 120 971 A1 ein Hydrodehnspannfutter zur Aufnahme und dem Einspannen von Zerspanungswerkzeugen beschrieben. Dieses umfasst einen Spannfutter-Grundkörper mit einer separaten Spannbuchse, an deren vorderen Ende der Schaft eines Zerspanungswerkzeugs eingespannt wird. Innerhalb der Wand des vorderen Teils sind koaxiale Kammern angeordnet, in die unter Druck ein Fluid eingelassen wird, um die Kammern nach außen zu wölben.
Ein Nachteil dieser bekannten Hydrodehnspannfutter ist, die stets koaxiale Ausrichtung der Kammern zur Aufnahmeöffnung und die parallele Ausrichtung der Kammern untereinander, wodurch das Auftreten hoher Spannkräfte eingeschränkt und so das optimale Einspannen eines Schafts eines Zerspanungswerkzeuges nicht gewährleistet ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Hydrodehnspannfutter bereitzustellen, das die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet und welches geeignet ist, den Schaft eines Zerspanungswerkzeuges optimal einzuspannen.
Die Erfindung umfasst ein Hydrodehnspannfutter zur Aufnahme eines Zerspanungswerkzeugs umfassend einen Spannfutter-Grundkörper mit einem ersten Spannfutter-Abschnitt zur Befestigung an einem Spannfutter-Anschluss und einem zweiten Spannfutter-Abschnitt zum Verspannen des Zerspanungswerkzeugs. Dabei umfasst der zweite Spannfutter-Abschnitt eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung, und innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts sind zumindest eine erste Kammer und eine zweite Kammer zur Aufnahme eines Fluids derart angeordnet, um die Ausnehmung zumindest abschnittsweise umfänglich zu umschließen. Die erste Kammer und zweite Kammer sind derart ausgebildet, um sich bei druckbeaufschlagtem Einlassen des Fluids zu wölben und einen Querschnitt der Ausnehmung zumindest abschnittsweise zu verringern. Dabei sind die erste Kammer und die zweite Kammer unter einem Winkel zwischen 2° und 10° zueinander angeordnet. Dies erlaubt das Einstellen hoher Spannkräfte und so das optimale Einspannen eines Schafts eines Zerspanungswerkzeuges in das Hydrodehnspannfutter.
Nach einem vorteilhaften Aspekt sind die erste Kammer und die zweite Kammer unmittelbar miteinander verbunden.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt ist die zweite Kammer unter einem Winkel β zwischen 2° und 10° zur Ausnehmung angeordnet.
Nach einem anderen vorteilhaften Aspekt umfasst die Ausnehmung einen ersten im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmungs-Abschnitt mit einem Durchmesser D₁ und einen zweiten im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmungs-Abschnitt mit einem Durchmesser D₂ ≠ D₁. Dabei sind der erste Ausnehmungs-Abschnitt und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden.
Nach einem bevorzugten Aspekt sind der erste Ausnehmungs-Abschnitt und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt mittelbar durch einen dritten Abschnitt miteinander verbunden. Dabei ist der dritte Abschnitt als im Wesentlichen L- oder S-förmiger Anschlag ausgebildet.
Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt ist die zweite Kammer derart angeordnet, um den dritten Abschnitt zu umschließen.
Nach einem besonders bevorzugten Aspekt umfasst das Hydrodehnspannfutter zumindest einen Fluid-Einlauf, welcher Fluid-Einlauf eine Außenseite des Hydrodehnspannfutters mit der ersten Kammer und/oder der zweiten Kammer verbindet.
Nach einem vorteilhaften Aspekt ist innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts eine dritte Kammer angeordnet, welche mit der ersten Kammer über zumindest einen innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts angeordneten Kanal verbunden ist.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt sind die erste Kammer, die zweite Kammer und die dritte Kammer von einer Außenseite der Ausnehmung zwischen 0,1 mm und 2 mm beabstandet angeordnet.
Nach einem besonders vorteilhaften Aspekt weist die erste Kammer eine Länge L₁ und die zweite Kammer eine Länge L₂ auf. Dabei beträgt das Verhältnis L₁ : L₂ zwischen 1 : 2 und 2:1.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert. Identische Bezugszeichen betreffen die gleichen Merkmale in allen Figuren.
Es zeigen:

1 eine Schnittansicht des Hydrodehnspannfutters; und
2 eine Detailansicht auf einen Teil des Hydrodehnspannfutters aus 1.

1 zeigt eine Schnittansicht des Hydrodehnspannfutters 1 zur Aufnahme eines Zerspanungswerkzeugs. Das Hydrodehnspannfutters 1 umfasst einen Spannfutter-Grundkörper 2 mit einem ersten Spannfutter-Abschnitt 21 zur Befestigung an einem Spannfutter-Anschluss und einem zweiten Spannfutter-Abschnitt 22 zum Verspannen des Zerspanungswerkzeugs. Dabei umfasst der zweite Spannfutter-Abschnitt 22 eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung 4. Innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts 22 sind eine erste Kammer 31, eine zweite Kammer 32 und eine dritte Kammer 33 zur Aufnahme eines Fluids derart angeordnet, um die Ausnehmung 4 abschnittsweise umfänglich zu umschließen.
Die erste Kammer 31 und die zweite Kammer 32 sind unmittelbar miteinander verbunden. Die dritte Kammer 33 ist über einen innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts 22 angeordneten Kanal 34 mit der ersten Kammer 31 verbunden.
Die Kammern 31, 32, 33 sind derart ausgebildet, um sich bei druckbeaufschlagtem Einlassen des Fluids zu wölben und einen Querschnitt der Ausnehmung 4 abschnittsweise zu verringern. Hierdurch kann ein in die Ausnehmung eingebrachter Schaft eines Zerspanungswerkzeugs verspannt werden.
Die erste Kammer 31 ist koaxial zur Ausnehmung angeordnet. Die zweite Kammer 32 ist unter einem Winkel β (in 2 gezeigt) von 2° zur ersten Kammer 31 und zur Ausnehmung 4 angeordnet.
Dabei weist die erste Kammer 31 eine Länge L₁ und die zweite Kammer 32 eine Länge L₂ auf. Dabei beträgt das Verhältnis L₁ : L₂ zwischen 1,2 : 1.
Die erste Kammer 31, die zweite Kammer 32 und die dritte Kammer 33 sind von einer Außenseite 44 der Ausnehmung 4 zwischen 0,2 mm und 0,6 mm beabstandet angeordnet. Während die erste Kammer 31 und die dritte Kammer 33 einen konstanten Abstand zur Außenseite 44 aufweisen, weist die zweite Kammer einen sich vergrößernden Abstand zur Außenseite 44 auf, welcher durch die abgewinkelte Anordnung der zweiten Kammer 32 relativ zur Ausnehmung 4 resultiert.
Der erste zylinderförmige Ausnehmungs-Abschnitt 41 hat einen Durchmesser D₁ und der zweite zylinderförmige Ausnehmungs-Abschnitt 42 hat einen Durchmesser D₂ > D₁. Der erste Ausnehmungs-Abschnitt 41 und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt 42 sind durch einen dritten Abschnitt 43 (in 2 gezeigt) miteinander verbunden.
Dabei ist der dritte Abschnitt 43 (in 2 gezeigt) als im Wesentlichen L-förmiger Anschlag mit abgerundeter Ecke ausgebildet.
Das Hydrodehnspannfutter 1 umfasst zwei Fluid-Einläufe 5. Die Fluid-Einläufe 5 verbinden jeweils eine Außenseite 11 des Hydrodehnspannfutters 1 mit der ersten Kammer 31.
2 zeigt eine Detailansicht A auf einen Teil des Hydrodehnspannfutters aus 1.
Der erste Ausnehmungs-Abschnitt 41 und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt 42 sind durch einen dritten Abschnitt 43 miteinander verbunden. Dabei ist die erste Kammer 31 koaxial zur Ausnehmung 4 angeordnet. Die zweite Kammer 32 ist unter einem Winkel β = 2° zur ersten Kammer 31 und zur Ausnehmung 4 angeordnet. Die zweite Kammer 32 ist derart angeordnet, um den dritten Abschnitt 43 zu umschließen. Dabei ist der dritte Abschnitt 43 als im Wesentlichen L-förmiger Anschlag mit abgerundeter Ecke ausgebildet.
Wölbt sich die dritte Kammer 43 durch das druckbeaufschlagte Einlassen des Fluids, so wird der Anschlag in Richtung der Ausnehmung 4 bewegt und verringert so dessen Querschnitt. Wird beispielsweise der Schaft eines Zerspanungswerkzeugs in die Ausnehmung 4 eingebracht, so ergibt sich unter anderem an der Stelle, an der der dritte Abschnitt 43 den Schaft einspannt ein besonders hoher Spanndruck, welcher den Schaft optimal einspannt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015120971 A1 [0003]

Claims

Hydrodehnspannfutter (1) zur Aufnahme eines Zerspanungswerkzeugs umfassend einen Spannfutter-Grundkörper (2) mit einem ersten Spannfutter-Abschnitt (21) zur Befestigung an einem Spannfutter-Anschluss und einem zweiten Spannfutter-Abschnitt (22) zum Verspannen des Zerspanungswerkzeugs, wobei der zweite Spannfutter-Abschnitt (22) eine im Wesentlichen zylindrische Ausnehmung (4) umfasst, und wobei innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts (22) zumindest eine erste Kammer (31) und eine zweite Kammer (32) zur Aufnahme eines Fluids derart angeordnet sind, um die Ausnehmung (4) zumindest abschnittsweise umfänglich zu umschließen, und welche erste Kammer (31) und zweite Kammer (32) derart ausgebildet sind, um sich bei druckbeaufschlagtem Einlassen des Fluids zu wölben und einen Querschnitt der Ausnehmung (4) zumindest abschnittsweise zu verringern, und wobei die erste Kammer (31) und die zweite Kammer (32) unter einem Winkel zwischen 2° und 10° zueinander angeordnet sind.
Hydrodehnspannfutter nach Anspruch 1, wobei die erste Kammer (31) und die zweite Kammer (32) unmittelbar miteinander verbunden sind.
Hydrodehnspannfutter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Kammer (32) unter einem Winkel β zwischen 2° und 10° zur Ausnehmung (4) angeordnet ist.
Hydrodehnspannfutter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (4) einen ersten im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmungs-Abschnitt (41) mit einem Durchmesser D₁ und einen zweiten im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmungs-Abschnitt (42) mit einem Durchmesser D₂ ≠ D₁ umfasst, und wobei der erste Ausnehmungs-Abschnitt (41) und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt (42) mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden sind.
Hydrodehnspannfutter (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Ausnehmungs-Abschnitt (41) und der zweite Ausnehmungs-Abschnitt (42) mittelbar durch einen dritten Abschnitt (43) miteinander verbunden sind, wobei der dritte Abschnitt (43) als im Wesentlichen L- oder S-förmiger Anschlag ausgebildet ist.
Hydrodehnspannfutter (1) nach Anspruch 5, wobei die zweite Kammer (32) derart angeordnet ist, um den dritten Abschnitt (43) zu umschließen.
Hydrodehnspannfutter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend zumindest einen Fluid-Einlauf (5), welcher Fluid-Einlauf (5) eine Außenseite (11) des Hydrodehnspannfutters (1) mit der ersten Kammer (31) und/oder der zweiten Kammer (32) verbindet.
Hydrodehnspannfutter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts (22) eine dritte Kammer (33) angeordnet ist, welche mit der ersten Kammer (31) über zumindest einen innerhalb des zweiten Spannfutter-Abschnitts (22) angeordneten Kanal (34) verbunden ist.
Hydrodehnspannfutter (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Kammer (31), die zweite Kammer (32) und die dritte Kammer (33) von einer Außenseite (44) der Ausnehmung (4) zwischen 0,1 mm und 2 mm beabstandet angeordnet sind.
Hydrodehnspannfutter (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Kammer (31) eine Länge L₁ und die zweite Kammer (32) eine Länge L₂ aufweist, wobei das Verhältnis L₁ : L₂ zwischen 1 : 2 und 2 : 1 beträgt.