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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter mit einem Futterkörper, in
dem eine zentrale Aufnahme für
den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist, und einem
Spannmechanismus, um einen in die Aufnahme eingeschobenen Werkzeugschaft
in der Aufnahme zu fixieren, wobei in einer Durchgangsbohrung des
Futterkörpers
ein Kühlmittelzuführrohr vorgesehen
ist, das sich zwischen dem maschinenseitigen Ende des Futterkörpers und
einem in die Aufnahme hineinragenden, und in dem Futterkörper verstellbar
gehaltenen Anschlagelement erstreckt, um dem maschinenseitigen Ende
eines in die Aufnahme eingeschobenen Werkzeugs mit innerer Kühlzufuhr
ein Kühlmittel
zuzuführen.
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Spannfutter
dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden
in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise
einen Bohrer- oder Fräserschaft
in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren.
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In
zunehmendem Maß erfolgt
die Kühlung und/oder
Schmierung der Werkzeuge im Bereich der Schneide über einen
Kühlmittelkanal,
der sich axial von der Werkzeugschneide zum gegenüberliegenden
Ende des Werkzeugschaftes erstreckt. Beim Einsatz von solchen Werkzeugen
mit innerer Kühlmittelzufuhr
ist in dem Spannfutter ein Kühlmittelkanal
ausgebildet, der von dem spindelseitigen Ende zur Aufnahme des Spannfutters
verläuft
und dazu dient, dem spindelseitigen Ende des Werkzeugs ein Kühl- und/oder
Schmiermittel zuzuführen.
In der Regel erfolgt die Kühlmittelzufuhr
durch eine ohnehin vorhandene Durchgangsbohrung im Futterkörper.
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Bei
vielen Spannfuttern, die für
den Einsatz einer solchen Schmiertechnik für Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr
ausgestattet sind, besteht nun das Problem, daß aufgrund von Querschnittsverengungen
in der Durchgangsbohrung, innenliegenden Gewinden sowie seitlichen
Querbohrungen das zugeführte
Luft/Öl-Gemisch
verwirbelt wird und sich die Ölbestandteile
von der Luft trennen. Dies kann nämlich zur Folge haben, daß sich die Ölbestandteile
als Flüssigkeit
im Futter niederschlagen, so daß der
eigentlich zur Schmierung benötigte Ölnebel nicht
an der Werkzeugschneide ankommt und eine Kühlschmierung nicht mehr sichergestellt
ist.
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In
der DE-A-199 10 710 wird daher vorgeschlagen, als Kühlmittelkanal
im Futterkörper
ein sich zwischen dem maschinenseitigen Ende des Futterkörpers und
der Aufnahme erstreckendes Kühlmittelzuführrohr mit
einem im wesentli chen konstanten Innendurchmesser vorzusehen. Hierdurch
soll sichergestellt werden, daß das
Kühl- und/oder
Schmiermittel im wesentlichen frei von äußeren Einflüssen durch den Futterkörper geführt werden
kann. Insbesondere können
Verwirbelungen aufgrund von seitlichen Querbohrungen, Querschnittsverengungen
usw. praktisch vollständig
vermieden werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß eine einwandfreie Zufuhr
eines Kühl-
und/oder Schmiermittels von der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine
zum Schaft eines in das Spannfutter eingesetzten Werkzeuges gewährleistet ist.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kühlmittelzuführrohr teleskopartig ausfahrbar
ausgebildet ist, wobei es an seinem einen Ende mit dem Axialanschlagelement
verbunden ist und an seinem anderen axialen Ende eine Anschlagfläche für ein arbeitsspindelfreies Übergabeelement aufweist,
und wobei es elastisch in seine ausgefahrene Stellung vorgespannt
ist. Dadurch, daß das
Kühlmittelzuführrohr gemäß der Erfindung
eine veränderliche
Länge besitzt
und in seine ausgefahrene Stellung vorgespannt ist, wird sichergestellt,
daß das Kühlmittelzuführrohr unabhängig von
der Positionierung des Axialanschlagelements an dem Übergabeelement
der Arbeitsspindel in Anlage gehalten wird. Hierdurch wird erreicht,
daß im
Betrieb im Übergangsbereich
von der Arbeitsspindel zum Spannfutter kaum Verwirbelungen auftreten.
Außerdem
ist von Vorteil, daß der
durch das Kühlmittelzuführrohr gebildete
Kanal im Betrieb – von
seiner variierenden Länge
abgesehen – unverändert bleibt.
Im Ergebnis wird mit den erfindungsgemäß ausgestalteten Spannfuttern
eine einwandfreie Zufuhr von Kühl- und/oder
Schmiermittel zu einem Werkzeugschaft erzielt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Kühlmittelzuführrohr mehrere
teleskopartig ineinandergreifende Rohrelemente aufweist und durch
eine Schraubendruckfeder, die sich zwischen dem Axialanschlagelement und
einem Absatz, an dem die Anschlagfläche ausgebildet ist, abstützt, in
seine ausgefahrene Stellung vorgespannt wird. Bei dieser Ausführungsform,
die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, sollten an den
Rohrelementen Sicherungen beispielsweise in Form von Hinterschneidungen
vorgesehen sein, die verhindern, daß sich die Rohrelemente in der
ausgefahrenen Stellung des Kühlmittelzuführrohrs
voneinander lösen
können.
Desweiteren ist es aus strömungsmechanischen
Gründen
zweckmäßig, an
den jeweils innenliegenden Rohrelementen Übergangsschrägen vom
kleineren zum größeren Durchmesser
vorzusehen.
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In
alternativer Weise kann das Kühlmittelzuführrohr durch
eine gewickelte Flachfeder gebildet sein, die aus einer Ausgangslage
elastisch zusammengedrückt
werden kann.
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Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie
die nachfolgende Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine Ausführungsform
eines Spannfutters gemäß der vorliegenden
Erfindung in geschnittener Seitenansicht,
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2 in vergrößerter Darstellung
das Axialanschlagelement und das Kühlmittelzuführrohr des Spannfutters von 1, wobei sich das Kühlmittelzuführrohr in
seiner ausgefahrenen Stellung befindet,
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3 eine der 2 entsprechende Darstellung, wobei das
Kühlmittelzuführrohr in
seiner zusammengeschobenen Stellung gezeigt ist und
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4 in vergrößerter Darstellung
ein Axialanschlagelement mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Kühlmittelzuführrohrs,
welches in seiner ausgefahrenen Stellung gezeigt ist.
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In 1 ist eine Ausführungsform
des Spannfutters gemäß der Erfindung
in geschnittener Seitenansicht dargestellt. Dieses Spannfutter besitzt einen
Futterkörper 1 aus
einem formsteifen Material, der an seinem einen Endbereich in an
sich bekannter Weise einen Befestigungskonus 2 zur Einspannung in
einer drehangetriebenen Arbeitsspindel A einer Werkzeugmaschine
aufweist. An dem anderen Ende des Futterkörpers 1 ist ein Anschlußschaft 3 mit
einer zentralen Aufnahmebohrung 4 vorgesehen, in die ein zylindrischer
Schaft eines Werkzeugs W wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben
werden kann, und zwischen dem Befestigungskonus 2 und dem
Anschlußschaft 3 liegt
ein Mittelteil 5 vergrößerten Durchmessers.
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Das
dargestellte Spannfutter ist als Dehnspannfutter ausgebildet und
weist in an sich bekannter Weise zur Fixierung des Schafts in der
Aufnahmebohrung 4 im Bereich des Anschlußschafts 3 des
Futterkörpers 1 einen
Dehnspannmechanismus auf, von dem in der 1 lediglich eine schmale Ringkammer 6 dargestellt
ist. Diese ist um die Aufnahmebohrung 4 herum angeordnet
und koaxial zu dieser ausgerichtet. Die Ringkammer 6, deren
axiale Länge
etwa dem erforderlichen Spannbereich entspricht, wird zur Aufnahmebohrung 4 hin
von einer relativ schmalen Innenwand 7 und radial nach
außen
von einer Außenwand 8,
deren Wandstärke
um ein mehrfaches größer als
die Wandstärke
der Innenwand 7 ist, begrenzt. Die Ringkammer 6 ist
mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht in nicht dargestellter
Weise über
einen im Futterkörper 1 ausgebildeten
Kanal mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, durch welche
die Ringkammer 6 zum Spannen des Werkzeugs W mit Druck
beaufschlagt werden kann. Die Druckmittelquelle kann in an sich
bekannter Weise von einem im Futterkörper 1 ausgebildeten
Zylinderraum gebildet sein, der endseitig durch ein kolbenartiges
Stellorgan verschlossen ist, das zur Erhöhung des Drucks in den Zylinderraum
eingeschraubt bzw. zur Verringerung des Drucks aus dieser herausgeschraubt
werden kann. Dieser hydraulische Druck wird über den Kanal zur Ringkammer 6 übertragen
und bewirkt eine elastische Auswölbung der
Innenwand 7 nach innen, bis diese den in die Aufnahmebohrung 4 eingsetzten
Werkzeugschaft fest umschließt.
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Alternativ
können
auch andere Spannmechanismen vorgesehen sein, um das Werkzeug W
in der Aufnahme 4 zu fixieren. Beispielsweise kann ein Schrumpfsitz
hergestellt werden, indem der Futterkörper unter Aufweitung der Aufnahme
erwärmt
und nach Einschieben des Werkzeugs W wieder abgekühlt wird.
In diesem Fall stellt der die Aufnahme bildende Teil des Futterkörpers den
Spannmechanismus dar.
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Zur
Positionierung des Werkzeugs W ist in der Aufnahme 4 ein
Axialanschlagelement vorgesehen, das im Futterkörper 1 axial verstellbar
gehalten ist. Konkret ist das Axialanschlagelement in der dargestellten
Ausführungsform
als Voreinstellschraube 12 ausgebildet, die in den Futterkörper 1 eingeschraubt
ist, wozu sie im Bereich ihres Schafts mit einem Außengewindeabschnitt 12b versehen
ist. Desweiteren weist die Voreinstellschraube 12 eine Durchgangsbohrung 12a auf.
Diese ist an ihrem aufnahmeseitigen Endbereich in Form eines Innensechskants
ausgebildet, so daß die
Voreinstellschraube 12 durch einen Sechskantschlüssel verdreht
und auf diese Weise axial verstellt werden kann.
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Bei
dem in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeug W handelt es
sich um ein sogenanntes Werkzeug mit innerer Kühlmit telzufuhr, das, wie in der
Zeichnung angedeutet ist, eine zentrale Durchgangsbohrung 9 aufweist,
die sich vom aufnahmeseitigen Ende bis zur Schneide des Werkzeugs
W erstreckt, um der Werkzeugschneide ein Kühl- und/oder Schmiermittel
zuzuführen.
Dieses Kühl- und/oder
Schmiermittel, das beispielsweise ein Luft/Öl-Gemisch in Form eines Ölnebels
sein kann, wird dem maschinenseitigen Ende des Werkzeugs W von einem Übergabeelement 11 der
Arbeitsspindel A der Werkzeugmaschine her über einen in dem Futterkörper 1 ausgebildeten
Kühlmittelkanal
zugeführt.
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Dieser
Kühlmittelkanal
wird im wesentlichen von einem Kühlmittelzuführrohr 10,
das sich zwischen dem Übergabeelement 11 der
Arbeitsspindel A und der Voreinstellschraube 12 erstreckt,
und dem innensechskantförmigen
Endbereich der Durchgangsbohrung 12a der Voreinstellschraube 12 gebildet.
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Das
Kühlmittelzuführrohr 10 ist
erfindungsgemäß teleskopartig
ausfahrbar ausgeführt,
so daß seine
Länge in
Anpassung an die jeweilige Position der Voreinstellschraube 12 veränderbar
ist, und wird durch elastische Mittel in seine ausgefahrene Stellung
gedrückt,
so daß im
Betrieb stets gewährleistet ist,
daß das
Kühlmittelzuführrohr 10 an
dem Übergabeelement 11 und
der Voreinstellschraube 12 anliegt.
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Bei
der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen
besteht das Kühlmittelzuführrohr 10 aus
zwei teleskopartig ineinandergreifenden Rohrelementen 10a, 10b, wobei
das äußere Rohrelement 10a an
seinem spindelseitigen Ende eine Anschlagfläche 13 für das Übergabeelement 11 aufweist,
die an einem Absatz 14 ausgebildet ist, und das innere, zweite
Rohrelement 10b in die Voreinstellschraube 12 eingreift
und mit dieser – hier
durch einen Schrumpfsitz – fest
verbunden ist. Die Rohrelemente 10a, 10b werden
durch eine Schraubendruckfeder 15 auseinandergedrückt, welche
die Rohrelemente 10a, 10b umgibt und sich zwischen
dem endseitigen Absatz 14 des ersten Rohrlements 10a und
der Voreinstellschraube 12 abstützt, so daß im Betrieb eine flächige und
dichte Anlage der Anschlagfläche 13 des
ersten Rohrelements 10a an dem Übergabeelement 11 der
Arbeitsspindel A sichergestellt ist. Dabei weisen die Rohrelemente 10a, 10b an
ihren zueinanderweisenden Endbereichen Sicherungselemente 18, 19 in
der Form von nach innen bzw. außen
ragenden Absätzen
auf, die in der ausgefahrenen Stellung des Kühlmittelzuführrohrs 10 miteinander
in Eingriff kommen und verhindern, daß sich die Rohrelemente 10a, 10b voneinander
lösen.
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Um
die Strömungsverluste
im Betrieb gering zu halten, weist das Kühlmittelzuführrohr 10 an seinem
einlaßseitigen
Ende eine Übergangsschräge 16 auf,
wodurch der Übergang
von dem größeren Durchmesser
des Kühlmittelkanals 11a des Übergabeelements 11 zu
dem kleineren Durchmesser des ersten Rohrelements 10a sanft
gestaltet wird. Desgleichen ist an dem in das erste Rohrelement 10a eingreifenden
Ende des zweiten Rohrelements 10b eine Übergangsschräge 17 ausgebildet.
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Bei
der in der 4 dargestellten
Ausführungsform
wird das Kühlmittelzuführrohr 12 durch eine
gewickelte Flachfeder gebildet, die aus ihrer gezeigten Ausgangslage
elastisch zusammengedrückt werden
kann. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auf eine Feder als zusätzliches
Bauteil verzichtet werden kann. Da außerdem die Flachfeder aus Materialien
mit einer sehr geringen Wandstärke
von wenigen 10tel Millimeter hergestellt werden können, sind
die Übergänge zwischen
den Wicklungen sanft mit der Folge, daß auch die Strömungsverluste
gering sind.