DE1477279C3

DE1477279C3 - Futter für rotierende Werkzeuge mit einer Spannpatrone

Info

Publication number: DE1477279C3
Application number: DE1477279A
Authority: DE
Inventors: Milton Lloyd Shaker Heights Benjamin; David Dean Chagrin Falls Walker
Original assignee: Erickson Tool Co Solon Ohio (vsta)
Current assignee: Erickson Tool Co Solon Ohio (vsta)
Priority date: 1965-04-06
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1979-12-20
Also published as: GB1058953A; US3365204A; DE1477279B2; DE1477279A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Futter für rotierende Werkzeuge mit einer Spannpatrone mit konischer Außenfläche, die durch einen auf dem Spannfutterkörper axial verschraubbaren Spannring über einen Zwischenring in eine zentrische konische Bohrung des Spannfutterkörpers eindrückbar und dadurch zusammendrückbar ist, wobei die axiale Festlegung des Zwischenrings am Spannring durch Kugeln erfolgt, die in einer aus gleichförmigen Nuten im Spann- und Zwischenring gebildeten Ringnut angeordnet sind.

Bei einem aus dem DE-GM 19 07 655 bekannten Futter dieser Art bestehen die Nuten aus der Kugelform angepaßten Radialrillen, in welche die Kugeln nahezu spielfrei eingepaßt sind, so daß eine vom Spannungsgewinde herrührende Exzentrizität des Spannringes auf den Zwischenring übertragen wird. Infolge solcher Exzentrizität übt der Zwischenring auf die Spannpatrone, die in der konischen Bohrung des Spannfutterkörpers zentrisch gehalten ist, radiale, in der Spannpatrone Biegemomente erzeugende Kräfte aus, die bestrebt sind, das freie Ende der in der konischen Bohrung zentrisch gehaltenen Spannpatrone radial auszulenken. Die Folge ist, daß die Mittellinie eines in der Spannpatrone eingespannten Werkstücks nicht mehr mit der Achse der konischen Bohrung des Spannfutterkörpers fluchtet, so daß in solchem Falle ein guter Rundlauf des Werkstücks nicht gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Futter für rotierende Werkzeuge zu schaffen, bei dem durch eine Exzentrizität des Spannrings über den Zwischenring auf die Spannpatrone keine diese radial auslenkende Biegemomente erzeugenden Kräfte übertragen werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Nuten im Spannring und Zwischenring trapezförmig ausgebildet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Futter kann sich eine Exzentrizität des Spannringes nicht auf den Zwischenring übertragen, weil infolge des radialen und axialen Spiels der Kugeln sich der Zwischenring relativ zu dem eventuell exzentrischen Spannring radial verschieben kann, so daß auf den Zwischenring nur axial wirkende Druckkräfte, aber keine Biegemomente erzeugenden radialen Kräfte wirken und daher keine Tendenz besteht, das Endteil der Spannpatrone in eine exzentrische Lage zu verschieben.

Weiterhin wirken bei dem erfindungsgemäßen Futter auf die Kugeln nur Druckkräfte, so daß diese beim Spannen in den Nuten keinen Scherkräften ausgesetzt sind, die zu einer unerwünschten Deformation der Kugeln führen können.
Aus der US-PS 13 98 341 ist ein Futter für rotierende Werkzeuge mit einer Spannpatrone bekannt, bei dem der Spannring auf dem Spannfutterkörper dadurch axial unverschieblich festgelegt ist, daß der Spannfutterkörper mit einer umlaufenden äußeren Nut und der Spannring mit einer entsprechenden umlaufenden

ίο inneren Nut versehen sind, in denen Kugeln gehaltert sind. Weiterhin sind bei dem bekannten Futter sowohl der Spannring als auch der Zwischenring mit zylindrischen Innenflächen versehen, die auf entsprechend abgestuften zylindrischen Außenflächen des Spannfutterkörpers gleiten. Die Passung zwischen den aufeinander gleitenden zylindrischen Flächen verhindert dabei, daß Exzentrizitäten zwischen der Spannfutterkörperachse sowie den Achsen der miteinander verschraubten Spann- und Zwischenringe auftreten können. Da der Spannring zentrisch durch zylindrische Paßflächen auf dem Spannfutterkörper geführt ist, ergibt sich bei dem bekannten Futter nicht das Problem, die Übertragung eventueller Exzentrizitäten von dem Spannring über den Zwischenring auf die Spannpatrone zu vermeiden. Bei dem bekannten Futter sind die die Kugeln halternden Nuten offensichtlich nur deshalb im Querschnitt dreieckig ausgeführt worden, weil sich diese Form einfacher herstellen läßt als halbkreisförmige Rillen.

so Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Futter längs der Linie 1-1 in Fi g. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Futter längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab durch die Kugelverbindung zwischen dem Spannring und dem Zwischenring und

Fig.4 einen Teilschnitt in stark vergrößertem Maßstab der Kugelverbindung nach den F i g. 1,2 und 3.

Das in Fig. 1 bis 4 gezeigte Futter weist einen

Futterkörper 1 mit einer konischen Bohrung 2 (z. B. mit einem Kegelwinkel von 8 bis 10°) auf, welcher die entsprechend konische, zusammendrückbare Spannpatrone 3 aufnimmt. Wenn das Futter beispielsweise für Maschinen mit automatischer Steuerung durch einen Lochstreifen verwendet werden soll, müssen die Schäfte der Werkzeuge mit großer Kraft und hoher Genauigkeit eingespannt werden. Es hat sich gezeigt, daß zur Erzielung einer so starken Einspannkraft die Konizität der Bohrung 2 etwa 4 bis 5° betragen soll. Ferner hat es sich gezeigt, daß bei einem Kegelwinke! von weniger als etwa 8° die Reibung zwischen der Bohrung 2 und der Spannpatrone 3 so stark wird, daß Futter mit einer geringeren Konizität eine geringere Einspannkraft haben.

Auf den Futterkörper 1 ist ein Spannring 4 aufgeschraubt, der innen eine kreisförmige Nut 5 aufweist, die einer entsprechenden Außennut 6 in einem Zwischenring 7 zugekehrt ist, der im Spannring 4 angeordnet ist. Im Spannring 4 ist ein radialer Kanal S vorgesehen, der durch einen selbsthemmenden Schraubstöpsel 9 verschlossen ist und zur Einführung eines vollständigen Satzes von Kugeln 10 in die Fuhrung dient, die von den Nuten 5 und 6 gebildet wird, in einem Futter mit einem mittleren Nutendurchmesscr von 36,5 mm nimmt die Führung achtundzwanzig Kui-ein 10

4 / / A I y

mit einem Durchmesser von 3,97 mm auf.

Wie aus F i g. 3 und 4 hervorgeht, sind die Flanken der Nuten 5 und 6 konisch, wobei der Flankenwinkel wie bei einem ACME-Gewinde (Trapezgewinde) 29° beträgt, damit übliche Werkzeuge verwendet werden können. Wenn der Spannring 4 so gedreht wird, daß er sich nach links bewegt, greift die Flanke 11 der Nut 5 an den Kugeln iO an und es wird eine Axialkraft auf den Zwischenring 7 durch die Kugeln übertragen, die an der Flanke 12 der Nut 6 des Zwischenringes 7 angreifen, so daß dieser ebenfalls nach links bewegt wird, infolge der Wälzberührung zwischen den Kugeln 10 und den Flanken 11 und 12 der Nuten 5 und 6 jedoch keine Neigung hat, sich zu drehen. Die abgeschrägte Innenfläche 14 des Zwischenringes 7 greift an dem entsprechend abgeschrägten äußeren Endteil der Spannpatrone 3 an, so daß durch diese Bewegung des Zwischenringes 7 nach links die Spannpatrone 3 in die konische Bohrung 2 des Futterkörpers 1 hineingedrückt wird, wobei die Spannpatrone gegen den in ihr befindlichen, nicht gezeigten Schaft des Werkzeuges zusammengedrückt wird.

Im Bereich der abgeschrägten Innenfläche 14 des

W Zwischenringes ist eine einwärtsgekehrte Rippe 15 vprgesehen, die auf einander entgegengesetzten Seiten abgeschrägt ist und in eine Umfangsnut 16 der Spannzange eingreift. Wenn daher der Spannring 4 so gedreht wird, daß er nach rechts zurückgestellt wird, drücken die Kugeln 10, welche an den Flanken M und 18 der Nuten 5 und 6 angreifen, den Zwischenring 7 nach rechts, so daß die rechte Schrägfläche der Rippe 15 an der rechts von der Nut 16 befindlichen Schuher 19 angreift und die Spannpatrone 3 formschlüssig aus dem Futterkörper herausgezogen wird, wenn sich in der Spannpatrone 3 ein Werkzeugschaft befindet.

Wenn die Ringanordnung 4 und 7 ganz vom Futterkörper 1 abgeschraubt ist, kann man die Spannpatrone 3 auf einfache Weise herausziehen, weil die rechte Schrägfläche der Rippe 15 auf die Schulter 19 eine nockenartige Wirkung ausübt, so daß die Spannpatrone 3 zusammengedrückt wird und daher leicht herausgenommen werden kann. Beim Einsetzen einer anderen Spannpatrone wirken deren abgeschrägte Endflächen 20 mit der linken Schrägfläche der Rippe 16 des Zwischenringes 7 so zusammen, daß ebenfalls die Spannpatrone 3 zusammengedrückt wird und die Schulter 19 hinter der Rippe 15 einrastet, wie in F i g. 1 und 3 gezeigt ist.

Wie am besten aus der stark vergrößerten Darstellung in F i g. 4 hervorgeht, haben die Nuten 5 und 6 des Spannringes 4 bzw. des Zwischenringes 7 in bezug auf den Durchmesser der Kugeln 10 eine solche Breite und Tiefe, daß zwischen dem Zwischenring 7 und dem Spannring 4 ein geringes radiales und axiales Spiel vorhanden ist, so daß eine Exzentrizität des Zwischenringes 7 gegenüber der konischen Bohrung 2 des Futterkörpers 1 aufgenommen werden kann. Wenn daher keine derartige Exzentrizität vorhanden ist, befinden sich die Kugeln 10 in der in Fig.4 mit ausgezogenen Linien gezeigten Stellung. Wenn der Spannring 4 in der einen oder anderen Richtung gedreht wird, werden Kräfte von dem Spannring 4 längs der

ίο Linien 21 und 23 auf den Zwischenring 7 übertragen. Wenn jedoch zwischen dem Spannring 4 und der verjüngten Bohrung 2 eine lichte Exzentrizität vorhanden ist, können sich die Kugeln 10 in die in Fig. 4 strichpunktiert gezeigten Stellungen bewegen. In diesem Fall werden die Kräfte längs der Linien 24 und 25 oder 26 und 27 übertragen, ohne daß auf den Zwischenring 7 exzentrische Kräfte wirken. Es besteht daher keine Tendenz zu einer Verlagerung des Endteils der Spannpatrone 3 in eine exzentrische Lage. Es hat sich gezeigt, daß mit einer Konstruktion der in Fig. 1 und 4 gezeigten Art eine hohe Genauigkeit erzieh wird, wobei die Gesamtauslenkung der Meßuhr in einem Abstand von 102 mm von dem Ende der Spannpatrone 3 höchstens 0,0076 mm beträgt und außerdem die Einspannkraft, die bei Ausübung des vorgeschriebenen Drehmoments auf den Spannring erzielt wird, um etwa 50% höher ist als bei bekannten Konstruktionen.

Fig. 5 zeigt in größerem Maßstab in einem Radialschnitt eine abgeänderte Form der Ringanord-

jo nung. Hier sind die Nut 61 des Spannringes 63 und die Nut 62 des Zwischenringes 64 so angeordnet, daß die einander gegenüberliegenden und radial überlappenden Flanken 67 und 68 der Nuten 61 und 62 auf die Kugeln 65 direkt einander entgegengesetzte axiale Drücke ausüben. Ferner ist das äußere Ende der Spannpatrone 69 bei 70 konvex gerundet und das abgeschrägte innere Ende des Zwischenringes 64 bei 71 so abgerundet, daß eine gleichmäßige Linienberührung vorhanden ist, damit eine Tendenz zu einer exzentrischen Belastung am äußeren Ende der Spannpatrone 69 vermieden wird. Der radiale Spalt 72 zwischen dem Zwischenring 64 und dem Spannring 63 gestattet ein Zentrieren des Zwischenringes 64 durch die Spannpatrone 69, so daß eine Exzentrizität des Spannringes 63 gegenüber der verjüngten Bohrung 2 des Futterkörpers 1 die konzentrische Anordnung des äußeren Endteils der Spannpatrone 69 nicht beeinträchtigt.

Die Spannpatrone 69 hat eine Umfangsnut 74, welche der Nut 16 der Spannpatrone 3 entspricht und mit einer einwärtsgekehrten Rippe 73 der Spannpatrone 69 ebenso zusammenwirkt wie die Rippe 15 des Zwischenringes 7 mit der Nut 16.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Futter für rotierende Werkzeuge mit einer Spannpatrone mit konischer Außenfläche, die durch einen auf dem Spannfutterkörper axial verschraubbaren Spannring über einen Zwischenring in eine zentrische konische Bohrung des Spannfutterkörpers eindrückbar und dadurch zusammendrückbar ist, wobei die axiale Festlegung des Zwischenringes am Spannring durch Kugeln erfolgt, die in einer aus gleichförmigen Nuten im Spann- und Zwischenring gebildeten Ringnut angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11, 12) im Spannring (4) und Zwischenring (7) trapezförmig ausgebildet sind.