DE19708983A1 - Werkzeughalteranordnung - Google Patents
WerkzeughalteranordnungInfo
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- B23B31/02—Chucks
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalteranordnung für ein um
eine Drehachse rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Fräs- oder
Bohrwerkzeug.
Rotierende Hochpräzisionswerkzeuge, wie zum Beispiel Bohrer,
insbesondere aber Fräser, müssen mit sehr hoher Rundlaufgenau
igkeit in Werkzeughalteanordnungen eingespannt werden, um
ungleiches Schlagen der Schneiden oder Zähne zu vermeiden.
Hierzu ist es bekannt, den Halteschaft der Werkzeugs in einer
zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Spannschafts
aufzunehmen. Die Aufnahmeöffnung ist in einer ringförmig ge
schlossenen Endhülse des Spannschafts vorgesehen, die auf den
Halteschaft des Werkzeugs warm aufgeschrumpft wird. Der Halte
schaft sitzt damit im Preßsitz in dem Spannschaft des Werk
zeughalters. Beim Einsetzen des Werkzeugs muß lediglich der
Spannschaft erwärmt werden. Beim Abnehmen des Werkzeugs hinge
gen muß der Spannschaft zusammen mit dem Werkzeug erwärmt
werden mit der Folge, daß das Werkzeug nach dem Abnehmen lang
sam abgekühlt werden muß, da ein rasches Abkühlen das Werkzeug
beschädigen würde. Wenngleich die bekannte Werkzeughalteran
ordnung eine hohe Rundlaufgenauigkeit sicherstellt, geht bei
einem Werkzeugwechsel vergleichsweise viel Zeit verloren, was
die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugmaschine beeinträchtigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeughalteranordnung für
ein um eine Drehachse rotierendes Werkzeug zu schaffen, die
einerseits in hohem Maße rundlaufgenau ist und andererseits
einen raschen Werkzeugwechsel erlaubt.
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeughalteranordnung mit
einem Spannschaft, der in einer ringförmig geschlossenen End
hülse eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung zur Preß
sitzhalterung eines Halteschafts des um die Drehachse rotie
renden Werkzeugs, insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs,
enthält. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, daß
die Endhülse in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl zumin
dest angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende
Spreizkanäle enthält, in die zur radialen Aufweitung der End
hülse langgestreckte, abnehmbare Spreizkörper einpreßbar sind.
Bei einer solchen Werkzeughalteranordnung ist der radial in
nere Bereich der Endhülse nach wie vor unterbrechungsfrei
ringförmig geschlossen und sorgt für eine hochpräzise Zentrie
rung und Preßsitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs. Die
Spreizkanäle sind radial außerhalb dieses ringförmig geschlos
senen Bereichs angeordnet und in den ansonsten einstückigen
Materialbereich der Endhülse eingearbeitet. Es hat sich ge
zeigt, daß durch das Eintreiben der Spreizkörper in die
Spreizkanäle nicht nur dieser radial äußere Umfangsbereich in
Umfangsrichtung aufgeweitet werden kann, sondern daß durch
diese Umfangserweiterung der ringförmig geschlossene radial
innere Bereich in einem Maße radial aufgeweitet werden kann,
der das Einsetzen bzw. Entnehmen des Halteschafts des Werk
zeugs erlaubt. Das Einpressen oder Lockern der Spreizkörper
läßt sich mit Hilfe geeigneter Preß- oder Schlagwerkzeuge in
sehr kurzer Zeit durchführen. Da auch bei dieser Werkzeughal
terung der Halteschaft im Preßsitz in der Aufnahmeöffnung des
Spannschafts sitzt, lassen sich sehr hohe Rundlaufgenauig
keitswerte erreichen.
Der Spannschaft kann unmittelbar durch eine Arbeitsspindel
einer Werkzeugmaschine gebildet sein; es kann sich aber bei
dem Spannschaft auch um einen in die Arbeitsspindel einsetz
baren Werkzeughalter, beispielsweise einen Steilkegel-Werk
zeughalter handeln. Die Aufnahmeöffnung des Spannschafts ist
der Form des Halteschafts des Werkzeugs angepaßt und hat dem
entsprechend Konusform oder Zylinderform. Die Spreizkörper
sind zweckmäßigerweise von dem Spannschaft abnehmbar, um Un
wuchtprobleme zu vermeiden, können aber auch unverlierbar an
dem Spannschaft geführt sein.
Bei der Formgebung der Spreizkanäle und der Spreizkörper kommt
es darauf an, daß sie so geformt sind, daß der Anordnungs
durchmesser der Endhülse im Bereich der Spreizkanäle bei ein
getriebenen Spreizkörpern aufgeweitet wird. Die Aufweitung muß
hierbei nicht bereits während des Eintreibvorgangs auftreten,
sondern kann sich aufgrund von Materialelastizitäten der End
hülse des Spannschafts erst nach der Entlastung der Spreizkör
per von den Eintreibkräften einstellen. Wie nachfolgend noch
näher erläutert wird, kann sich die Eintreibrichtung der
Spreizkörper durchaus von der Aufweitrichtung der Endhülse
unterscheiden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, die sich durch einfache
Herstellbarkeit auszeichnet, sind die Spreizkanäle radial zum
äußeren Umfangsmantel der Endhülse hin offen, lassen sich also
problemlos von radial außen her einarbeiten. Bevorzugt handelt
es sich hierbei um nach radial außen offene, nach radial innen
sich verjüngende Keilnuten. In solche Keilnuten, die, wie auch
die Spreizkörper in ihrer Längsrichtung bevorzugt ein Quer
schnittsprofil mit gleichbleibendem Keilwinkel haben, lassen
sich die Spreizkörper durch geeignete Preßwerkzeuge von radial
außen her eindrücken. Dies kann so erfolgen, daß diametral
sich gegenüberliegende Spreizkörper nacheinander paarweise in
die zugeordneten Keilnuten eingedrückt werden oder aber auch
so, daß Gruppen von drei oder mehr über den Umfang verteilter
Spreizkörper, insbesondere sämtliche Spreizkörper, gleichzei
tig radial eingedrückt werden. Bei einem solchen Verfahren,
wie es gleichfalls Gegenstand der Erfindung ist, wird über die
Spreizkörper eine radiale Preßkraft auf die Endhülse ausgeübt.
Solange die Preßkraft anliegt, kann sich der Bereich des In
nenmantels der Aufnahmeöffnung des Spannschafts in aller Regel
nicht aufweiten. Vielmehr wird das Material der Endhülse ela
stisch deformiert und erst bei Entlastung der Spreizkörper von
der Einpreßkraft kann sich die Endhülse entspannen und den
Halteschaft des Werkzeugs freigeben bzw. die Aufnahmeöffnung
auf einen den Preßsitz lösenden Durchmesser erweitern.
Alternativ oder auch zusätzlich zu einer nach radial innen
sich verjüngenden Querschnittsform der Keilnuten können sich
die Keilnuten und die Spreizkörper auch in ihrer Längsrichtung
verjüngen. Zur Aufweitung der Endhülse werden die Spreizkörper
dann mit einer axialen Bewegungskomponente in die Keilnuten
eingedrückt. Spreizkörper, die aufgrund ihrer Form eine axiale
Bewegungskomponente beim Eintreiben bedingen, vereinfachen die
Konstruktion der Eintreibewerkzeuge, da in aller Regel sämt
liche Spreizkörper gemeinsam von einem axialen Ende des Spann
schafts her zugänglich sind.
Wenngleich bevorzugt ist, daß die Spreizkörper und die Spreiz
kanäle einander entsprechende Querschnittskonturen haben, so
können doch die Querschnittskonturen im Einzelfall voneinander
abweichen. Bei als Keilnuten ausgebildeten Spreizkanälen haben
die Spreizkörper zweckmäßigerweise Keilquerschnitt, um ver
gleichsweise große gegenseitige Auflageflächen zu erreichen.
Der einfacheren Herstellbarkeit wegen können die Spreizkörper
bei Keilnuten aber auch Rundstabquerschnitt haben.
Die Idee, die Spreizkanäle in axialer Richtung der Endhülse zu
erweitern und ausschließlich axial bewegbare Spreizkörper zu
benutzen, führt zu einer weiteren Klasse einfach herstellbarer
Spreizkanäle und Spreizkörper. In einer zweckmäßigen Ausge
staltung ist vorgesehen, daß die Spreizkanäle als zumindest
angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende und in
Richtung der Drehachse sich verjüngende Keilkanäle ausgebildet
sind, in die in ihrer Längsrichtung sich verjüngende Spreiz
körper zum Aufweiten der Endhülse längs eindrückbar sind.
Bevorzugt handelt es sich bei den Keilkanälen um Konusbohrun
gen, in die konusförmige Spreizkörper eindrückbar sind. Die
Konusbohrungen können zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse
hin geschlossen sein, sind aber bevorzugt zum äußeren Umfangs
mantel hin durch Schlitze geöffnet, was die zum Eintreiben der
Spreizkörper benötigten Kräfte mindert.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen haben die
Spreizkanäle oder/und die Spreizkörper bezogen auf die Ein
treibrichtung der Spreizkörper geneigte Schrägflächen, die
vorzugsweise so bemessen sind, daß die Spreizkörper bei aufge
weiteter Endhülse selbsthemmend in den Spreizkanälen gehalten
sind. Auf diese Weise können die Spreizkörper nach dem Auf
weiten der Endhülse von Eintreibkräften entlastet werden, was
das Wechseln des Werkzeugs erleichtert und gegebenenfalls die
Konstruktion des Eintreibwerkzeugs vereinfacht. Das Lösen der
selbsthemmend in den Spreizkanälen sitzenden Spreizkörper
gestaltet sich in jedem Fall relativ einfach, da es sich bei
den Selbsthemmkräften um Haftreibungskräfte handelt, so daß
bereits vergleichsweise geringe, auf die Spreizkörper ausge
übte, impulsförmige Lösekräfte genügen, um den Haftreibungs
zustand in einen die Spreizkörper lockernden Gleitreibungs
zustand zu überführen.
In einer Variante sind die Spreizkanäle als zum äußeren Um
fangsmantel offene, hinterschnittene Nuten zur Aufnahme von
mit Ankerköpfen versehener, radial nach außen aus der Endhülse
austretender Zugspreizkörper ausgebildet. Über die Zugspreiz
körper können nach radial außen gerichtete Zugkräfte in die
Endhülse eingeleitet werden, die die Endhülse aufspannen und
damit aufweiten. Der einfacheren Herstellbarkeit wegen sind
die Spreizkanäle bevorzugt als zumindest angenähert in Rich
tung der Drehachse sich erstreckende, zylindrische Bohrungen
ausgebildet, die zum äußeren Umfangsmantel hin durch in Rich
tung der Drehachse sich erstreckende Schlitze geöffnet sind.
Um die Spreizkörper in die Spreizkanäle einzutreiben, ist
zweckmäßigerweise eine Preßvorrichtung vorgesehen. Die Preß
vorrichtung kann Schlagimpulse auf die Spreizkörper ausüben
oder eine kontinuierliche Preß- oder Zugkraft beispielsweise
mittels eines hydraulischen Kraftgeräts oder dergleichen auf
Gruppen von Spreizkörpern oder sämtliche Spreizkörper gemein
sam ausüben. Für die letztgenannte Alternative umfaßt die
Preßvorrichtung bevorzugt einen relativ zur Endhülse in Rich
tung der Drehachse bewegbaren Schubring, der die Spreizkörper
gemeinsam zumindest im Sinne einer Aufweitung der Endhülse
verstellt. Bei dem Schubring kann es sich um einen relativ zu
den Spreizkörpern losen Ring handeln. Bevorzugt sind jedoch
die Spreizkörper fest, insbesondere einstückig, mit dem Schu
bring verbunden. In Ausführungsformen, bei welchen die Spreiz
kanäle als zum äußeren Umfangsmantel offene Spreiznuten ausge
bildet sind, kann der Schubring die Spreizkörper abstützend
umschließen. Mit Hilfe eines solchen Spreizrings kann auch bei
Spreiznuten, die als radial zur Drehachse hin sich verjüngende
Keilnuten ausgebildet sind, erreicht werden, daß die bei sol
chen Keilnuten mit radialer Bewegungskomponente einzudrücken
den Spreizkörper durch eine axiale Schubkraft eingepreßt wer
den. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Keil
nuten und die Spreizkörper zur Drehachse hin gleichsinnig
geneigt verlaufen, aber auch in der Weise, daß die Spreizkör
per jeweils über ein Keilflächen-Kraftumlenkgetriebe an dem
längs der Spreizkörper bewegbaren Schubring abgestützt sind.
Die Keilflächen des Keilflächen-Kraftumlenkgetriebes können
hierbei unmittelbar an dem Schubring und den Spreizkörpern
angeformt sein.
In einer alternativen Ausführungsform, bei welcher sich die
Spreizkörper ausschließlich axial bewegen, ist vorgesehen, daß
die Spreizkanäle als in Richtung der Drehachse sich verjün
gende Spreiznuten und die Spreizkörper als in Richtung der
Drehachse sich verjüngende, fest mit dem Schubring verbundene
Spreizrippen ausgebildet sind.
Um den Schubring unabhängig vom Durchmesser des Schneidbe
reichs des rotierenden Werkzeugs aufsetzen oder abnehmen zu
können, ist dieser bevorzugt betriebsmäßig in wenigstens zwei
Segmente teilbar.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen werden die
Spreizkörper relativ zu der Endhülse entweder in deren axialen
Richtung oder in deren radialen Richtung verschoben. In einer
Variante ist vorgesehen, daß die Spreizkanäle in Umfangsrich
tung sich gegenüberliegende Spreizflächen haben und die
Spreizkörper als Spreizexzenter ausgebildet sind, die um zu
mindest angenähert parallel zur Drehachse verlaufende Exzen
terachsen schwenkbar sind. Bei einer solchen Ausführungsform
werden die Zwängkräfte für das Aufweiten der Endhülse durch
Kippen oder Schwenken der Spreizexzenter erreicht. Da sich die
Spreizexzenter an jeweils gegenüberliegenden Spreizflächen der
Spreizkanäle abstützen, dienen eventuell vorhandene Lager der
Spreizkörper nicht der Aufnahme der Zwängkräfte sondern ledig
lich zur Führung der Spreizexzenter.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine erste Ausfüh
rungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters;
Fig. 2 einen Axialquerschnitt durch den Werkzeughalter,
gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 und 4 schematische Stirn- bzw. Axiallängsschnittan
sichten eines Werkzeugaufnahmebereichs des Werkzeug
halters vor dem Aufweiten einer den Halteschaft des
Werkzeugs aufnehmenden Aufnahmeöffnung;
Fig. 5 und 6 den Fig. 3 und 4 entsprechende Ansichten des
Werkzeugaufnahmebereichs nach dem Aufweiten der Auf
nahmeöffnung;
Fig. 7 einen Axialquerschnitt durch eine erste Ausführungs
form einer das Aufweiten des Aufnahmebereichs des
Werkzeughalters erlaubenden Preßvorrichtung, gesehen
entlang einer Linie VII-VII in Fig. 8;
Fig. 8 einen Axiallängsschnitt durch die Preßvorrichtung
nach Fig. 7;
Fig. 9 einen Axialquerschnitt durch den Aufnahmebereich der
Werkzeughalterung bei Aufweitung des Aufnahmebe
reichs durch erste eine Variante der Preßvorrich
tung;
Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen einer Axialansicht
und eines Axiallängsschnitts durch den Aufnahmebe
reich der Werkzeughalterung in Verbindung mit einer
zweiten Variante einer Preßvorrichtung vor dem Auf
weiten des Aufnahmebereichs;
Fig. 12 und 13 den Fig. 10 und 11 entsprechende Ansichten nach
Aufweitung des Aufnahmebereichs des Werkzeughalters;
Fig. 14 und 15 schematische Axialansichten des Aufnahmebe
reichs einer Werkzeughalterung mit einer dritten
Variante einer Betätigungsvorrichtung zum Aufweiten
des Aufnahmebereichs vor und nach der Aufweitung;
Fig. 16 und 17 die schematische Stirnansicht und Axiallängs
schnittansicht einer Variante des Aufnahmebereichs
der Werkzeughalterung mit zugeordneter Preßvorrich
tung und
Fig. 18 eine schematische Stirnansicht einer weiteren
Variante des Aufnahmebereichs einer Werkzeughalte
rung mit zugeordneter Aufweitvorrichtung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Steilkegelwerkzeughalter mit
einem insbesondere einstückigen Spannschaft 1, der an seinem
werkzeugfernen Ende einen zu seiner Drehachse 3 zentrischen
Steilkegel 5 aufweist, mit dem er in eine komplementäre Steil
kegelaufnahme einer nicht näher dargestellten, gleichachsig
zur Drehachse 3 rotierenden Arbeitsspindel einer Werkzeugma
schine, insbesondere einer Fräs- oder Bohrmaschine, drehfest
einsetzbar ist. An ihrem werkzeugnahen Ende ist der Spann
schaft 1 mit einer Endhülse 7 versehen, die eine zur Drehachse
3 zentrische Aufnahmeöffnung 9 zur Preßsitzhalterung eines bei
11 angedeuteten Halteschafts eines rotierenden Werkzeugs,
insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs, enthält. Der
Halteschaft 11 kann zylindrisch oder gleichfalls konisch aus
gebildet sein, und die Aufnahmeöffnung 9 hat eine dazu kom
plementäre Mantelform mit Passungsmaßen, die den in die Auf
nahmeöffnung 9 eingreifenden Bereich des Halteschafts 11 im
Preßsitz halten.
Um den Halteschaft 11 aus der Aufnahmeöffnung 9 entnehmen oder
in diese einführen zu können, sind in den Außenmantel der
Endhülse 7 in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl etwa
axial, d. h. in Richtung der Drehachse 3 sich erstreckender
Spreizkanäle 13 eingeformt, die einen ringförmig geschlosse
nen, mit seinem Innenmantel die Aufnahmeöffnung 9 bildenden
Hülsenbereich 15 umgeben. Wie nachfolgend noch näher erläutert
wird, kann durch Eintreiben langgestreckter Spreizkörper in
die Spreizkanäle 13 der ringförmig geschlossene Bereich 15 und
damit der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 9 soweit radial
geweitet werden, daß der Halteschaft 11 des Werkzeugs aus
seinem Preßsitz befreit und aus der Aufnahmeöffnung 9 entnom
men bzw. in diese eingesteckt werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Spreizkanäle als
zum Außenmantel der Endhülse 7 hin offene, radial nach außen
sich erweiternde Keilnuten ausgebildet, in die, wie die Fig. 3
bis 6 zeigen, gleichfalls keilförmige Spreizkörper 17 radial
einpreßbar sind. Die Fig. 3 und 4 zeigen die Verhältnisse vor
dem Eintreiben der Spreizkörper 17, wobei die Aufnahmeöffnung
9 einen den Preßsitz des Halteschafts 11 ermöglichenden Innen
durchmesser hat.
Um den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 9 auf ein die
Preßpassung aufhebendes Maß aufweiten zu können, werden die im
Querschnitt gleichfalls keilförmigen Spreizkörper 17 in Rich
tung von Pfeilen 19 radial nach innen in jeweils einzeln zu
geordnete Keilnuten 13 eingepreßt. Der ringförmig geschlossene
Innenbereich 15 der Endhülse 7 und der gegebenenfalls in der
Aufnahmeöffnung 9 steckende Halteschaft des Werkzeugs nimmt
die radialen Einpreßkräfte unter elastischer Deformierung auf.
Werden die Spreizkörper 17 nach dem Eindrücken entlastet, so
weitet sich der innere Bereich 15 aufgespreizt durch die
Spreizkörper um ein die Preßpassung aufhebendes Maß auf. In
Fig. 5 ist dieser Vorgang stark übertrieben skizziert. Mit
einer strichpunktierten Linie 21 ist die ursprüngliche Kontur
des den Preßsitz ermöglichenden Innendurchmessers der Aufnah
meöffnung 9 angedeutet, während die aufgeweitete Kontur der
Aufnahmeöffnung 9 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt
ist. In der Praxis bewegt sich die Aufweitung beispielsweise
in der Größenordnung von 10 bis 80 µm, was genügt, um eine
Preßpassung aufzuheben.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 6 haben die Keilnuten 13
und die Spreizkörper 17 über ihre Länge gleichbleibenden Quer
schnitt. Zum Einpressen werden paarweise sich gegenüberlie
gende Spreizkörper 17 zugleich in die zugehörigen Keilnuten 13
eingedrückt. Es versteht sich, daß mehrere solcher Paare von
Spreizkörpern 17, insbesondere auch sämtliche Spreizkörper
zugleich in die zugehörigen Keilnuten 13 eingedrückt werden
können. Wie die Fig. 1 bis 6 zeigen, sind die Keilnuten über
den Umfang der Endhülse 7 in gleichen Winkelabständen ver
teilt. Es versteht sich, daß auch andere rotationssymmetrisch
angeordnete Gruppen von Spreizkörpern, beispielsweise in 120°
Abständen voneinander angeordnete Dreiergruppen von Spreizkör
pern gleichzeitig eingepreßt werden können.
Die Neigungswinkel der aneinanderliegenden Keilflächen der
Keilnuten 13 einerseits und der Spreizkörper 17 andererseits
sind so bemessen, daß die Spreizkörper 17 nach dem Einpressen
selbsthemmend in den Keilnuten 13 sitzen, also von den Ein
preßkräften entlastet werden können. Die zum Einpressen der
Spreizkörper 17 erforderlichen Kräfte können kontinuierlich,
beispielsweise mittels hydraulischer Druckzylinder, oder auch
impulsförmig aufgebracht werden. Zum Lösen der selbsthemmend
gehaltenen Spreizkörper 17 genügt es, wenn die Haftreibung
beispielsweise durch eine impulsartig in axialer Richtung auf
die Spreizkörper aufgebrachte Kraft überwunden wird. In aller
Regel genügen dann die Elastizitätskräfte der Endhülse 7, um
die keilförmigen Spreizkörper 17 unter Verengung der Keilnuten
13 auszutreiben.
Die Spreizkörper 17 können jeweils einzeln für sich bereitge
stellt sein oder aber an einer gemeinsamen Halterung geführt
sein. Insbesondere kann die Halterung Bestandteil einer auf
wenigstens ein Kraftgerät, beispielsweise einen Hydraulikzy
linder oder dergleichen umfassenden, nicht näher dargestellten
Preßvorrichtung sein.
Im folgenden werden Varianten der Werkzeughalterung erläutert,
die sich im wesentlichen von der Werkzeughalterung der Fig. 1
und 2 durch die Gestaltung der Spreizkanäle oder/und der
Spreizkörper oder/und der zum Eintreiben der Spreizkörper
verwendeten Vorrichtungen unterscheiden. Nach Aufbau oder
Wirkungsweise übereinstimmende Komponenten sind mit den Be
zugszahlen vorangegangen erläuterter Komponenten bezeichnet
und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur
Erläuterung wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug
genommen.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Variante, bei der die Endhülse 7a
gleichfalls nach radial außen sich erweiternde Keilnuten 13a
hat, in die zur Aufweitung des Öffnungsdurchmessers der Auf
nahmeöffnung 9a vom Preßsitzdurchmesser 21a auf den in Fig. 7
dargestellten, den Preßsitz aufhebenden Durchmesser Spreizkör
per 17a radial nach innen eingetrieben werden. Die Spreizkör
per 17a und die Keilnuten 13a haben ein Querschnittsprofil mit
über ihre Länge gleichbleibendem Keilwinkel, wobei die in die
Keilnuten 13a eingetriebenen Spreizkörper 17a im Preßsitz
selbsthemmend gehalten werden. Um die Spreizkörper 17a gleich
zeitig in die Keilnuten 13a eintreiben zu können, haben sie
auf ihrer der Drehachse 3a in Längsrichtung geneigte Rücken
flächen 23 und werden von einem Schubring 25 umschlossen,
dessen Innenmantel 27 sich gleichsinnig zur Neigung der
Rückenflächen 23 konusförmig verjüngt. Durch Axialverschieben des
Schubrings 25 werden die mit ihren Rückenflächen 23 an dem
Konusmantel 27 gleitenden Spreizkörper 17a radial in die Keil
nuten 13a gedrängt. Zum Lockern der Spreizkörper 17a wird der
Schubring 25 abgezogen und die Spreizkörper 17a durch axial
wirkende Kräfte gelockert.
In den vorangegangen erläuterten Ausführungsbeispielen haben
die in die Keilnuten eintreibbaren Spreizkörper ihrerseits
keilförmigen Querschnitt. Fig. 9 zeigt eine Variante, bei der
in radial nach außen offene in axialer Richtung der Drehachse
3b sich erstreckende Keilnuten 13b durch Spreizkörper 17b in
Form von Rundmaterialstäben aufspreizbar sind. Spreizkörper
17b aus Rundmaterial lassen sich einfacher herstellen. Auch
hier läßt sich eine Selbsthemmung der in die Keilnuten 13b
radial eingetriebenen Spreizkörper 17b erreichen.
Die Fig. 10 bis 13 zeigen wiederum eine Variante, bei welcher
die Endhülse 7c wiederum im wesentlichen axial verlaufende,
nach radial außen offene Keilnuten 13c hat und in die Keilnu
ten 13c zum Aufweiten der in Fig. 10 dargestellten, den Preß
sitz des Halteschafts des Werkzeugs ermöglichenden Innendurch
messer der Aufnahmeöffnung 9c auf den in Fig. 12 eingezeichne
ten, den Preßsitz aufhebenden Innendurchmesser 21c langge
streckte, keilförmige Spreizkörper 17c eintreibbar sind. Im
Unterschied zu den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 8 er
strecken sich die Keilnuten 13c jedoch nicht parallel zur
Drehachse, sondern sind sämtlich gleichsinnig zur Drehachse 3c
geneigt. Die Spreizkörper 17c sind am Innenumfang des Schub
rings 25c gehalten, insbesondere einstückig angeformt, und
sind ebenfalls gleichsinnig aufeinander zu geneigt. Der Nei
gungswinkel der rippenförmigen Spreizkörper 17c entspricht dem
Neigungswinkel der Keilnuten 13c. Wird der Schubring 25c axial
zur Endhülse 7c auf diese aufgeschoben, so treten die Spreiz
körper 17c mit einer radialen Bewegungskomponente in die Keil
nuten 13c ein und weiten die Aufnahmeöffnung 9c auf.
Die Keilnuten 13c und die rippenförmigen Spreizkörper 17c
können in Richtung der Drehachse 3c gleichförmigen Querschnitt
haben; sie können sich aber auch in Richtung der Drehachse 3c
gleichsinnig verjüngen. Es versteht sich, daß in Richtung der
Drehachse sich verjüngende Keilnuten und Keilrippen auch bei
solchen Konfigurationen einsetzbar sind, bei welcher die Keil
nuten und die Keilrippen mit ihrer Längsrichtung etwa parallel
zur Drehachse 3c verlaufen.
Der anhand der Fig. 7 und 10 bis 13 erläuterte Schubring kann
in Umfangsrichtung segmentiert sein, so daß er nach dem Ein
spannen eines Werkzeugs abgenommen werden kann, selbst wenn
der Werkzeugdurchmesser größer als der lichte Durchmesser des
Schubrings 25c ist.
Bei den vorangegangen erläuterten Ausführungsformen wurde die
Endhülse durch radial nach innen einzudrückende Spreizkörper
aufgeweitet. Die Fig. 14 und 15 zeigen eine Ausführungsform,
bei welcher in wiederum im wesentlichen axial verlaufenden
Spreizkanälen 13d Spreizkörper 17d sitzen, die zum Aufweiten
des Hülsenbereichs 15d und damit der Aufnahmeöffnung 9d radial
nach außen in Richtung von Pfeilen 28 gezogen werden. Die
Zugkräfte müssen in dieser Ausführungsform über die gesamte
Zeitspanne, in welcher der Innendurchmesser der Aufnahmeöff
nung 9d auf den Innendurchmesser 21d aufgeweitet werden soll,
ausgeübt werden.
Die Spreizkanäle 13d haben im wesentlichen zylindrischen Quer
schnitt und erstrecken sich achsparallel zur Drehachse 3d. Zum
Außenmantel der Endhülse 7d sind sie über gleichfalls axial
verlaufende Schlitze 29 offen, wobei die Breite der Schlitze
29 in Umfangsrichtung der Endhülse 7d kleiner ist als der
Durchmesser der Zylinderabschnitte der Spreizkanäle 13d. Auf
diese Weise bilden sich an den inneren Rändern der Schlitze 29
Hinterschneidungen, die von rippenförmigen Ankerköpfen der
längs der Drehachse 3d sich erstreckenden Spreizkörper 17d
hintergriffen werden. Die Spreizkörper 17d treten durch die
Schlitze 29 aus der Endhülse 7d radial aus und sind außerhalb
der Endhülse 7d mit Angriffsorganen, hier verdickende Längs
rippen 31, für den Angriff eines zum Aufweiten benutzten
Kraftgeräts, beispielsweise eines Hydraulikzylinders oder
dergleichen versehen.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 13 werden die
Spreizkörper mit radialer Bewegungskomponente in keilförmige
Spreiznuten am Außenmantel der Endhülse eingetrieben. Die Fig.
16 und 17 zeigen eine Variante, die es erlaubt, die Spreiz
hülse durch axial sich verengende Spreizkanäle in Verbindung
mit axial sich verjüngenden Spreizkörpern aufzuweiten. Die
Spreizkanäle haben die Form axial sich verjüngender Konusboh
rungen 13e, die sich im wesentlichen parallel zur Drehachse 3e
erstrecken und zumindest an einem Ende axial offen und zugäng
lich sind. Längs der Konusbohrungen 13e verlaufende Schlitze
29e verbinden die Konusbohrungen 13e mit dem Außenumfang der
Endhülse 7e. Zum Aufweiten des Innendurchmessers der Aufnahme
öffnung 9e auf einen den Preßsitz unterbindenden Durchmesser
werden konusförmig sich verjüngende Spreizstäbe 17e (Fig. 17)
in die Konusbohrungen 13e axial eingetrieben. Im eingetriebe
nen Zustand werden die Konusstäbe 17e durch Selbsthemmung in
den Konusbohrungen 13e gehalten. Die Schlitze 29e sind wiede
rum schmäler als der kleinste Innendurchmesser jeder Konusboh
rung 13e, um am radial inneren Rand jedes Schlitzes 29e für
eine Hinterschneidung zu sorgen. Die Schlitze 29e schwächen
den Materialquerschnitt radial außerhalb des Anordnungsbe
reichs der Konusbohrungen 13e, wodurch die zum Eintreiben der
Konusstäbe 17d erforderlichen Kräfte gemindert werden. Es
versteht sich allerdings, daß die Schlitze 29e gegebenenfalls
entfallen können. Wenngleich Konusbohrungen der anhand der
Fig. 16 und 17 erläuterten Art bevorzugt werden, da sie sich
vergleichsweise einfach herstellen lassen, können axial sich
verjüngende Strukturen auch durch andere Querschnittsformen
erreicht werden, beispielsweise durch in axialer Richtung sich
verjüngende Rechteckquerschnitte.
Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 17 wird die End
hülse durch eine entweder radiale oder axiale translatorische
Bewegung des Spreizkörpers relativ zum Spreizkanal aufgewei
tet. Fig. 18 zeigt eine Variante, bei welcher die Aufweitung
durch Drehbewegungen der Spreizkörper bewerkstelligt wird. In
etwa parallel zur Drehachse 3f verlaufenden, zum Außenumfang
der Endhülse 7f offenen Spreiznuten 13f mit in Umfangsrichtung
sich gegenüberliegenden Nutwänden 33 sitzen um achsparallele
Schwenkachsen oder Kippachsen kippbeweglich geführte Exzenter
körper 17f, die sich bei der Kippbewegung an den Nutwänden 33
abstützen und sie voneinander weg zu drängen suchen. Durch die
hierbei in Umfangsrichtung auftretenden Verdrängungskräfte
wird der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 9f auf ein den
Preßsitz aufhebendes Maß aufgeweitet. In Fig. 18 sind die
Exzenterkörper als in Richtung der Drehachse 3f langgestreckte
Elemente ausgebildet. In einer nicht näher dargestellten Va
riante können die Exzenterkörper auch um radiale Schwenk- oder
Kippachsen schwenkbar angeordnet sein, wobei in Längsrichtung
der Spreiznuten 13f gegebenenfalls mehrere solche Exzenterkör
per hintereinander angeordnet sein können.
Claims (26)
1. Werkzeughalteranordnung für ein um eine Drehachse (3)
rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Fräs- oder Bohr
werkzeug, umfassend einen Spannschaft (1), der in einer
ringförmig geschlossenen Endhülse (7) eine zur Drehachse
(3) zentrische Aufnahmeöffnung (9) zur Preßsitzhalterung
eines Halteschafts (11) des Werkzeugs enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß die Endhülse (7) in Umfangs
richtung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert in
Richtung der Drehachse (3) sich erstreckende Spreizkanäle
(13) enthält, in die zur radialen Aufweitung der Endhülse
(7) langgestreckte, insbesondere abnehmbare Spreizkörper
(17) einpreßbar sind.
2. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle (13) zum äußeren Umfangs
mantel der Endhülse (7) radial offen sind.
3. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle als nach radial außen
offene, nach radial innen sich verjüngende Keilnuten (13;
13a-c) ausgebildet sind.
4. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keilnuten (13; 13a-c) und die Spreiz
körper (17; 17a-c) ein Querschnittsprofil mit in ihrer
Längsrichtung gleichbleibendem Keilwinkel haben.
5. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Keilnuten und die Spreizkörper in
ihrer Längsrichtung sich verjüngen.
6. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (13; 13a-c)
Keilquerschnitt haben.
7. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (13b) Rund
stabquerschnitt haben.
8. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle als zumindest ange
nähert in Richtung der Drehachse (3e) sich erstreckende
und in Richtung der Drehachse (3e) sich verjüngende Keil
kanäle (13e) ausgebildet sind, in die in ihrer Längsrich
tung sich verjüngende Spreizkörper (17e) zum Aufweiten
der Endhülse (7e) längs eindrückbar sind.
9. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keilkanäle als Konusbohrungen (13e)
ausgebildet sind.
10. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Konusbohrungen (13e) zum äußeren Um
fangsmantel der Endhülse (7e) hin durch Schlitze (29e)
geöffnet sind.
11. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle als zum äußeren Umfangs
mantel der Endhülse (7d) offene, hinterschnittene Nuten
(13d) zur Aufnahme von mit Ankerköpfen versehener, radial
nach außen aus der Endhülse (7d) austretender Zugspreiz
körper (17d) ausgebildet sind.
12. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle (13d) als zumindest ange
nähert in Richtung der Drehachse (3d) sich erstreckende,
zylindrische Bohrungen ausgebildet sind, die zum äußeren
Umfangsmantel der Endhülse (7d) hin durch in Richtung der
Drehachse (3d) sich erstreckende Schlitze (29) geöffnet
sind.
13. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle (7)
zumindest an einem ihrer axialen Enden axial von außen
her zugänglich sind.
14. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle (7) zum freien Stirnende
der Endhülse (7) hin offen sind.
15. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß den Spreizkörpern (17)
eine Preßvorrichtung zugeordnet ist, mittels der die
Spreizkörper (17) relativ zu der Endhülse (7) bewegbar
sind.
16. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Preßvorrichtung einen relativ zur End
hülse (7a, c) in Richtung der Drehachse (3a, c) beweg
baren Schubring (25; 25c) umfaßt, der die Spreizkörper
(17a, c) gemeinsam zumindest im Sinne einer Aufweitung
der Endhülse (7a, c) verstellt.
17. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle als zum äußeren Umfangs
mantel offene Spreiznuten (13a, c) ausgebildet sind und
der Schubring (25; 25c) die Spreizkörper (17a, c) abstüt
zend umschließt.
18. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreiznuten als radial zur Drehachse
hin sich verjüngende Keilnuten (13c) ausgebildet sind und
daß die Keilnuten (13c) und die Spreizkörper (17c) zur
Drehachse (3c) hin gleichsinnig geneigt verlaufen.
19. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkörper als Keilrippen (17c) aus
gebildet und fest mit dem Schubring (25c) verbunden sind.
20. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreiznuten als radial zur Drehachse
(3a) hin sich verjüngende Keilnuten (13a) ausgebildet
sind, und daß die Spreizkörper (17a) jeweils über ein
Keilflächen-Kraftumlenkgetriebe (23, 27) an dem längs der
Spreizkörper (17a) bewegbaren Schubring (25) abgestützt
sind.
21. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Keilflächen des Keilflächen-Kraftum
lenkgetriebes (23, 27) an dem Schubring (25) und den
Spreizkörpern (17a) unmittelbar angeformt sind.
22. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spreizkanäle als in Richtung der Dreh
achse (3c) sich verjüngende Spreiznuten (13c) und die
Spreizkörper (17c) als in Richtung der Drehachse (3c)
sich verjüngende, fest mit dem Schubring (25c) verbundene
Spreizrippen (17c) ausgebildet sind.
23. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis
22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubring (25; 25c)
betriebsmäßig in wenigstens zwei Segmente teilbar ist.
24. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis
23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (17;
17a-c, e) zumindest in ihrer die Endhülse (7; 7a-c, e)
aufweitenden Position durch Selbsthemmung an der Endhülse
(7; 7a-c, e) fixiert sind.
25. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle (13f) in Umfangs
richtung sich gegenüberliegende Spreizflächen (33) haben
und die Spreizkörper als Spreizexzenter (17f) ausgebildet
sind, die um zumindest angenähert parallel zur Drehachse
(3f) verlaufende Exzenterachsen schwenkbar sind.
26. Verfahren zum Einsetzen oder Entnehmen eines Rotations
werkzeugs, insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs,
dessen Halteschaft (11) im Preßsitz von einer zur Dreh
achse (3) zentrischen Aufnahmeöffnung (9) in einer ring
förmig geschlossenen Endhülse (7) eines Spannschafts (1)
einer Werkzeughalterung aufgenommen wird, wobei die End
hülse (7) an ihrer äußeren Mantelfläche in Umfangsrich
tung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert in Rich
tung der Drehachse (3) sich erstreckende, zur Drehachse
(3) hin sich verjüngende Keilnuten (13) enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Keilnuten (13) langge
streckte in den Keilnuten (13) selbsthemmend haltende
Spreizkörper (17) angenähert radial eingedrückt werden,
dann die Spreizkörper (17) von der radialen Eindrückkraft
im wesentlichen entlastet werden, dann der Halteschaft
(11) des Rotationswerkzeugs in die Aufnahmeöffnung (9)
der Endhülse (7) eingesteckt oder aus der Aufnahmeöffnung
(9) entnommen wird und dann gegebenenfalls die Spreizkör
per (17) wieder gelöst werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19708983A DE19708983A1 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Werkzeughalteranordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19708983A DE19708983A1 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Werkzeughalteranordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19708983A1 true DE19708983A1 (de) | 1998-09-10 |
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ID=7822326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19708983A Withdrawn DE19708983A1 (de) | 1997-03-05 | 1997-03-05 | Werkzeughalteranordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19708983A1 (de) |
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