DE19829931A1 - Bohrfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem Futterkörper, in dem endseitig eine Spindelaufnahme für die Befestigung auf der Spindel einer Bohrmaschine sowie am entgegengesetzten Ende eine Werkzeugaufnahme ausgebildet sind, mit Spannbacken, die in die Werkzeugaufnahme vorstehen und die zur Anpassung an den Durchmesser des in die Werkzeugaufnahme eingesetzten, einzuspannenden Werkzeugs verstellbar gelagert sind.

Derartige Bohrfutter sind in der Praxis weit verbreitet, wobei die konkrete konstruktive Gestaltung in vielerlei Form realisiert ist. So ist aus der DE 34 37 792 C1 ein Bohrfutter bekannt, bei dem an dem Futterkörper ein Spannbackenhalter angeschlossen ist, in dem die Spannbacken an zur Futterachse geneigten, zum werkzeugseitigen Futterende hin zusammenlaufenden Spannflächen und außerdem mit dem spindelseitigen Backenende radial verschiebbar an zur Betätigung der Spannbacken axial verstellbaren Stellbolzen geführt sind. Die Verstellung der Spannbacken erfolgt durch einen am Futterkörper drehbar und axial unverschiebbar gelagerten Stellring, der über einen an den Futterkörper anzusetzenden Futterschlüssel verdreht werden kann.

Weiterhin sind auch schlüssellos zu spannende Bohrfutter bekannt, die es in selbstspannender und nicht-selbstspannender Ausführungsformen gibt. Ein Bohrfutter in selbstspannender Ausführungsform mit einem am Futterkörper ausgebildeten Spanngewinde, in das die in Führungsaufnahmen eines Backenführungsteils geführten Spannbacken mit einer am Backenschaft angeordneten Zahnreihe eingreifen, ist in DE 42 03 200 A1 beschrieben; ein Bohrfutter in nicht-selbstspannender Ausführungsform ist in EP 96 120 313 A1 gezeigt, bei dem die Spannbacken in im Futterkörper ausgebildeten Führungsaufnahmen geführt sind und mittels eines am Futterkörper gelagerten Gewinderinges, der über eine Stellhülse manuell zum Futterkörper verdreht werden kann, verstellt werden.

Die Bauteile dieser Bohrfutter, insbesondere der Futterkörper weisen eine relativ komplizierte Gestalt auf, wobei jedoch infolge des für die Bohrfutter verwendeten metallischen Werkstoffes mit den zur Verfügung stehenden Methoden der Metallbearbeitung Einschränkungen hinsichtlich der Formgebung bestehen und eine technisch wünschenswerte Formgebung nicht immer oder nicht in kostengünstiger Weise realisiert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die bestehenden Beschränkungen bei der Formgebung der Teile des Bohrfutters überwunden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Futterkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.

Der Futterkörper stellt den Kern eines Bohrfutters dar und ist ein massives Bauteil, das schwieriger zu fertigen ist, als die übrigen, den Futterkörper umgebenden, in der Regel als Hülsen oder Ringe ausgebildeten übrigen Bauteile. Der Futterkörper ist daher der begrenzende Faktor, was eine größere Variabilität der Formgebung betrifft. Durch die Erfindung sind nun auch bei Bohrfuttern die Vorteile nutzbar, die bei der Kunststoffverarbeitung existieren. Der Futterkörper kann als Spritzgußteil hergestellt werden, wodurch keine oder nur noch geringe Einschränkungen hinsichtlich der Formgebung existieren, weil der Kunststoff das gesamte, ihm vorgegebene Volumen einnehmen kann und diese Fertigung nicht mehr lediglich durch drehende Bearbeitung mit rotationssymmetrischen Arbeitsergebnis erfolgen muß. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß der Kunststoff faserverstärkt ist, damit der Futterkörper eine ausreichende Belastbarkeit erhält.

Vorzugsweise ist der Kunststoff ein durch Glasfasern verstärkter Polyamid. Durch diese Materialwahl ergibt sich eine Härte, Belastbarkeit und Verschleißfestigkeit, die denen der bisher verwendeten metallischen Werkstoffe nahe kommt.

Eine weitere Verbesserung der vorstehend genannten Eigenschaften läßt sich dadurch erreichen, daß der Kunststoff durch Kohlefasern verstärkt ist. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Faserverstärkung gezielt auf die zu erwartende Belastung des Bohrfutters abgestimmt wird, da diese in weiten Bereichen variieren kann, je nachdem, ob das Bohrfutter an einem relativ leistungsschwachen Akkuschrauber oder einer leistungsstarken Bohrmaschine für den professionellen Einsatz verwendet werden soll. Als günstig hat sich dabei gezeigt, wenn der Glasfasergehalt zwischen 5% und 35% und der Kohlefasergehalt zwischen 5% und 25% beträgt.

Aus der Praxis ist es bekannt, daß der Futterkörper nicht in allen Abschnitten einer gleichmäßigen Belastung unterliegt, sondern daß Bereiche existieren, in denen eine besonders hohe Belastung gegeben ist oder Belastungsspitzen auftreten können. Im Rahmen der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der Futterkörper bezüglich der Zusammensetzung des Kunststoffes inhomogen ausgebildet ist und in unterschiedlicher Beanspruchung ausgesetzten Abschnitten eine entsprechend der Beanspruchung angepaßte Beimengung von Glasfasern und/oder Kohlefasern aufweist. Hinsichtlich dieses Merkmales wird wiederum in vorteilhafter Weise von der durch die Wahl des Werkstoffes gegebenen einfachen Verarbeitungsmöglichkeit Gebrauch gemacht, da es bei einem aus Kunststoff gefertigten Spritzgußteil bekannt ist, dieses aus einzelnen nacheinander folgenden Verfahrensschritten aufzubauen, bis die gewünschte Zusammensetzung oder Formgebung erreicht ist.

Die sich aus der Wahl des Werkstoffes ergebenden Vorteile lassen sich bei einem Bohrfutter mit geneigt zur Futterachse verlaufenden, in einer Backenführungshülse ausgebildeten Führungsaufnahmen für die Spannbacken und mit am Futterkörper angeordneten Spanngewinde auch dadurch nutzen, daß die Backenführungshülse aus dem Kunststoff gefertigt ist.

Die Vorteile zeigen sich auch bei einem Bohrfutter mit geneigt zur Futterachse verlaufenden, im Futterkörper oder der Backenführungshülse ausgebildeten Führungsaufnahen für die Spannbacken, da dann in einfacher Weise die Möglichkeit besteht, daß in Längsrichtung der Führungsaufnahmen Führungsstege für die Spannbacken ausgebildet sind. Gegenüber den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Führungsaufnahmen in zylindrischer Gestalt mit kreisrundem Querschnitt ergibt sich durch die Führungsstege eine deutlich verbesserte Führung der Spannbacken in ihren Führungsaufnahmen, wobei die mit den Führungsstegen verbundene Verbesserung der Führung für den Fachmann vorhersehbar ist, dieser jedoch bisher keine Möglichkeit hatte, die durch die Führungsstege komplizierter gestaltete Oberfläche der Führungsaufnahmen in kostengünstiger Weise herzustellen.

Neben der Anordnung von Führungsstegen in den Führungsaufnahmen ist es auch möglich, daß in den Führungsaufnahmen Entstaubungsnuten ausgebildet sind. Bei konventionellen Bohrfuttern ist die Fertigung von Nuten in den Führungsaufnahmen mit den gleichen Schwierigkeiten wie die Fertigung von Führungsstegen verbunden, während bei dem erfindungsgemäßen Bohrfutter diese Schwierigkeiten vollständig überwunden sind. Die Entstaubungsnuten dienen dazu, den beim Bohrbetrieb anfallenden Staub besser und schneller aus dem Bohrfutter und insbesondere aus der Werkzeugaufnahme abzuführen, wodurch sich deutlich der Verschleiß des Bohrfutters reduziert und die Standzeit erhöhen läßt.

Diesem Ziel dient auch, wenn am Boden der Werkzeugaufnahme eine Staubsammelrinne ausgebildet ist, in die die Entstaubungsnuten münden. Diese Staubsammelrinne läßt sich im Spritzgußverfahren ohne zusätzliche Kosten im Futterkörper ausbilden, während bei einem Futterkörper aus metallischem Werkstoff für die Ausbildung der Staubsammelrinne ein zusätzlicher, die Kosten erhöhender Bearbeitungsschritt erforderlich wäre.

Bei bisher bekannten Bohrfuttern haben die Führungsaufnahmen infolge der zur Verfügung stehenden Arbeitsmethoden einen kreisrunden Querschnitt. Durch die Erfindung besteht diese Beschränkung nicht mehr und man ist grundsätzlich in der Wahl der Form der Führungsaufnahmen frei. Hinsichtlich einer besseren Führung der Spannbacken in den Führungsaufnahmen ist es günstig, wenn die Führungsaufnahme einen nicht-kreisrunden, insbesondere eckigen Querschnitt und die Spannbacken eine dazu korrespondierende Gestalt aufweisen. Besonders bevorzugt ist dabei, daß die Führungsaufnahmen und die Spannbacken im Querschnitt die Gestalt eines Mehrkants, vorzugsweise eines Dreikants, Vierkants oder Fünfkants aufweisen. Bei dieser Gestalt der Führungsaufnahmen haben die Spannbacken eine Führung in unterschiedlichen, nicht parallel zueinander stehenden Ebenen, wobei die fehlende Rotationssymmetrie der Führungsaufnahmen verhindert, daß die Spannbacken sich in den Führungsaufnahmen verdrehen können. Zweckmäßigerweise ist dabei die Orientierung der Führungsaufnahmen so getroffen, daß die Führungsaufnahmen sich zum Aufnahmerand hin verjüngen, und daß die Spannbacken eine gegenüber ihrer maximalen Breite schmalere Verzahnung aufweisen. Bei dieser Gestaltung der Spannbacken und Führungsaufnahmen hat die an den Backenschäften der Spannbacken ausgebildete Zahnreihe nur eine geringe Breite, so daß die Zahnreihe nicht mehr gefräst werden muß, sondern spanlos hergestellt werden kann.

Eine weitere Vereinfachung der Fertigung ergibt sich dadurch, daß die Spannbacken aus dem an die spezifische Belastung angepaßten Kunststoff bestehen, daß also nicht nur der Futterkörper oder die die Führungsaufnahmen eines selbstspannenden Bohrfutters enthaltende Backenführungshülse, sondern weitere Teile des Bohrfutters aus dem faserverstärkten Kunststoff mit geeignet gewähltem Faseranteil gebildet sind.

Im Hinblick auf eine besonders kostengünstige Fertigung ist dabei vorgesehen, daß die Verzahnung für das Gewinde der Spannbacken in diese eingeprägt ist und zur Aufnahme der beim Prägen entstehenden Grate beiderseitig an den Führungsaufnahmen in Längsrichtung verlaufende Rinnen ausgebildet sind. Der Kostenvorteil ergibt sich dabei zum einen durch die einfachere Fertigung der Verzahnung, wobei zum anderen auf eine Entfernung der dabei gebildeten Grate verzichtet werden kann, weil die relativ komplizierte Oberflächenform der Führungsaufnahmen bei dem aus Kunststoff gefertigten Futterkörper in einfacher Weise herzustellen ist.

Auch bezüglich der Spindelaufnahme ist es nicht zwingend, an der rotationssymmetrischen Gestalt festzuhalten. Die Erfindung schlägt daher vor, daß die Spindelaufnahme einen nicht-runden, vorzugsweise einen mehrkantigen Querschnitt und die Spindel eine dazu korrespondierende Querschnittsgehalt besitzt. Dadurch ist es möglich, eine sichere Befestigung der Spindel in der Spindelaufnahme zu erreichen, und zwar unabhängig davon, ob das Bohrfutter rechtsdrehend oder linksdrehend eingesetzt wird, da das Bohrfutter auf die Spindel aufgesteckt und nicht aufgeschraubt wird und weiterhin auch eine Relativdrehung von Bohrfutter und Spindel nicht mehr möglich ist. Zur axialen Sicherung der Spindel ist in der Spindelaufnahme im Futterkörper ein Stiftkanal zur Aufnahme eines in die Spindel einzusetzenden Sicherungsstiftes ausgebildet. Die vereinfachte Formgebung des Futterkörpers läßt sich auch bei einem Bohrfutter mit einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers verlaufenden, den Gewindering zur Verstellung der Spannbacken enthaltenden Ringnut dadurch ausnutzen, daß an mindestens einer Nutwand der Ringnut die Verdrehung des Gewinderings in Richtung zum Öffnen des Bohrfutters hemmende Schuppen ausgebildet sind. Diese Ausführungsform, bei der die Schuppen zweckmäßigerweise keilförmig und sich nach Art von Ziegeln überlappend in einem Ring angeordnet sind, bietet den Vorteil, daß der Gewindering zum Schließen des Bohrfutters relativ leicht verdreht werden kann, beim Bohrbetrieb aber ein selbsttätiges Öffnen erschwert ist.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß stark belastete Bereiche durch Verstärkungen aus Metall, vorzugsweise Stahl, ergänzt sind. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, in den Anwendungsfällen, in denen ein metallischer Werkstoff mit seinen Eigenschaften dem faserverstärkten Kunststoff überlegen ist, die Vorteile beider Werkstoffe zu kombinieren.

Da die Kraftübertragung von der Spindel auf das Bohrfutter über die Spindelaufnahme erfolgt, ist es bei der Verwendung von besonders leistungsstarken Bohrmaschinen günstig, wenn in die Spindelaufnahme eine Metallhülse eingesetzt ist. Diese eine Metallhülse kann auch dazu genutzt werden, andere stark belastete Stellen des Futterkörpers zu verstärken. So ist es möglich, daß die Metallhülse auf der axial der Werkzeugaufnahme zugewandten Seite radial nach außen abstehende Hülsenzungen aufweist, die den Rand oder die Ränder einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers verlaufenden, den Gewindering zur Verstellung der Spannbacken enthaltenden Ringnut verstärken. Weiterhin ist es möglich, daß die Metallhülse einen an dem axial rückwärtigen Ende der Werkzeugaufnahme anliegenden Anschlag für das Werkzeug bildet, das sich somit nicht nur an dem faserverstärkten Kunststoff abstützen muß.

Durch die Metallhülse ergeben sich weitere Variationsmöglichkeiten und Ansatzpunkte für andere nicht aus Kunststoff gefertigte Bauteile am Bohrfutter. So ist es möglich, daß eine metallene Haltehülse am axial hinteren Bereich des Futterkörpers gehalten ist, die das Ende des Futterkörpers übergreift und einstückig mit der in der Gewindeaufnahme eingesetzten Metallhülse gebildet ist. Zumindest im hinteren Bereich des Bohrfutters ergibt sich dabei der optische Eindruck eines konventionellen Bohrfutters.

Eine alternative Möglichkeit der Verstärkung des Futterkörpers ergibt sich durch die kostengünstig zu fertigende Ausführungsform, bei der zur Verstärkung des in der Spindelaufnahme im Futterkörper ausgebildeten Gewindes eine metallene Spiralfeder in den Gewindeflanken des Futterkörpers eingespritzt ist.

Diese Art der Verstärkung ist auch bei anderen belasteten, mit einem Gewinde versehenen Teil des Bohrfutters möglich. So ist im Rahmen der Erfindung weiterhin vorgesehen, daß zur Verstärkung des Gewindes an dem aus dem Kunststoff bestehenden Gewindering in dessen Gewindeflanken eine metallene Spiralfeder eingespritzt ist, oder daß zur Verstärkung des Spanngewindes in dessen Gewindeflanken eine metallene Spiralfeder eingespritzt ist. Bei diesen Ausführungsformen bildet die Spiralfeder die Laufflächen der Gewindeflanken, wobei die Gewindeflanken bei kreisrundem Querschnitt der Spiralfeder die Tangente zum Federdraht bilden.

Günstiger ist es, wenn der Querschnitt des Federdrahtes der Form der Gewindeflanken angepaßt ist, da dann nicht nur eine im wesentlichen linienhafte Berührung bzw. Abstützung der Gewindeflanken vorliegt, sondern eine flächenhafte.

Eine weitere Verstärkung des Futterkörpers bei einem Bohrfutter mit einem Schlüssel zum Spannen ist dadurch möglich, daß die Buchse im Futterkörper zur Abstützung des Schlüssels einen Metalleinsatz aufweist.

Um Radialkräfte besser aufnehmen zu können, ist der axial vordere, die Werkzeugaufnahme aufweisende Bereich des Futterkörpers in einer Blechhülse angeordnet. Die Blechhülse kann im Bereich der Buchse ein Loch aufweisen, dessen Ränder auch eine Abstützung des Schlüssels bewirken. Mit der Blechhülse ergibt sich auch im vorderen Bereich der optische Eindruck eines konventionellen Bohrfutters.

Neben dem Futterkörper, der Backenführungshülse, dem Gewindering und den Spannbacken besteht auch die Möglichkeit, daß die Stellhülse zur Verstellung der Spannbacken aus dem Kunststoff gefertigt ist, insbesondere, da die Stellhülse nur relativ geringen Belastungen beim Spannen bzw. Lösen des Bohrfutters ausgesetzt ist. Wenn auch der Gewindering aus dem Kunststoff besteht, kann die Stellhülse einstückig mit dem Gewindering ausgebildet sein.

Besteht die Stellhülse aus dem Kunststoff, ist eine axiale Sicherung der Stellhülse gegenüber dem Futterkörper in besonders einfacher Weise dadurch erreichbar, daß zur axialen Sicherung an der Stellhülse ein mit einer am Futterkörper ausgebildeten Nut zusammenwirkender, als Schnappverschluß fungierender Ringbund ausgebildet ist.

Bei einem Bohrfutter mit aus dem faserverstärkten Kunststoff gebildeten Futterkörper bestehen keine zu einem metallischen Futterkörper vergleichbare Beschränkungen der Formgebung. Allerdings sind auch bei der Erfindung Nebenbedingungen zu beachten, da ein Spritzgußteil entformt werden muß, wobei sich bei einem in erster Näherung zylinderförmigem Futterkörper eine Entformung in axialer Richtung anbietet. Es ist aber auch möglich, den Futterkörper radial zu entformen, beispielsweise aus einer dreiteiligen Form, wenn das Bohrfutter drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Spannbacken und zugeordnete Führungsaufnahmen aufweist. Die Formteile können radial abgezogen werden, wobei dann allerdings die Führungsaufnahmen radial offen sind. Zur Führung der Spannbacken ist dann vorgesehen, daß eine auf den axial vorderen Bereich des Futterkörpers aufgesetzte Kappe die Führungsaufnahmen verschließt.

Im folgenden soll die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein schlüsselloses Bohrfutter in nicht-selbstspannender Ausführungsform,

Fig. 2 der Schnitt II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Bohrfutter mit einer in die Spindelaufnahme eingesetzten Metallhülse sowie der am vorderen Bereich des Futterkörpers angeordneten Blechhülse, in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise,

Fig. 4 der Schnitt IV-IV aus Fig. 3 mit den in den Führungsaufnahmen angeordneten Führungsstegen für die Spannbacken,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines Bohrfutters in selbstspannender Ausführungsform,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellungsweise eines Bohrfutters mit modifizierter Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 7 der Schnitt VII-VII aus Fig. 6,

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellungsweise eines Bohrfutters mit anderer Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 9 der Schnitt IX-IX aus Fig. 8,

Fig. 10 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellungsweise eines Bohrfutters mit nochmals anderer Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 11 der Schnitt XI-XI aus Fig. 10,

Fig. 12 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung eines Bohrfutters mit nochmals anderer Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 13 der Schnitt XIII-XIII aus Fig. 12,

Fig. 14 das Bohrfutter aus Fig. 1 mit einer Spindelaufnahme mit mehrkantigem Querschnitt,

Fig. 15 der Schnitt XV-XV aus Fig. 14,

Fig. 16 ein mit einem Schlüssel zu spannendes Bohrfutter in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise,

Fig. 17 der Schnitt XVII-XVII aus Fig. 16,

Fig. 18 ein mit einem Schlüssel zu spannendes Bohrfutter in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise, mit einer in die Spindelaufnahme eingesetzten Metallhülse, die am axial rückwärtigen Ende der Werkzeugaufnahme einen Anschlag für das Werkzeug und eine Verstärkung der Buchse bietet,

Fig. 19 der Schnitt XIX-XIX aus Fig. 18,

Fig. 20 eine alternative Ausführungsform zu dem Bohrfutter gemäß Fig. 18, mit einer in die Spindelaufnahme eingesetzte Metallhülse und einer über das axial vordere Ende des Futterkörpers gesteckte Blechhülse,

Fig. 21 ein Bohrfutter in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise mit einer einstückig mit der Metallhülse ausgebildeten Haltehülse,

Fig. 22 ein Bohrfutter in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise mit einer in der Spindelaufnahme in den Futterkörper eingespritzten Spiralfeder,

Fig. 23 das Detail XXIII aus Fig. 22,

Fig. 24 ein Bohrfutter mit einer einstückig mit dem Gewindering ausgebildeten Stellhülse mit als Schnappverschluß fungierendem Ringbund und einer in die Gewindeflanken des Gewinderinges eingespritzten Spiralfeder,

Fig. 25a, 25b zwei Alternativen des Querschnittes des Federdrahtes der Spiralfeder,

Fig. 26 ein Bohrfutter mit einem Futterkörper aus faserverstärktem Kunststoff, der radial entformbar ist,

Fig. 27 der Schnitt XXVII-XXVII aus Fig. 26,

Fig. 28 ein Bohrfutter gemäß Fig. 26 mit Führungsaufnahmen für die Spannbacken in unterschiedlicher Querschnittsgestalt,

Fig. 29 der Schnitt XXIX-XXIX aus Fig. 28,

Fig. 30a bis 30c der Schnitt XXX-XXX aus Fig. 28 mit drei Alternativen für die Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 31 ein weiteres Bohrfutter gemäß Fig. 26 mit Varianten für die Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen,

Fig. 32a der Schnitt XXXIIa-XXXIIa aus Fig. 31,

Fig. 32b der Schnitt XXXIIb-XXXIIb aus Fig. 31,

Fig. 33 eine nochmals andere Ausführungsform eines Bohrfutters in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise,

Fig. 34 der Schnitt XXXIV-XXXIV aus Fig. 33,

Fig. 35 der Schnitt XXXV-XXXV aus Fig. 33, und

Fig. 36 der Schnitt XXXVI-XXXVI aus Fig. 33.

In Fig. 1 ist ein schlüssellos zu spannendes Bohrfutter gezeigt, das einen Futterkörper 1 aufweist, an dessen axial hinterem Ende eine Spindelaufnahme 2 ausgebildet ist, über die das Bohrfutter an der in der Zeichnung nicht dargestellten Spindel einer ebenfalls nicht gezeigten Bohrmaschine befestigt werden kann. Am entgegen gesetzten, axial vorderen Ende des Futterkörpers 1 ist eine Werkzeugaufnahme 3 ausgebildet. Der Futterkörper 1 weist drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Führungsaufnahmen 4 auf, die geneigt zur Futterachse 5 ausgerichtet sind. In den Führungsaufnahmen 4 sind Spannbacken 6 verstellbar gelagert. Die Spannbacken 6 stehen in die Werkzeugaufnahme 3 vor und können in Längsrichtung der Führungsaufnahmen 4 verstellt werden, wodurch die Spannbacken 6 sich zum Spannen eines in die Werkzeugaufnahme 3 eingesetzten Werkzeuges auf die Futterachse 5 zustellen bzw. zum Lösen des Bohrfutters von dieser entfernen lassen. Zur Verstellung weisen die Spannbacken 6 an ihren Backenschäften 7 ausgebildete Zahnreihen 8 auf, in die ein Gewindering 9 eingreift, der axial unverschieblich und drehbar in einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers 1 verlaufenden Ringnut 10 gelagert ist. Der Gewindering 9 ist drehfest mit einer Zwischenhülse 11 verbunden, die ihrerseits mit einer Spannhülse 12 gekoppelt ist, so daß eine Verdrehung der Spannhülse 12 in eine Verdrehung des Gewinderinges 9 resultiert und so die Verstellung der Spannbacken 6 bewirkt wird. Um den bei diesem Bohrfutter verwendeten Futterkörper 1 mit seiner relativ komplizierten Form kostengünstig herstellen zu können, ist der Futterkörper 1 aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt, nämlich aus einem durch Glasfasern und Kohlefasern verstärkten Polyamid. Hinsichtlich der Materialeigenschaften des Polyamids hat sich ein Glasfasergehalt von 20% und ein Kohlefasergehalt von 10% als besonders günstig gezeigt, je nach Anforderung an den Werkstoff und die zu erwartenden Belastungen kann der Glasfasergehalt aber auch zwischen 5 und 35%, insbesondere zwischen 10 und 25%, betragen, während der Kohlefasergehalt zwischen 5 und 25%, insbesondere zwischen 5 und 15%, liegen kann.

Durch die Verwendung des neuen Werkstoffes für einen Futterkörper 1 stehen andere Fertigungsverfahren als bei konventionellen metallenen Futterkörpern 1 zur Verfügung und es ist möglich, den Futterkörper durch Spritzguß herzustellen und dabei auch kompliziertere Formen sowie einen uneinheitlichen Aufbau des Futterkörpers 1 zu erreichen. Nach einer nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist der Futterkörper 1 bezüglich der Zusammensetzung des Kunststoffes inhomogen ausgebildet, wobei die unterschiedlicher Beanspruchung ausgesetzten Abschnitte des Futterkörpers 1 eine darauf abgestimmte Beimengung von Glasfasern und/oder Kohlefasern aufweisen.

Bei dem durch das Spritzgußverfahren hergestellten Futterkörper 1 ist eine komplexere Formgebung möglich. So ist in Fig. 2 eine Ausführungsform gezeigt, bei der in den Führungsaufnahmen 4 Entstaubungsnuten 13 vorhanden sind, die in der Werkzeugaufnahme 3 in einer Staubsammelrinne 14 münden. Der beim Bohrbetrieb in das Bohrfutter eintretende Bohrstaub wird durch die beim Bohren auftretenden Erschütterungen in die Staubsammelrinne 14 transportiert und von dort durch die Entstaubungsnuten 13 zum axial rückwärtigen Ende des Futterkörpers 1 gefördert, wo er aus dem Futterkörper 1 austritt und das Bohrfutter wieder verläßt.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der in den Führungsaufnahmen 4 Führungsstege 15 ausgebildet sind, auf denen die Spannbacken 6 geführt sind.

Aus den Fig. 2 und 4 ist bereits ersichtlich, daß die Führungsaufnahmen 4 bei dem aus Kunststoff gefertigten Futterkörper 1 keinen kreisrunden Querschnitt und die Spannbacken 6 entsprechend keine zylindrische Form aufweisen müssen. Vielmehr besitzen die Führungsaufnahmen 4 gemäß der Erfindung einen nicht-kreisrunden, insbesondere eckigen Querschnitt und die Spannbacken 6 eine dazu korrespondierende Gestalt. In den Fig. 7 bis 12 ist ein ebenfalls schlüssellos zu spannendes Bohrfutter in selbstspannender Ausführungsform gezeigt, bei dem die Führungsaufnahmen 4 in der Backenführungshülse 16 ausgebildet sind, die gleichfalls aus dem Kunststoff gefertigt ist. Anhand dieser Fig. 7 bis 13 werden unterschiedliche Querschnittsgestalten der Führungsaufnahmen 4 erläutert, wobei die Querschnittsgestalt unabhängig davon gewählt werden kann, ob die Führungsaufnahmen 4 in der Backenführungshülse 16 oder im Futterkörper 1 selber ausgebildet sind. In Fig. 7 ist eine Führungsaufnahme 4 mit quadratischem Querschnitt gezeigt, in der die Spannbacken 6 mit quadratischen Backenschäften 7 geführt sind, wobei auf der radial inneren Seite die Zahnreihe 8 ausgebildet ist, die in das am Futterkörper 1 angeordnete Spanngewinde 17 eingreift. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 10 und 11 liegt gleichfalls eine Führungsaufnahme 4 mit quadratischer Querschnittsgestalt vor, bei der allerdings das Quadrat so orientiert ist, daß es mit einer Spitze und nicht mit einer Seitenfläche zum Spanngewinde 17 weist, daß also die Führungsaufnahmen 4 sich zu ihrem Aufnahmerand 18 hin verjüngen und die Spannbacken 6 daher eine gegenüber ihrer maximalen Breite schmalere Verzahnung aufweisen. Wegen der geringen Breite eines Zahnes der Zahnreihe 8 muß in die Backenschäfte 7 der Spannbacken 6 keine Schraubenlinie mehr gefräst werden, sondern die Zahnreihe 8 kann auch spanlos hergestellt werden, beispielsweise durch Einprägen. Damit nach dem Einprägen keine weitere Bearbeitung der Spannbacken 6 mit dem Entfernen der entstandenen Prägegrate erfolgen muß, sind beiderseitig an den Führungsaufnahmen 4 in Längsrichtung verlaufende Rinnen 19 ausgebildet, in die die Prägegrate eintreten können. In Fig. 13 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt mit dreieckiger Querschnittsgestalt der Führungsaufnahmen 4, bei der der Vorteil geringer Zahnbreite besonders ausgeprägt ist. Neben den in den Fig. 7, 11 und 13 gezeigten Querschnittsgestalten der Spannbacke 6 in Form eines Dreikants bzw. eines Vierkants sind auch Formen in Gestalt eines beliebigen Mehrkants möglich (Fig. 9). All diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Führungsaufnahmen 4 keine Rotationssymmetrie mehr aufweisen und eine Verdrehsicherung der Spannbacken 6 in den Führungsaufnahmen 4 gegeben ist. Im übrigen können auch die Spannbacken 6 aus dem an die spezifische Belastung angepaßten Kunststoff bestehen.

In den Fig. 14 und 15 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Spindelaufnahme 2 einen nicht-runden, sechskantigen Querschnitt aufweist, in die in axialer Richtung die korrespondierend geformte Spindel eingesteckt wird, so daß eine Befestigung des Bohrfutters an der Spindel der Bohrmaschine nicht über ein Gewinde erfolgt, also unabhängig von der Drehrichtung des Bohrfutters eine sichere Befestigung des Futterkörpers 1 an der Spindel sowie eine gute Kraftübertragung gegeben ist. Die axiale Sicherung der Spindel in der Spindelaufnahme 2 erfolgt über einen Sicherungsstift 20, der in einen Stiftkanal 21 des Futterkörpers 1 eingesteckt wird und die Spindel durchsetzt. Nach einer nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind an einer Nutwand der Ringnut 10 die Verdrehung des Gewinderings 9 in Richtung zum Öffnen des Bohrfutters hemmende Schuppen ausgebildet.

Bei den in den Fig. 1 bis 4 sowie 16 bis 21 dargestellten Ausführungsformen ist in die Spindelaufnahme 2 eine Metallhülse 22 eingesetzt bzw. eingespritzt, die dazu dient, diesen besonders stark belasteten Bereich des Bohrfutters zu verstärken. Die Metallhülse 22 weist auf der axial der Werkzeugaufnahme 3 zugewandten Seite radial nach außen abstehende Hülsenzungen 23 auf, die in Fig. 16 den axial rückwärtigen Rand der Ringnut 10 verstärken. Fig. 33 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Hülsenzungen 23 am axial vorderen Rand der Ringnut 10 anliegt und eine benachbarte Hülsenzunge 23 auf der axial rückwärtigen Seite der Ringnut 10 einen Ring 24 für die Lauffläche der Kugel 25 eines Kugellagers abstützt.

Auch andere Bereiche des aus Kunststoff gefertigten Futterkörpers 1 sind durch Verstärkungen aus Metall ergänzt. Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, bei der die in die Spindelaufnahme 2 eingesetzte bzw. eingespritzte Metallhülse 22 am axial rückwärtigen Ende der Werkzeugaufnahme 3 einen Anschlag 26 für ein in die Werkzeugaufnahme eingesetztes Werkzeug bildet. In Fig. 18 ist die dafür vorgesehene Hülsenzunge 23 axial weiter nach vorne gezogen und verstärkt so auch die vordere Hälfte des Futterkörpers 1, insbesondere den Rand der Buchse 27, in die ein Schlüssel eingesetzt werden kann, der mit seinem Gewinde in die Randverzahnung 28 des Gewinderinges 9 eingreift, um diesen zu verdrehen. Fig. 16 zeigt ein Bohrfutter, bei der in der Buchse 27 selber ein Metalleinsatz 29 eingesetzt ist. Bei dem Bohrfutter gemäß Fig. 20 ist der axial vordere, die Werkzeugaufnahme 3 aufweisende Bereich des Futterkörpers 1 in einer Blechhülse 30 angeordnet; bei dem Bohrfutter gemäß Fig. 21 ist der axial hintere Bereich des Futterkörpers 1 durch eine metallene Haltehülse 31 geschützt, die das Ende des Futterkörpers 1 übergreift und einstückig mit der in der Spindelaufnahme 2 eingesetzten Metallhülse 22 gebildet ist.

Eine alternative Möglichkeit der Verstärkung der Spindelaufnahme 2 ist in Fig. 22 gezeigt. Bei diesem Bohrfutter ist in den in der Spindelaufnahme 2 ausgebildeten Gewindeflanken 33 eine metallene Spiralfeder 32 eingespritzt. Dabei besteht die grundsätzliche Möglichkeit, jedes in einem Bauteil aus Kunststoff ausgebildete Gewinde durch eine derartige metallene Spiralfeder 32 zu verstärken, so auch das Gewinde bei einem aus dem Kunststoff gefertigten Gewindering 9 bzw. das Spanngewinde 17 bei dem Bohrfutter gemäß Fig. 6. Fig. 25b zeigt dabei einen Schnitt durch eine Spiralfeder 32, deren Federdraht 34 eine an die Form der Gewindeflanken 33 angepaßte Querschnittsgestalt aufweist, so daß eine flächige Abstützung der Gewindeflanken 33 erfolgt, während bei den in den Fig. 23 und 25a gezeigten Ausführungsformen mit einem Federdraht 34 mit kreisrunder Querschnittsgestalt die Gewindeflanken 33 im wesentlichen tangential dem Federdraht 34 anliegen, so daß eine linienhafte Abstützung erfolgt.

Fig. 24 zeigt ein Bohrfutter, bei dem der aus Kunststoff gefertigte Gewindering 9 einstückig mit der ebenfalls aus Kunststoff gefertigten Stellhülse 35 gefertigt ist, wobei zur axialen Sicherung der Stellhülse 35 am Futterkörper 1 dieser eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 36 aufweist, in die ein Ringbund 37 eintritt, der am axial vorderen Ende der Stellhülse 35 als Schnappverschluß ausgebildet ist.

In den Fig. 26 bis 30c ist ein Bohrfutter gezeigt, dessen aus Kunststoff gefertigter Futterkörper 1 nach dem Spritzgießen in radialer Richtung entformt werden kann, d. h. daß die die Gestalt des Futterkörpers 1 bestimmende Form in radialer Richtung von dem ausgehärteten Futterkörper 1 abgezogen wird, wobei bei dem in der Zeichnung dargestellten Bohrfutter mit drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Führungsaufnahmen 4 die Form dreiteilig gestaltet ist. Die bei dieser Art der Entformung entstehenden Führungsaufnahmen 4 sind radial nach außen offen und werden durch eine auf den axial vorderen Bereich des Futterkörpers 1 aufgesetzte Kappe 38 verschlossen, die durch einen Sprengring 39 axial am Futterkörper 1 gesichert ist. Die Fig. 30a bis 30c zeigen dabei, daß auch bei diesem Futterkörper 1 eine nicht rotationssymmetrische Gestalt der Führungsaufnahmen 4 gefertigt werden kann.

Die Fig. 33 bis 36 zeigen ein Bohrfutter, bei denen die Backenschäfte 7 der Spannbacken 6 gleichfalls eine von der Zylinderform abweichende Gestalt haben und in sich über einen kleinen Umfangswinkel erstreckenden Schlitzen 38 geführt sind, die eine entsprechend geringe Schwächung des Futterkörpers 1 bewirken, während die die Zahnreihe 8 aufweisenden Teile der Backenschäfte 7 demgegenüber verbreitert sind.

Claims (33)

1. Bohrfutter mit einem Futterkörper (1), in dem endseitig eine Spindelaufnahme (2) für die Befestigung auf der Spindel einer Bohrmaschine sowie am entgegengesetzten Ende eine Werkzeugaufnahme (3) ausgebildet sind, mit Spannbacken (6), die in die Werkzeugaufnahme (3) vorstehen und die zur Anpassung an den Durchmesser des in die Werkzeugaufnahme eingesetzten, einzuspannenden Werkzeugs verstellbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (1) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht

2. Bohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein durch Glasfasern verstärkter Kunststoff, insbesondere ein durch Glasfasern verstärkter Polyamid ist.

3. Bohrfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff durch Kohlefasern verstärkt ist.

4. Bohrfutter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Glasfasergehalt zwischen 5% und 35% beträgt.

5. Bohrfutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlefasergehalt zwischen 5% und 25% beträgt.

6. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (1) bezüglich der Zusammensetzung des Kunststoffes inhomogen ausgebildet ist und in unterschiedlicher Beanspruchung ausgesetzten Abschnitten eine entsprechend der Beanspruchung angepaßte Beimengung von Glasfasern und/oder Kohlefasern aufweist.

7. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit geneigt zur Futterachse (5) verlaufenden, in einer Backenführungshülse (16) ausgebildeten Führungsaufnahmen (4) für die Spannbacken (6) und mit am Futterkörper (1) angeordnetem Spanngewinde (17), dadurch gekennzeichnet, daß die Backenführungshülse (16) aus dem Kunststoff gefertigt ist.

8. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit geneigt zur Futterachse (5) verlaufenden, im Futterkörper (1) oder der Backenführungshülse (16) ausgebildeten Führungsaufnahmen (4) für die Spannbacken (6), dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung der Führungsaufnahmen (4) Führungsstege (15) für die Spannbacken (6) ausgebildet sind.

9. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit geneigt zur Futterachse (5) verlaufenden, im Futterkörper (1) oder der Backenführungshülse (16) ausgebildeten Führungsaufnahmen (4) für die Spannbacken (6), dadurch gekennzeichnet, daß in den Führungsaufnahmen (4) Entstaubungsnuten (13) ausgebildet sind.

10. Bohrfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Werkzeugaufnahme (3) eine Staubsammelrinne (14) ausgebildet ist, in die die Entstaubungsnuten (13) münden.

11. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen (4) einen nicht-kreisrunden, insbesondere eckigen Querschnitt und die Spannbacken (6) eine dazu korrespondierende Gestalt aufweisen.

12. Bohrfutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen (4) und die Spannbacken (6) im Querschnitt die Gestalt eines Mehrkants, vorzugsweise eines Dreikants, Vierkants oder Fünfkants aufweisen.

13. Bohrfutter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsaufnahmen (4) sich zum Aufnahmerand (18) hin verjüngen, und daß die Spannbacken (6) eine gegenüber ihrer maximalen Breite schmalere Verzahnung aufweisen.

14. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (6) aus dem an die spezifische Belastung angepaßten Kunststoff bestehen.

15. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung für das Gewinde der Spannbacken (6) in diese eingeprägt ist und zur Aufnahme der beim Prägen entstehenden Grate beiderseitig an den Führungsaufnahmen (4) in Längsrichtung verlaufende Rinnen (19) ausgebildet sind.

16. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelaufnahme (2) einen nicht-runden, vorzugsweise einen mehrkantigen Querschnitt und die Spindel eine dazu korrespondierende Querschnittsgestalt besitzt.

17. Bohrfutter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Sicherung der Spindel in der Spindelaufnahme (2) im Futterkörper (1) ein Stiftkanal (21) zur Aufnahme eines in die Spindel einzusetzenden Sicherungsstiftes (20) ausgebildet ist.

18. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1-6, mit einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers (1) verlaufenden, den Gewindering (9) zur Verstellung der Spannbacken (6) enthaltenden Ringnut (10), dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Nutwand der Ringnut (10) die Verdrehung des Gewinderings (9) in Richtung zum Öffnen des Bohrfutters hemmende Schuppen ausgebildet sind.

19. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß stark belastete Bereiche durch Verstärkungen aus Metall, vorzugsweise Stahl, ergänzt sind.

20. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spindelaufnahme (2) eine Metallhülse (22) eingesetzt ist.

21. Bohrfutter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (22) auf der axial der Werkzeugaufnahme (3) zugewandten Seite radial nach außen abstehende Hülsenzungen (23) aufweist, die den Rand oder die Ränder der in Umfangsrichtung des Futterkörpers (1) verlaufenden, den Gewindering (9) zur Verstellung der Spannbacken (6) enthaltenden Ringnut (10) verstärken.

22. Bohrfutter nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhülse (22) einen an dem axial rückwärtigen Ende der Werkzeugaufnahme (3) anliegenden Anschlag (26) für das Werkzeug bildet.

23. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine metallene Haltehülse (31) am axial hinteren Bereich des Futterkörpers (1) gehalten ist, die das Ende des Futterkörpers (1) übergreift und einstückig mit der in der Spindelaufnahme (2) eingesetzten Metallhülse (22) gebildet ist.

24. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des in der Spindelaufnahme (2) im Futterkörper (1) ausgebildeten Gewindes eine metallene Spiralfeder (32) in den Gewindeflanken (33) des Futterkörpers (1) eingespritzt ist.

25. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des Gewindes an dem aus dem Kunststoff bestehenden Gewindering (9) in dessen Gewindeflanken (33) eine metallene Spiralfeder (32) eingespritzt ist.

26. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 7 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung des Spanngewindes (17) in dessen Gewindeflanken (33) eine metallene Spiralfeder (32) eingespritzt ist.

27. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Federdrahtes (34) der Form der Gewindeflanken (33) angepaßt ist.

28. Bohrfutter mit einem Schlüssel zum Spannen, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (27) im Futterkörper (1) zur Abstützung des Schlüssels einen Metalleinsatz aufweist.

29. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der axial vordere, die Werkzeugaufnahme (3) aufweisende Bereich des Futterkörpers (1) in einer Blechhülse (30) angeordnet ist.

30. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 8 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülse (35) zur Verstellung der Spannbacken (6) aus dem Kunststoff gefertigt ist.

31. Bohrfutter nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhülse (35) einstückig mit dem Gewindering (9) ausgebildet ist.

31. Bohrfutter nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Sicherung an der Stellhülse (35) ein mit einer am Futterkörper (1) ausgebildeten Nut (36) zusammenwirkender, als Schnappverschluß fungierender Ringbund (37) ausgebildet ist.

33. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 7 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die im Futterkörper (1) ausgebildeten Führungsaufnahmen (4) radial nach außen offen sind, und daß eine auf den axial vorderen Bereich des Futterkörper (1) aufgesetzte Kappe (38) die Führungsaufnahmen (4) verschließt.