DE19915821A1 - Schnellspannfutter für Drehwerkzeuge - Google Patents

Abstract

Ein Schnellspannfutter für Drehwerkzeuge (16), insbesondere Bohrer oder Fräser, mit einer Buchse (12) zur Aufnahme des Drehwerkzeugs (16) und einer in der Wandung der Buchse (12) angeordneten Kugel (8), die radial in die Buchse (12) hineinreicht und mit dem Drehwerkzeug (16) in Verbindung bringbar ist, wobei die Buchse (12) eine Anschlagfläche (30) zur Längenpositionierung des Drehwerkzeugs (16) aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich der Anschlagfläche (30) in der Wandung der Buchse (12) mindestens eine weitere Kugel (6) angeordnet ist, die radial in die Buchse (12) hineinreicht und mit dem Drehwerkzeug (16) zu dessen Lagefixierung in Verbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellspannfutter für Drehwerkzeuge, insbesondere Bohrer oder Fräser, mit einer Buchse zur Aufnahme des Drehwerkzeugs und einer in der Wandung der Buchse angeordneten Kugel, die radial in die Buchse hineinreicht und mit dem Drehwerk­ zeug in Verbindung bringbar ist, wobei die Buchse eine Anschlag­ fläche zur Längenpositionierung des Drehwerkzeugs aufweist.

Ein solches Spannfutter ist beispielsweise aus der JP 4-38510 U bekannt.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift 66 071 12 offenbart ein Schnellspannfutter für Bohrer. Zur Längeneinstellung des Bohrers ist in dessen Schaft eine Gewindebohrung vorgesehen, in die eine Einstellschraube einschraubbar ist. Entsprechend der Einschraub­ tiefe wird die Länge des Bohrers festgelegt. Der so voreingestell­ te Bohrer wird in eine Kupplung eingesteckt und über eine radiale Schraube, die auf eine Abflachung im Schaft des Bohrers einwirkt, festgesetzt. Dieses Kupplungselement wird dann auf ein mit der Maschine verbundenes Aufnahmestück aufgesetzt.

Nachteilig an diesem Schnellspannfutter ist, daß die Spannfläche des Bohrers exakt senkrecht zur Wirkrichtung der Spannschraube ausgerichtet werden muß, da sich der Bohrer sonst im Betrieb lösen kann. Mit dieser Spanntechnik geht ein hoher Rundlauffehler ein­ her, da durch die radiale Schraube keine Zentrierung zwischen Spindel und Futter erreicht wird und außerdem die einseitig radial wirkenden Spannkräfte eine exentrische Spannung des Bohrers be­ wirken. Letzterer Effekt kann dadurch minimiert werden, daß die Spannfläche an den Bohrer parallel zu den Hauptschneiden ausge­ richtet ist, wodurch sich die entstehende Exentrizität nicht di­ rekt auf den Schneidenrundlauf auswirkt.

Der Rüstvorgang bei einer mit dem zuvor beschriebenen Spannfutter versehenen Bohrmaschine ist recht zeitraubend. Wenn ein schneller Bohrerwechsel erfolgen soll, müssen mehrere in der Länge voreinge­ stellte Bohrer in separaten Kupplungselementen bevorratet werden, damit diese schnell auf das Aufnahmestück aufgesetzt werden kön­ nen. Die Lagerhaltung wird damit recht aufwendig und teuer. Durch das Maschinenteil und das Werkzeugteil ist die Baulänge des Bohr­ werkzeuges an sich recht groß. Die mehrteilige Ausführung birgt außerdem die Gefahr, daß sich die Toleranzen ungünstig addieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebe­ ne Schnellspannfutter so fortzubilden, daß ein schneller Werk­ zeugwechsel ohne Hilfsmittel möglich ist, sich eine kurze Baulänge ergibt und die beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Die Lösung erfolgt bei einem gattungsgemäßen Spannfutter dadurch, daß im Bereich der Anschlagfläche in der Wandung der Buchse minde­ stens eine weitere Kugel angeordnet ist, die radial in die Buchse hineinreicht und mit dem Drehwerkzeug zu dessen Lagefixierung in Verbindung bringbar ist.

Das Drehwerkzeug ist im Schaft mit einer im Querschnitt kreisbo­ genförmigen Nut versehen, in die die zusätzliche Kugel einrastet. Dadurch ist ein schneller Werkzeugwechsel möglich.

Zur Verwendung in dem Schnellspannfutter zeichnet sich ein erfin­ dungsgemäß ausgebildetes Werkzeug, insbesondere Bohrwerkzeug da­ durch aus, daß in die im Schaft koaxial vorgesehene Gewindebohrung eine Schraube eingedreht ist, die einen Kopf aufweist, der mit einer umlaufenden, im Querschnitt im wesentlichen kreisbogenförmi­ gen Nut versehen ist. Die Kugel im Bereich der Anschlagfläche greift in die Nut der Schraube ein und fixiert das Drehwerkzeug.

Durch diese Ausbildung können voreingestellte Drehwerkzeuge in das Schnellspannfutter eingesetzt werden, ohne daß zusätzliche Bautei­ le zur Positionierung oder Fixierung des Drehwerkzeugs notwendig sind. Durch die einteilige Ausführung wird gegenüber den bekannten Spannfuttern die Baulänge reduziert. Die Rüstzeit wird drastisch reduziert, so daß das Spannfutter insbesondere geeignet ist, bei Bohrprogrammänderungen auf CNC-Bearbeitungszentren einen problem­ losen und raschen Werkzeugwechsel zu ermöglichen. Es können han­ delsübliche Bohrwerkzeuge verwendet werden, da die mit dem Profil­ kopf versehene Schraube in das für die Längeneinstellung vorgese­ hene Gewinde eingeschraubt werden kann.

Vorzugsweise sind im Bereich der Anschlagfläche zwei Kugeln diame­ tral angeordnet, so daß eine einfache Zentrierung des Bohrwerk­ zeugs erreicht wird. Es können aber auch mehr als zwei Kugeln vor­ gesehen sein.

Die Buchse wird von einer koaxial verschiebbaren Hülse umgeben, die von einer Feder gegen einen an der Buchse ausgebildeten An­ schlag gepreßt wird und in dieser Stellung die Kugeln radial in das Innere der Buchse zwingt. Zum Lösen des Drehwerkzeugs wird die Hülse gegen die Kraft der Feder verschoben und die Kugeln können dann in radiale Verbreiterungen der Hülse eintauchen, so daß sie außer Eingriff kommen mit dem Drehwerkzeug und dieses entnommen werden kann. Die radialen Verbreiterungen werden vorzugsweise durch konische Ringflächen gebildet.

Vorzugsweise weist die Buchse direkt an ihrem einen Ende eine Ma­ schinenaufnahme auf.

Zwischen der Buchse und der Hülse ist vorzugsweise eine koaxiale Büchse eingesetzt, an der sich die Feder abstützt, wobei die Büch­ se mit der Buchse endet.

Ein in die Buchse vorzugsweise einsetzbares Verschlußteil dient als Schutz vor Verschmutzung und gestattet, daß das Schnellspann­ futter in die Antriebswelle einer Maschine integriert werden kann.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Kugel in der Nähe der An­ schlagfläche kleiner als die andere Kugel ausgebildet.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Buchse mehrteilig ausgebildet sein. Die Anschlagfläche wird dann gebildet durch ei­ nen mit der Buchse verschraubbaren oder verschweißbaren Stopfen, der die Maschinenaufnahme aufweist.

Mit Hilfe einer Zeichnung sollen Ausführungbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Schnellspannfutter nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 das Schnellspannfutter nach Fig. 1 in der zur Aufnahme des Werkzeuges vorgesehenen "Auf"-Stellung;

Fig. 3 das Schnellspannfutter mit in ihm aufgenomme­ nem Werkzeug;

Fig. 4 ein in einer Antriebswelle montiertes Schnell­ spannfutter;

Fig. 5 den Längsschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel eines Schnellspannfutters;

Fig. 6 den oberen Halbschnitt eines anderen Ausfüh­ rungsbeispieles;

Fig. 7 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 vereinfacht ausgebildetes Schnell­ spannfutter im oberen Halbschnitt;

Fig. 8 das Schnellspannfutter nach Fig. 6 in einer Antriebswelle montiert;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 ein Schnellspannfutter mit mehrteiliger Büch­ se;

Fig. 11 eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10;

Fig. 12 den Längsschnitt durch ein Schnellspannfutter mit einem montierten Spannzangenfutter.

Fig. 1 zeigt das Schnellspannfutter im Lieferzustand. Es besteht im wesentlichen aus der Buchse 12, an deren vorderem Ende die Ma­ schinenaufnahme 1 angeordnet ist, der koaxial zur Büchse 12 vor­ gesehene Hülse 2, die von einer Druckfeder 7 in ihre Schließposi­ tion gepreßt wird, der Büchse 3 sowie den Kugeln 6 und 8. Die Ku­ geln 6, 8 sind in Ausnehmungen 13, 14 angeordnet, die in der Wan­ dung der Buchse 12 eingebracht sind und zum Buchseninneren konisch zulaufen, so daß die Kugeln 6,8 nur mit einem bestimmten Bereich in das Innere hineinragen können. In das offene Ende der Büchse 3 ist ein Verschlußstück 9 eingesteckt, daß als Schutz vor Ver­ schmutzung vorgesehen ist. Die Hülse 2 kann gegen die Kraft der Druckfeder 7 in Richtung der Büchse 3 verschoben werden. An der zwischen der Buchse 12 und der Hülse 2 eingesetzten Büchse 3 stützt sich die Druckfeder 7 mit ihrem anderen Ende ab. Die Büchse 3 weist ebenfalls eine Ausnehmung 15 für die Kugel 8 auf, und ist mit der Buchse 12 fest verbunden, beispielsweise verklebt. In die Hülse 2 ist ein Kunststoffring 4 eingesetzt, der eine farbliche Markierung zur Erkennung der Werkzeugdrehrichtung bietet. In ihrem Inneren ist die Buchse 12 in Höhe der Kugel 8 mit einer Abflachung 19 versehen, die den lagerichtigen Einbau eines am Schaft abge­ flachten Bohrers oder dergleichen sicherstellt.

Fig. 2 zeigt das Schnellspannfutter in seiner "Auf-Stellung". Die Hülse 2 ist gegen die Feder 7 in Richtung der Büchse 3 verschoben. Die Kugeln 6 rutschen in radiale Verbreiterungen 15 und die Kugel 8 in eine radiale Verbreiterung 16 der Hülse 2 in dieser Stellung ragen die Kugeln 6, 8 nicht in das Innere der Buchse 12 und das Werkzeug kann eingesteckt werden.

Fig. 3 zeigt das in das Schnellspannfutter eingesetzte Drehwerk­ zeug 16, daß in seiner Lage positioniert und fixiert ist. Am Schaft 17 des Drehwerkzeugs 16 ist eine Abflachung 18 vorgesehen, die mit der in der Buchse 12 vorgesehenen Abflachung 19 zusammen­ wirkt und das Drehwerkzeug 16 gegen Verdrehen im Schnellspann­ futter sichert. Desweiteren ist der Schaft 17 mit einer koaxialen Gewindebohrung 20 versehen. In die Gewindebohrung 20 ist eine Schraube 21 zur Längeneinstellung des Drehwerkzeuges 16 einge­ schraubt. Die Schraube 21 weist einen Kopf 5 auf, in den eine um­ laufende Ringnut 22 eingebracht ist. Die Ringnut 22 ist im Quer­ schnitt kreisbogenförmig ausgebildet und maßlich an den in das Innere der Buchse 12 hineinragenden Teil der Kugeln 6 angepaßt. Die Kugeln 6 greifen in die Ringnut 22 ein und fixieren das Dreh­ werkzeug 16, das mit dem Kopf 5 der Schraube 21 an der Buchse 12 ausgebildeten Anschlagfläche 30 anliegt, in axialer Richtung. Die Kugel 8, die auf die Abflachung 18 einwirkt, positioniert das Drehwerkzeug 16 in radialer Richtung. Durch die Kugeln 6, 8 wird das Drehwerkzeug 16 an mindestens zwei Stellen eingespannt, so daß es sicher positioniert und fixiert ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schraubenkopfes 5 ist es möglich, herkömmliche Drehwerkzeuge 16 mit dem Schnellspannfutter zu verwenden. Die Schraube 21 wird anstelle der bisher verwendeten Madenschrauben in den Schaft 17 eingedreht. Je nach Einschraubtiefe wird die Länge des Drehwerkzeuges 16 voreingestellt. Wie Fig. 4 zeigt, wird die Schnellspannkupplung über die Maschinenaufnahme 1 mit der An­ triebswelle 23 einer Maschine verbunden.

Wie Fig. 5 zeigt, kann die Abflachung 19 in der Buchse 12 durch einen eingelegten Keil 10 gebildet werden.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel stützt sich die Druckfeder 7a zwischen der Hülse 2 und der Buchse 12 ab. Zum Lösen des hier nicht dargestellten Drehwerkzeuges 16 muß die Hülse 2 in Richtung der Maschinenaufnahme 1 gegen die Kraft der Druckfeder 7a gedrückt werden. Der in die Buchse 12 eingelegte Keil 10 sichert das Drehwerkzeug 16 gegen Verdrehung. Fig. 7 zeigt die Schnell­ spannkupplung aus Fig. 6, die unmittelbar in eine Antriebswelle 23 integriert ist. Fig. 8 zeigt die in eine Antriebswelle 23 ein­ gesteckte Schnellspannkupplung.

Fig. 9 ist eine Lösungsvariante für Drehwerkzeuge mit einem klei­ neren Schaftdurchmesser. Das Schnellspannfutter ist direkt in eine Antriebswelle 23 integriert. Fig. 10 zeigt eine Schnellspannkupp­ lung mit einer zweiteiligen Buchse. Diese besteht aus dem rohrför­ migen Teil 12a und dem Stopfen 12b, an dem die Maschinenaufnahme 1 ausgebildet ist. Der Stopfen 12b ist mit einem Absatz 24 versehen, der als Anschlag dient und gleichzeitig zur Abstützung der Druck­ feder 7a vorgesehen ist. Über zwei radiale Schrauben 25, 26 wird der rohrförmige Teil 12a mit dem Stopfen verschraubt. Der die An­ schlagfläche 30 ausbildende Stopfen 12b kann mit dem Rohr 12a auch verschweißt werden, wie Fig. 11 entnehmbar ist.

Fig. 12 zeigt die Schnellspannkupplung mit einer eingesteckten Spannzange 27. Über die konischen Ringflächen 28, 29 werden die Kugeln nach innen gedrückt und sichern die Spannzange 27.

Bezugszeichenliste

1

Maschinenaufnahme

2

Hülse

3

Büchse

4

Markierung

5

Kopf

6

Kugel

7

Feder/Druckfeder

7

a Druckfeder

8

Kugel

9

Verschlußteil

10

Keil

11

Spannstift

12

Buchse

12

a Rohr

12

b Stopfen

13

Ausnehmung

14

Ausnehmung

15

Verbreiterung

15

' Verbreiterung

16

Drehwerkzeug

17

Schaft

18

Abflachung

19

Abflachung

20

Gewindebohrung

21

Schraube

22

Ringnut

23

Antriebswelle

24

Absatz

25

Schraube

26

Schraube

27

Spannzange

28

konische Ringfläche

29

konische Ringfläche

30

Anschlagfläche

31

Anschlag

Claims (12)

1. Schnellspannfutter für Drehwerkzeuge (16), insbesondere Bohrer oder Fräser, mit einer Buchse (12) zur Aufnahme des Drehwerkzeugs (16) und einer in der Wandung der Buchse (12) angeordneten Kugel (8), die radial in die Buchse (12) hin­ einreicht und mit dem Drehwerkzeug (16) in Verbindung bringbar ist, wobei die Buchse (12) eine Anschlagfläche (30) zur Längenpositionierung des Drehwerkzeugs (16) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anschlag­ fläche (30) in der Wandung der Buchse (12) mindestens eine weitere Kugel (6) angeordnet ist, die radial in die Buchse (12) hineinreicht und mit dem Drehwerkzeug (16) zu dessen Lagefixierung in Verbindung bringbar ist.

2. Schnellspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anschlagfläche (30) zwei Kugeln (6) dia­ metral angeordnet sind.

3. Schnellspannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (12, 12a) von einer koaxial ver­ schiebbaren Hülse (2) umgeben ist, die von einer Feder (7, 7a) gegen einen an der Buchse (12a) ausgebildeten An­ schlag (31) gepreßt wird und in dieser Stellung die Kugeln (6, 8) radial in das Innere der Buchse (12a) zwingt.

4. Schnellspannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) innen zwei radiale Verbreiterungen (15, 15') aufweist, zur Aufnahme der Kugeln (6, 8)bei Ver­ schieben der Hülse (12) gegen die Kraft der Feder (7, 7a).

5. Schnellspannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbreiterungen (15, 15') gebildet werden durch ko­ nische Ringflächen (28, 29).

6. Schnellspannfutter nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) an ihrem einem Ende eine Maschinenaufnahme (1) aufweist.

7. Schnellspannfutter nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Buchse (12) und der Hülse (2) eine koaxiale Büchse (3) ein­ gesetzt ist, an der sich die Feder (7) abstützt, wobei die Büchse (3) mit der Buchse (12) endet.

8. Schnellspannfutter nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in die Buchse (12) eingesetztes Verschlußteil (9).

9. Schnellspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Kugel (6) in der Nähe der Anschlag­ fläche (30) kleiner ist als die andere Kugel (8).

10. Schnellspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (12) mehrteilig ausgebildet ist.

11. Schnellspannfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (30) gebildet wird durch einen mit der Buchse (12a) verschraubbaren oder verschweißbaren Stopfen (12b) der die Maschinenaufnahme (1) aufweist.

12. Werkzeug, insbesondere Bohrwerkzeug, zur Verwendung in mehrspindeligen Bearbeitungsmaschinen mit einem Schnell­ spannfutter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, an dessen Schaft (17) eine zur Lagefixierung axial ver­ laufende Abflachung (18) vorgesehen ist, wobei im Schaft (17) eine koaxiale Gewindebohrung (20) vorgesehen ist, in die eine Schraube (21) zur Voreinstellung der wirksamen Länge einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (21) einen Kopf (5) aufweist, der mit einer umlau­ fenden, im Querschnitt im wesentlichen kreisbogenförmigen Nut (22) versehen ist.