DE19926152A1 - Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug - Google Patents

Abstract

Zur Aufnahme eines um eine Drehachse drehbaren Werkzeugs, insbesondere eines Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeugs, wird ein Werkzeughalter mit einem Spannschaft vorgeschlagen, der bei einer bevorzugten Ausführungsform in einer ringförmig geschlossenen Endhülse (7) eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung (9) zur Preßsitzhalterung eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei die Endhülse (7) in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl sich zumindest angenähert in Richtung der Drehachse erstreckenden Druckkammern (13) enthält, die zur radialen Aufweitung der Aufnahmeöffnung (9) an eine insbesondere hydraulische Druckmittelversorgung anschließbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug.

Rotierende Hochpräzisionswerkzeuge, wie zum Beispiel Bohrer, besonders aber Fräser, müssen mit sehr hoher Rundlaufgenauigkeit in Werkzeughaltern eingespannt werden, um gleichmäßige Schnittverhältnisse an allen Schneidkanten des Werkzeugs zu erzielen. Hierzu ist es beispielsweise aus der DE 197 08 983 A1 bekannt, den Halteschaft des Werkzeugs in einer zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Spannschafts aufzunehmen. Die Aufnahmeöffnung ist in einer ringförmig geschlossenen Endhülse des Spannschafts vorgesehen. Die Endhülse weist eine Vielzahl in Umfangs­ richtung verteilter, nach radial außen offener Spreizkanäle auf. Zum Einsetzen des Werkzeugs werden Spreizkörper in die Spreizkanäle einge­ preßt. Damit einher geht eine radiale Aufweitung der Aufnahmeöffnung, die das Einsetzen des Werkzeugs erlaubt. Werden die Spreizkörper anschließend entfernt, engt sich die Aufnahmeöffnung wieder ein. Das Werkzeug sitzt dann im Preßsitz in der Endhülse. Zum Abnehmen des Werkzeugs sind erneut die Spreizkörper in die Spreizkanäle einzupressen, wodurch der Preßsitz aufgehoben wird. Wiederholtes Eindrücken der Spreizkörper in die Spreizkanäle kann zu einer Querschnittsvergrößerung der Spreizkanäle führen, und zwar zum einen durch Abriebeffekte an den Wänden der Spreizkanäle und zum anderen durch unerwünschte plastische Verformung der Kanalwände infolge der starken Einpreßkräfte. Dies kann zur Folge haben, daß die Aufnahmeöffnung nicht mehr in einem für die Aufhebung des Preßsitzes erforderlichen Maß aufgeweitet werden kann, was letztlich einen Austausch des Werkzeughalters erforderlich macht.

Der Erfindung liegt demnach das technische Problem zugrunde, einen Werkzeughalter bereitzustellen, dessen Funktionsfähigkeit über eine lange Lebensdauer zuverlässig gewährleistet ist.

Bei der Lösung dieser Problemstellung geht die Erfindung aus von einem Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, ins­ besondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug, umfassend einen Spannschaft, der in einem endseitigen Schaftbereich eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung Spannflächen zur Preßsitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs an­ geordnet sind.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß in dem Spannschaft ein Druck­ kammersystem ausgebildet ist, welches zur radialen Auseinanderspreizung der Spannflächen an eine insbesondere hydraulische Druckmittelversorgung anschließbar ist. Bei einem solchen Werkzeughalter wird ein insbesondere hydraulisches Druckmittel in das Druckkammersystem eingeleitet, um den Durchmesser der Aufnahmeöffnung zu vergrößern und den Preßsitz des Halteschafts des Werkzeugs - sofern dieses darin eingespannt ist - aufzuheben. In den Druckkammern des Druckkammersystems entsteht durch das Druckmittel eine Spreizkraft, die eine Aufspreizung der Druckkam­ mern bewirkt. Es hat sich gezeigt, daß bei geeigneter Gestaltung und Lokalisierung der Druckkammern durch diese Spreizkräfte elastische Verformungen des Spannschafts erzielbar sind, mit denen eine Auslenkung der Spannflächen nach radial außen einhergeht. Die Verformungen sind reversibel, weswegen bei Entlastung des Druckkammersystems die Spannflächen wieder in ihre der Preßpassung des Werkzeughalteschafts entsprechende Ursprungsposition zurückkehren.

Mechanische Reibung und damit Verschleiß an den Wänden des Druckkam­ mersystems treten bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht auf. Ebenso verteilt sich bei Druckmitteleinleitung die in dem Druckkammersystem entstehende Spreizkraft gleichmäßig über alle Wandabschnitte des Druckkammersystems, so daß keine lokalen Drucküberhöhungen entstehen, die zu örtlichen plastischen Quetschverformungen führen könnten. Auch nach oftmaliger Be- und Entlastung des Druckkammersystems ist die präzise Aufweitung der Aufnahmeöffnung jederzeit reproduzierbar. Das Ein- und Ableiten des Druckmittels läßt sich in sehr kurzer Zeit durchführen, weswegen sich eine hohe Wirtschaftlichkeit der mit dem Werkzeughalter ausgerüsteten Werkzeugmaschine einstellt.

Die hydraulische Betätigung von Dehnspannfuttern zur Halterung von Werkzeugen ist an sich bereits bekannt, beispielsweise aus einem Prospekt "Dehnspannfutter" der Firma Fritz Schunk GmbH, Fabrik für Spann- und Greifwerkzeuge, Prospekt Nr. 9900 029 - 15M - 08/96. Die darin gezeigten Dehnspannfutter weisen eine ringförmig geschlossene Endhülse mit einer Aufnahmeöffnung für den Halteschaft des einzuspannenden Werkzeugs auf. Ein den Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung bildender, radial innerer Bereich der Endhülse ist membranartig ausgeführt. Im Normalzustand ist der Innendurchmesser dieser Membran so groß, daß der Preßsitz des Halte­ schafts des Werkzeugs aufgehoben ist und dieses entnommen bzw. eingesetzt werden kann. Zum Einspannen des Werkzeugs ist in der Endhülse ein ständig mit Hydrauliköl gefülltes Kammersystem vorgesehen, mittels dessen die Membran nach radial innen zur Erzeugung des Preßsitzes auslenkbar ist. Ein von außen mittels einer Stellschraube betätigbarer Kolben erlaubt es, den Hydraulikdruck zu beeinflussen. Der Kolben ist durch eine Dichtung gegenüber dem Kammersystem abgedichtet. Im eingespannten Zustand des Werkzeugs herrscht bei der bekannten Lösung in dem Kammersystem somit ein ständig hoher Hydraulikdruck. Dieser kann zu Ermüdungserscheinungen der Dichtung und als Folge von Undichtigkeiten zu einem Absinken der Klemmkraft des Werkzeughalters führen. Im Arbeitsbetrieb der Werkzeugmaschine besteht dann besonders bei älteren Dichtungen oder nach längeren ununterbrochenen Arbeitsphasen die Gefahr, daß die Klemmkraft des Werkzeughalters unter das für eine sichere Einspannung des Werkzeugs erforderliche Maß absinkt.

Derartige Ermüdungserscheinungen sind bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht zu befürchten, da im Unterschied zu der vorstehenden Schunk-Lösung nur während der kurzen Phasen des Einsetzens und Abnehmens des Werkzeugs ein hoher Druck in dem Druckkammersystem aufgebaut werden muß. Dies bedingt auch, daß in dem Spannschaft keine Dichtung unterge­ bracht werden muß, die bei der Schunk-Lösung zur Aufrechterhaltung des hohen Hydraulikdrucks im Arbeitsbetrieb notwendig ist. Die erfindungs­ gemäße Lösung bietet damit auch konstruktive Vereinfachungen.

Der Spannschaft kann unmittelbar durch eine Arbeitsspindel einer Werk­ zeugmaschine gebildet sein. Es kann sich bei dem Spannschaft aber auch um einen in die Arbeitsspindel einsetzbaren Werkzeughalter, beispielsweise einen Steilkegel-Werkzeughalter handeln. Die Aufnahmeöffnung des Spannschafts ist der Form des Halteschafts des Werkzeugs angepaßt und hat dementsprechend Konusform oder Zylinderform.

Das Druckkammersystem umfaßt bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl in dem endseitigen Schaftbereich des Spannschafts zumindest angenähert axial sich er­ streckender Druckkammern. Diese können sämtlich längs einer zur Drehachse konzentrischen Kreislinie verteilt sein. Denkbar ist aber auch, daß mindestens ein Teil der Druckkammern radial zueinander versetzt ist. Dabei ist es sogar möglich, daß mindestens ein Teil der Druckkammern unter­ schiedliche Querschnittsgröße oder/und Querschnittsgestalt besitzt, um gezielt Einfluß auf Stärke und Ort der in dem Spannschaft entstehenden Verformungskräfte nehmen zu können.

Um die Aufspreizung der Druckkammern zu erleichtern, kann der Spann­ schaft den Druckkammern benachbart zusätzliche Materialschwächungs­ zonen enthalten. Diese können von Hohlräumen gebildet sein, beispiels­ weise von axialen Bohrungen. Denkbar sind aber auch Kammern, die mit einem weichelastischen Material, etwa Gummi, wenigstens teilweise gefüllt sind. Die Materialschwächungszonen stellen Ausweichzonen dar, in die hinein sich die an die Druckkammern angrenzenden Materialbereiche des Spannschafts besonders leicht verformen können, wenn Druckmittel in die Druckkammern eingeleitet wird.

Eine konstruktiv einfache Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der endseitige Schaftbereich des Spannschafts von einer ringförmig ge­ schlossenen, insbesondere einstückigen Endhülse gebildet ist, deren Innenumfangsmantel die Spannflächen bildet, und daßdas Druckkammersy­ stem in der Endhülse in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert axial sich erstreckender Druckkammern umfaßt, derart, daß die Endhülse durch Druckmitteleinleitung in die Druckkammern radial aufweitbar ist.

Die Druckkammern sind zweckmäßigerweise axial in die Endhülse einge­ arbeitet und zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse radial geschlossen. Es empfiehlt sich, daß die Druckkammern zum freien axialen Stirnende der Endhülse axial geschlossen sind, um beim Anschluß der Druckmittelver­ sorgung Platzprobleme mit dem Werkzeug zu vermeiden.

Die Einformung der Druckkammern in die Endhülse ist besonders einfach zu bewerkstelligen, wenn die Endhülse gesondert von einem Grundkörper des Spannschafts hergestellt ist und unter Anlage einer axialen Stirnfläche der Endhülse an einer axialen Anlagefläche des Grundkörpers fest mit diesem verbunden ist. Dabei können dann die Druckkammern von der dem Grundkörper axial zugewandten Stirnfläche der Endhülse her axial in diese eingearbeitet sein und in einem axialen Grenzbereich zwischen Endhülse und Grundkörper mit einem in dem Spannschaft ausgebildeten Zufuhrkanalsy­ stem verbunden sein, welches zu mindestens einem Druckmitteleingabe­ anschluß des Spannschafts führt. Auf konstruktiv einfache Weise läßt sich so eine dichte Einkapselung der Druckkammern in den Spannschaft erreichen.

Zur Aufweitung der Aufnahmeöffnung ist es denkbar, die Druckkammern einzeln oder gruppenweise zeitversetzt nacheinander mit Druckmittel zu beschicken, beispielsweise in der Weise, daß diametral sich gegenüber­ liegende Druckkammern nacheinander paarweise unter Druck gesetzt werden oder daß Gruppen von drei oder mehr über den Umfang verteilten Druckkammern gruppenweise nacheinander unter Druck gesetzt werden. Hierzu kann das Zufuhrkanalsystem die Druckkammern zumindest gruppen­ weise miteinander verbinden. Es können dann mehrere Druckmittel­ eingabeanschlüsse an dem Spannschaft vorgesehen sein. Besonders rasch läßt sich das Einsetzen und Abnehmen des Werkzeugs aber durchführen, wenn sämtliche Druckkammern gleichzeitig mit Druckmittel beschickt werden. Hierzu wird das Zufuhrkanalsystem dann sämtliche Druckkammern miteinander verbinden.

Das Zufuhrkanalsystem kann mindestens einen in dem axialen Grenzbereich in Umfangsrichtung verlaufenden Verteilerkanal umfassen, welcher mindestens einen Teil der Druckkammern, insbesondere alte Druckkammern, schneidet. Bevorzugt ist der Verteilerkanal dabei von einer Ringausnehmung in der axialen Stirnfläche der Endhülse oder/und in der axialen Anlagefläche des Grundkörpers gebildet. Er kann so durch Fräsbearbeitung der Stirnfläche der Endhülse bzw. der Anlagefläche des Grundkörpers besonders leicht hergestellt werden.

Wenngleich der Druckmitteleingabeanschluß grundsätzlich an der Endhülse vorgesehen sein kann, sieht eine bevorzugte Lösung vor, daß der Druck­ mitteleingabeanschluß an dem Grundkörper ausgebildet ist.

Bei der Formgebung der Druckkammern ist darauf zu achten, daß die infolge der Druckerhöhung bewirkte Aufspreizung der Druckkammern insbesondere in Umfangsrichtung sich in einer Durchmesservergrößerung der Aufnahme­ öffnung niederschlägt. Die radiale Aufweitung der Aufnahmeöffnung muß nicht bereits unmittelbar zeitgleich mit der Aufspreizung der Druckkammern auftreten, sondern kann sich aufgrund von Materialelastizitäten des Spannschafts erst nach der Aufspreizung der Druckkammern einstellen. Als günstig im Sinne der soeben angesprochenen Forderung hat sich eine Gestaltung der Druckkammern erwiesen, bei der diese als zumindest angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende, in einem achsnormalen Schnitt betrachtet längliche Schlitze ausgebildet sind. Insbesondere können sich die Schlitze dabei in einem achsnormalen Schnitt betrachtet im wesentlichen radial erstrecken. Gute Ergebnisse haben sich aber auch eingestellt, wenn die Schlitze in einem achsnormalen Schnitt betrachtet schräg zur Radialen verlaufen, insbesondere in Umfangsrichtung gekrümmt sind.

An ihren radial äußeren Enden können die Schlitze in zumindest angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende zylindrische Bohrungen münden. Diese Bohrungen ermöglichen eine rasche und im wesentlichen gleichzeitige Versorgung aller Axialbereiche der Druckkammern mit Druckmittel. Bei geeigneter Formgebung können sie zudem die Aufspreizung der Druckkammern in Umfangsrichtung erleichtern.

Besonders gute Ergebnisse haben sich gezeigt, wenn die einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Schlitzwände der Schlitze jeweils im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

Alternativ ist aber auch möglich, daß sich die Druckkammern in einem achsnormalen Schnitt betrachtet keilförmig nach radial innen verjüngen. Insbesondere können die Druckkammern dabei in einem achsnormalen Schnitt betrachtet zumindest angenähert Dreiecksform oder Tropfenform besitzen.

Die konkrete Gestaltung der Druckkammern wird im Einzelfall unter anderem vom Material des Spannschafts und dessen Verformungseigenschaften, von der gewünschten Stärke der radialen Aufweitung der Aufnahmeöffnung und von der Lage der Druckkammern in dem Spannschaft abhängen. Zu guten Ergebnissen hat in der Praxis eine Gestaltungsregel geführt, nach der in Umfangsrichtung einander benachbarte Druckkammern einen nach radial außen zunehmenden Umfangsabstand voneinander aufweisen sollen.

Benachbarte Druckkammern sollten dabei nach radial außen hin zumindest die Tendenz zu einem größeren gegenseitigen Umfangsabstand besitzen. Lokale Abstandsreduzierungen müssen sich nicht notwendigerweise nachteilig auf das Aufweitungsergebnis der Aufnahmeöffnung auswirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeughalters,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer längs der Linie II-II der Fig. 1 gesehe­ nen Querschnittsansicht des Werkzeughalters und

Fig. 3-7 verschiedene Varianten zu der in Fig. 2 gezeigten Ge­ staltung der Druckkammern des Werkzeughalters.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Steilkegel-Werkzeughalter mit einem Spannschaft 1, der an einem werkzeugfernen Ende einen zu seiner Drehachse 3 zentrischen Steilkegel 5 aufweist, mit dem er in eine kom­ plementäre Steilkegelaufnahme einer nicht näher dargestellten, gleichachsig zur Drehachse 3 rotierenden Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Fräs-, Bohr- oder Schleifmaschine, drehfest einsetzbar ist. An einem werkzeugnahen Ende ist der Spannschaft 1 mit einer Endhülse 7 ausgeführt, die eine zur Drehachse 3 zentrische Aufnahmeöffnung 9 zur Preßsitzhalterung eines gestrichelt angedeuteten Halteschafts 11 eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere eines Fräs-, Bohr- oder Schleifwerk­ zeugs, enthält. Der Halteschaft 11 kann zylindrisch oder konisch ausgebildet sein; die Endhülse 7 hat eine dazu komplementäre Innenmantelform mit Passungsmaßen, die den in die Aufnahmeöffnung 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 die Endhülse 7 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt eine Vielzahl etwa axial, also in Richtung der Drehachse 3 sich erstreckender Druckkammern 13 eingeformt, die einen ringförmig geschlossenen, mit seinem Innenmantel die Aufnahmeöffnung 9 bildenden Hülsenbereich 15 umgeben. Gleichfalls sind die Druckkammern 13 zum Außenmantel der Endhülse 7 radial geschlossen, sind also von einem ringförmig geschlossenen, radial äußeren Hülsenbereich 17 umgeben. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann durch Druckerhöhung in den Druckkammern 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 entnommen bzw. in diese eingesteckt werden kann.

Wie Fig. 2 zeigt, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Druckkammern 13 von vollständig vom Material der Endhülse 7 umschlossenen Radialschlitzen gebildet, die bei Betrachtung in einem achsnormalen Schnitt in radialer Richtung länglich sind. Das Verhältnis von radialer Länge der Schlitze 13 zu deren Breite in Umfangsrichtung kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 : 1 und 10 : 1 liegen und beträgt vorzugsweise annähernd 7 : 1. In Umfangsrichtung einander gegenüberliegend weisen die Schlitze 13 im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Schlitzwände 19 auf, die als Spreizflächen wirken und bei Druckerhöhung in den Schlitzen 13 vonein­ ander abgespreizt werden. Um eine geringe Spreizwirkung in radialer Richtung zu erhalten, sind die Schlitze 13 zumindest an ihren radial inneren Enden, gewünschtenfalls auch radial außen, schlank und abgerundet ausgeführt; sie können sogar spitz zulaufend gestaltet werden.

Fig. 2 zeigt die Verhältnisse vor dem Anlegen eines Fluidendrucks in den Schlitzen 13, wobei die Aufnahmeöffnung 9 einen den Preßsitz des Halteschafts 11 ermöglichenden Innendurchmesser besitzt. Um den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 9 auf ein die Preßpassung aufhebendes Maß aufweiten zu können, wird ein Druckfluid, das in aller Regel ein Hydrauliköl sein wird, in die Schlitze 13 eingeleitet. Der dann in den Schlitzen 13 herrschende Fluidendruck bewirkt eine Aufweitung der Schlitze 13 in Umfangsrichtung. Infolge der Aufspreizung der Schlitze 13 weitet sich der innere Hülsenbereich 15 radial um ein die Preßpassung aufhebendes Maß auf. Mit einer durchgezogenen Linie 21 ist in Fig. 2 die ursprüngliche Kontur des den Preßsitz ermöglichenden Innendurchmessers der Aufnahmeöffnung 9 angedeutet, während eine gestrichelte Linie 23 die aufgeweitete Kontur der Aufnahmeöffnung 9 darstellt. In der Praxis bewegt sich die Aufweitung beispielsweise in der Größenordnung von einigen 10 µm, was genügt, um die Preßpassung aufzuheben. Die die Vergrößerung ihres Innendurchmessers herbeiführende Deformierung der Endhülse 7 findet im elastischen Bereich statt, weswegen sich bei Entlastung der Schlitze 13 vom Fluidendruck der radial innere Hülsenbereich 15 wieder auf sein ursprüngliches Maß einengt.

Zur Einformung der auch zum freien Stirnende der Endhülse 7 axial geschlossenen Schlitze 13 ist die Endhülse 7 ein gesondert hergestelltes Bauteil, in das die Schlitze 13 von der werkzeugfernen Axialseite her eingearbeitet werden, beispielsweise durch Erodieren. Die so vorbereitete Endhülse 7 wird mit einem Grundkörper 25 des Spannschafts 1, etwa durch Reibschweißen, fest und leckagedicht verbunden. Zum Anschluß der Schlitze 13 an eine in Fig. 1 als Hydraulikquelle dargestellte Druck­ fluidquelle 27 ist in dem axialen Verbindungsbereich zwischen der Endhülse 7 und dem Grundkörper 25 ein sämtliche Schlitze 13 schneidender, ringförmig geschlossener Verteilerkanal 29 ausgebildet, welcher über einen in den Verteilerkanal 29 mündenden axialen Zufuhrkanal 31 und einen an diesen anschließenden radialen Stichkanal 33 mit einem am Außenumfang des Spannschafts 1 vorgesehenen Druckfluidanschluß 35 verbunden ist. Zur Bildung des Verteilerkanals 29 wird vor der Verbindung der Endhülse 7 mit dem Grundkörper 25 eine Ringaussparung 37 in die dem Grundkörper 25 axial zugewandte Stirnfläche 39 der Endhülse 7 eingearbeitet oder/und eine Ringausnehmung 41 in eine der Endhülse 7 axial zugewandte plane Anlagefläche 43 des Grundkörpers 25 eingearbeitet, zweckmäßigerweise durch Fräsen.

Die Fig. 3-7 zeigen Gestaltungsvarianten zu den schlitzförmigen Druckkammern 13 der Fig. 2. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind dabei mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 versehen, jedoch ergänzt um einen Kleinbuchstaben. Zur Vermeidung von Wiederho­ lungen wird im folgenden im wesentlichen lediglich auf Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen.

Fig. 3 zeigt eine Variante mit zumindest annähernd axial sich erstrecken­ den Druckkammern 13a, die wie in Fig. 2 von in einem achsnormalen Schnitt betrachtet länglichen Radialschlitzen gebildet sind, jedoch an ihren radial äußeren Enden jeweils in eine ebenfalls zumindest angenähert sich axial erstreckende Zylinderbohrung 45a münden: Der gegenüber dem schmalen Schlitzbereich der Druckkammern 13a größere Querschnitt der Zylinderbohrungen 45a ermöglicht eine rasche Versorgung auch solcher Axialbereiche der Druckkammern 13a mit Druckfluid, die dem Einspeisungs­ ort fern liegen. Zudem reduzieren die Zylinderbohrungen 45a den Material­ querschnitt der Endhülse 7a im radial äußeren Bereich, was die Auf­ spreizung der Druckkammern 13a erleichtert.

Fig. 4 zeigt eine Variante mit Druckkammern 13b, die wie in Fig. 3 schlitzförmig ausgebildet sind- und an ihren radial äußeren Enden von Zylinderbohrungen 45b fortgesetzt sind. Allerdings erstrecken sich die Druckkammern 13b nicht radial, sondern verlaufen statt dessen gekrümmt zur Radialrichtung. Insbesondere in ihrem radial inneren Bereich sollten die Druckkammern 13b nicht zu stark in Umfangsrichtung geneigt sein, um weiterhin eine ausreichende Spreizkomponente in Umfangsrichtung zu erhalten.

Bei der Variante der Fig. 5 sind Druckkammern 13c vorgesehen, deren als Spreizflächen wirkende, in Umfangsrichtung einander gegenüberliegende Kammerwände 19c nach radial innen hin aufeinander zu laufen. Die Druckkammern 13c besitzen so bei Betrachtung in einem achsnormalen Schnitt angenähert die Form sich nach radial innen schwach verjüngender, radial sich erstreckender Keile.

Die Variante der Fig. 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 5 durch einen noch ausgeprägteren Keilwinkel zwischen den in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Kammerwänden 19d der Druckkammern 13d. Radial außen sind die Druckkammern 13d vergleichs­ weise stark rundlich ausgeführt, weswegen sie im Schnitt betrachtet eine tropfen- oder eiförmige Gestalt besitzen.

In Fig. 7 ist eine Variante mit Druckkammern 13e zu erkennen, deren gegenüberliegende Kammerwände 19e wie in den Fig. 5 und 6 einen Keilwinkel miteinander einschließen, die aber radial außen nicht rundlich ausgeführt sind, sondern in einer Schnittbetrachtung insgesamt annähernd dreiecksförmig ausgeführt sind.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wird eine Spreizung der Druckkammern zumindest teilweise in Umfangsrichtung erreicht. Speziell bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist aufgrund des zur Radialen schrägen Verlaufs der Druckkammern auch eine radiale Spreizkomponente zu beobachten. Dies zeigt, daß zu dem gewünschten Ergebnis, nämlich einer radialen Aufweitung der Aufnahmeöffnung, verschiedenartige Gestaltungen der Druckkammern führen können, die entsprechend unterschiedliche Spreizcharakteristiken der Druckkammern zeigen. So sind generell Gestal­ tungen der Druckkammern möglich, bei denen eine reine Umfangsspreizung der Druckkammern auftritt, aber auch Gestaltungen, bei denen eine kombinierte Spreizung der Druckkammern sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung zu beobachten ist. Es soll auch eine Lösung nicht ausgeschlossen sein, bei der überwiegend oder im wesentlichen aus­ schließlich eine radiale Spreizung der Druckkammern zu beobachten ist.

Claims (25)

1. Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (3) drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug, umfassend einen Spannschaft (1), der in einem endseitigen Schaftbereich (7) eine zur Drehachse (3) zentrische Aufnahmeöffnung (9) zur Aufnahme eines Halteschafts (11) des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (9) Spannflächen zur Preßsitzhalterung des Halteschafts (11) des Werkzeugs angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spannschaft (1) ein Druck­ kammersystem (13) ausgebildet ist, welches zur radialen Ausein­ anderspreizung der Spannflächen an eine insbesondere hydraulische Druckmittelversorgung (27) anschließbar ist.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckkammersystem (13) in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl in dem endseitigen Schaftbereich (7) des Spannschafts (1) zumindest angenähert axial sich erstreckender Druckkammern (13) umfaßt.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Druckkammern (13) längs einer zur Drehachse (3) konzen­ trischen Kreislinie verteilt sind.

4. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Druckkammern radial zueinander versetzt ist.

5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Teil der Druckkammern unterschiedliche Querschnittsgröße oder/und Querschnittsgestalt besitzt.

6. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekenn­ zeichnet; daß der Spannschaft den Druckkammern benachbart zusätzliche Materialschwächungszonen enthält.

7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der endseitige Schaftbereich (7) des Spannschafts (1) von einer ringförmig geschlossenen, insbesondere einstückigen Endhülse (7) gebildet ist, deren Innenumfangsmantel die Spann­ flächen bildet, und daßdas Druckkammersystem (13) in der Endhülse (7) in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert axial sich erstreckender Druckkammern (13) umfaßt, derart, daß die Endhülse (7) durch Druckmitteleinleitung in die Druckkammern (13) radial aufweitbar ist.

8. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13) axial in die Endhülse (7) eingearbeitet sind und zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse (7) radial geschlossen sind.

9. Werkzeughalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13) zum freien axialen Stirnende der Endhülse (7) axial geschlossen sind.

10. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhülse (7) gesondert von einem Grundkörper (25) des Spannschafts (1) hergestellt ist und unter Anlage einer axialen Stirnfläche (39) der Endhülse (7) an einer axialen Anlagefläche (43) des Grundkörpers (25) fest mit diesem verbunden ist.

11. Werkzeughalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13) von der dem Grundkörper (25) axial zugewandten Stirnfläche (39) der Endhülse (7) her axial in diese eingearbeitet sind und in einem axialen Grenz­ bereich zwischen Endhülse (7) und Grundkörper (25) mit einem in dem Spannschaft (1) ausgebildeten Zufuhrkanalsystem (29, 31, 33) verbunden sind, welches zu mindestens einem Druckmitteleingabe­ anschluß (35) des Spannschafts (1) führt.

12. Werkzeughalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daßdas Zufuhrkanalsystem (29, 31, 33) die Druckkammern (13) zumindest gruppenweise miteinander verbindet.

13. Werkzeughalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrkanalsystem (29, 31, 33) sämtliche Druckkammern (13) miteinander verbindet.

14. Werkzeughalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zufuhrkanalsystem (29, 31, 33) mindestens einen in dem axialen Grenzbereich in Umfangsrichtung verlaufenden Verteilerkanal (29) umfaßt, welcher mindestens einen Teil der Druckkammern (13), insbesondere alle Druckkammern (13), schneidet.

15. Werkzeughalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerkanal (29) von einer Ringausnehmung in der axialen Stirnfläche (39) der Endhülse (7) oder/und in der axialen Anlagefläche (43) des Grundkörpers (25) gebildet ist.

16. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmitteleingabeanschluß (35) an dem Grundkörper (25) ausgebildet ist.

17. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13; 13a; 13b) als zumindest angenähert in Richtung der Drehachse (3) sich erstrecken­ de, in einem achsnormalen Schnitt betrachtet längliche Schlitze (13; 13a; 13b) ausgebildet sind.

18. Werkzeughalter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schlitze (13; 13a) in einem achsnormalen Schnitt betrachtet im wesentlichen radial erstrecken.

19. Werkzeughalter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13b) in einem achs­ normalen Schnitt betrachtet schräg zur Radialen verlaufen, ins­ besondere in Umfangsrichtung gekrümmt sind.

20. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13a; 13b) an ihren radial äußeren Enden in zumindest angenähert in Richtung der Drehachse (3) sich erstreckende zylindrische Bohrungen (45a; 45b) münden.

21. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die einander in- Umfangsrichtung gegenüberliegenden Schlitzwände (19; 19a; 19b) der Schlitze (13; 13a; 13b) jeweils im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

22. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckkammern (13c; 13d; 13e) in einem achsnormalen Schnitt betrachtet keilförmig nach radial innen verjüngen.

23. Werkzeughalter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13e) in einem achsnormalen Schnitt betrachtet zumindest angenähert Dreiecksform besitzen.

24. Werkzeughalter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (13d) in einem achsnormalen Schnitt betrachtet zumindest angenähert Tropfenform besitzen.

25. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung einander benach­ barte Druckkammern (13) einen nach radial außen zunehmenden Umfangsabstand voneinander aufweisen.