DE19926209C1

DE19926209C1 - Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen

Info

Publication number: DE19926209C1
Application number: DE19926209A
Authority: DE
Inventors: Thomas Retzbach; Ralph Kersten
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2001-02-08
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: EP1183123A1; WO2000076703A1; DE50001560D1; ES2191630T3; ATE235339T1; JP2003501278A; EP1183123B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper (1), in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs (W) ausgebildet ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in dem Futterkörper (1) ein die Aufnahme (2) umgebender Dämpfungsringraum (3) vorgesehen ist oder in dem Futterkörper (1) um die Aufnahme (2) herum verteilt und mit Versatz zueinander angeordnete Dämpfungshohlräume (4) ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper, in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist.

Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausfüh rungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Sie werden insbesondere eingesetzt, um kleine Werkzeuge zu spannen.

Die herkömmlichen Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz bestehen in der Regel aus einem Fut terkörper aus Metall, der an der Arbeitsspindel der je weiligen Werkzeugmaschine angebracht werden kann und eine zentrale Aufnahme für den Schaft des zu spannenden Werk zeugs aufweist. Der Durchmesser der Aufnahme ist dabei so bestimmt, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Werkzeugschaftes. Zum Spannen des Werkzeugs wird der Futterkörper zumindest im Bereich der Aufnahme erwärmt, bis sich diese soweit thermisch gedehnt hat, daß der Werkzeugschaft in sie eingesetzt werden kann. Beim an schließenden Abkühlen schrumpft die Aufnahme wieder, so daß der Werkzeugschaft in der Aufnahme durch Preß- oder Schrumpfsitz fixiert wird (DE 39 25 641 C2).

Solche sogenannten Wärmeschrumpffutter haben sich zwar in der Praxis durchaus bewährt. Aufgrund der harten Einspan nung des Schaftes können im Gebrauch jedoch Abwalkeffek te, die bis zum Bruch des Vollhartmetallschaftes des Werkzeugs führen können, auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Betrieb Ab walkeffekte am Werkzeugschaft zumindest weitgehend ver hindert werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Futterkörper ein die Aufnahme umgebender Dämpfungs ringraum vorgesehen ist oder in dem Futterkörper um die Aufnahme herum verteilt und mit Versatz zueinander ange ordnete Dämpfungshohlräume ausgebildet sind. Durch die erfindungsgemäß im Bereich der Aufnahme vorgesehenen Hohlräume wird die Einspannung des Werkzeugschaftes "weicher" mit der Folge, daß die im Stand der Technik aufgrund der harten Einspannung des Schaftes auftretenden "Kardaneffekte", die zum Werkzeugbruch führen können, ausgeschlossen bzw. weitgehend verhindert werden können.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Dämpfungsringraum als umlaufende Axialnut ausge bildet ist, die insbesondere zur werkzeugseitigen Stirn fläche des Futterkörpers offen sein kann. Sofern alterna tiv um die Aufnahme herum mehrere Dämpfungshohlräume vor gesehen sind, können diese als Axialbohrungen oder Axial nuten ausgebildet sein, die dann zweckmäßigerweise eben falls zur werkzeugseitigen Stirnfläche des Futterkörpers offen sind, so daß sie leicht hergestellt werden können. Die offene Gestaltung des Dämpfungsringraums bzw. der Dämpfungshohlräume bietet weiterhin die Möglichkeit, in die Räume ein geeignetes Dämpfungsmaterial wie beispiels weise Metall oder Kunststoff einzubringen, das einen kleineren E-Modul als das Material des Futterkörpers hat.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Dämpfungsringraum zur Aufnahme hin offen ist und in den Dämpfungsringraum eine mit dem Schaft des zu spannenden Werkzeugs in Kontakt kommende Dämpfungsbuchse eingesetzt ist, wobei der E-Modul der Dämpfungsbuchse kleiner ist als der E-Modul des Futter körpers. Insbesondere kann die Dämpfungsbuchse aus Alumi nium, Kunststoff oder dergleichen bestehen. Die Verwen dung einer derartigen Dämpfungsbuchse bzw. die Verfüllung der Dämpfungsräume mit einem schwingungsdämpfenden Mate rial erzeugt eine Abstützung des vorderen Bereichs des Futterkörpers, so daß ein sicherer Halt eines Werkzeugs in der Aufnahme gewährleistet werden kann.

Im übrigen können in dem Futterkörper zur Aufnahme hin offene Freisparungen am werkzeugseitigen Endbereich der Aufnahme und/oder am spindelseitigen Endbereich der Auf nahme vorgesehen sein, durch die sich der Spannbereich eindeutig festlegen läßt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol gende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug nahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung mit axialen Dämpfungsbohrungen,

Fig. 2 das Spannfutter aus Fig. 1 in Vorderansicht,

Fig. 3 im Längsschnitt ein Spannfutter gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem geschlosse nen Dämpfungsringraum,

Fig. 4 im Längsschnitt ein Spannfutter gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem zur werk zeugseitigen Stirnfläche des Futterkörpers offenen Dämpfungsringraum,

Fig. 5 das Spannfutter aus Fig. 4 mit einem ver füllten Dämpfungsringraum und

Fig. 6 eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Dämp fungsbuchse.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform ei nes Spannfutters zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz gemäß der vorliegenden Erfindung im Längs schnitt dargestellt. Das Spannfutter umfaßt einen Futter körper 1 aus einem formsteifen Material - hier Stahl -, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme 2 aufweist, in die nach einer Erwärmung und der damit ver bundenen Aufweitung der Aufnahme 2 ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs W wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann, und der an seinem anderen Endbereich in an sich bekannter Weise in eine drehangetriebene Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.

Erfindungsgemäß sind in dem Futterkörper 1 eine Mehrzahl von Axialbohrungen 4 vorgesehen, die gleichmäßig verteilt um die Aufnahme 2 herum angeordnet und zur werkzeugseiti gen Stirnfläche 1a des Futterkörpers 1 offen sind. Durch diese Dämpfungsbohrungen 4 wird erreicht, daß der Futter körper 1 im Bereich der Einspannstelle weicher wird, so daß im Betrieb auftretende Schwingungen gedämpft werden. Hierdurch können Brüche des Werkzeugschaftes, die bei herkömmlichen Futtern aufgrund der harten Einspannung und der damit verbundenen Kardaneffekte auftraten, verhindert werden.

Die Dämpfungsbohrungen 4, die sich über einen axialen Teilbereich der Aufnahme 2 erstrecken, können auch mit ei nem geeigneten Dämpfungsmaterial verfüllt sein, wodurch der Werkzeugschaft eine zusätzliche Abstützung erfährt.

Bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungs formen ist anstelle der Dämpfungsbohrungen 4 jeweils, ein Dämpfungsringraum 3 vorgesehen, der die Aufnahme 2 voll ständig umgibt und sich über einen axialen Teilbereich von dieser erstreckt. Die Dämpfungsringnut 3 ist im Falle der Ausführungsform der Fig. 3 geschlossen und im Falle der Ausführungsform der Fig. 4 zur werkzeugseitigen Stirnfläche 1a des Futterkörpers 1 offen ausgebildet. Die offene Ausbildung bietet den Vorteil, daß der Dämpfungs ringraum 3 einerseits einfach herzustellen ist und ande rerseits mit einem geeigneten Dämpfungsmaterial, das ei nen niedrigeren E-Modul als das Material des Futterkör pers 1 aufweist, verfüllt werden kann wie dies in Fig. 5 angedeutet ist.

Die Dämpfungsringnut 3 kann auch wie dies in Fig. 6 ge zeigt ist, zur Aufnahme 2 hin offen sein, wobei dann eine Dämpfungsbuchse in die Dämpfungsringnut 3 eingesetzt wer den muß, welche einerseits steif genug ist, um ein in die Aufnahme 2 eingesetztes Werkzeug W ausreichend stabil einzuspannen, und andererseits noch dämpfend wirkt.

Schließlich können in dem Futterkörper 1 zur Aufnahme hin offene Freisparungen 6 am werkzeugseitigen und/oder spin delseitigen Endbereich der Aufnahme 2 vorgesehen sein, um den Spannbereich klar zu definieren (siehe Fig. 3).

Claims

1. Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper (1), in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs (W) ausgebildet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß in dem Futterkörper (1) ein die Aufnahme (2) umgebender Dämpfungsringraum (3) vorge sehen ist oder in dem Futterkörper (1) um die Aufnah me (2) herum verteilt und mit Versatz zueinander an geordnete Dämpfungshohlräume (4) ausgebildet sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsringraum (3) als umlaufende Axialnut ausgebildet ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshohlräume als Axialbohrungen (4) ausgebildet sind.

4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungshohlräume als axiale Nuten (5) aus gebildet sind.

5. Spannfutter nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß sich der Dämpfungsringraum (3) bzw. die Dämpfungshohlräume (4) entlang eines axialen Teilbereichs der Aufnahme (2) erstrecken.

6. Spannfutter nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsringraum (3) bzw. die Dämpfungshohlräume (4) zur werkzeugseitigen Stirnfläche (1a) des Futterkörpers (1) offen ist bzw. sind.

7. Spannfutter nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsringraum (3) bzw. die Dämpfungshohlräume (4) mit einem Dämpfungs material (D) verfüllt ist bzw. sind.

8. Spannfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (D) ein Metall oder Kunst stoff ist.

9. Spannfutter nach einem der vorherigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsringraum (3) zur Aufnahme (2) hin offen ist und in den Dämpfungs ringraum (3) eine mit dem Schaft des zu spannenden Werkzeugs (W) in Kontakt kommende Dämpfungsbuchse (5) eingesetzt ist, wobei der E-Modul der Dämpfungsbuchse (5) kleiner ist als der E-Modul des Futterkörpers (1).

10. Spannfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsbuchse (5) aus Aluminium, Kunststoff oder Stahl besteht.

11. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Futterkörper (1) zur Auf nahme (2) hin offene Freisparungen (6) am werkzeug seitigen Endbereich der Aufnahme (2) und/oder am spindelseitigen Endbereich der Aufnahme (2) vorgese hen sind.