DE19928995A1 - Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug - Google Patents
Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder ReibwerkzeugInfo
- Publication number
- DE19928995A1 DE19928995A1 DE19928995A DE19928995A DE19928995A1 DE 19928995 A1 DE19928995 A1 DE 19928995A1 DE 19928995 A DE19928995 A DE 19928995A DE 19928995 A DE19928995 A DE 19928995A DE 19928995 A1 DE19928995 A1 DE 19928995A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool holder
- spokes
- holder according
- clamping
- tension
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/117—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
- B23B31/1177—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using resilient metallic rings or sleeves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
- B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
- B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
- B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
- B23B31/202—Details of the jaws
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2240/00—Details of connections of tools or workpieces
- B23B2240/28—Shrink-fitted connections, i.e. using heating and cooling to produce interference fits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2240/00—Details of connections of tools or workpieces
- B23B2240/32—Press fits
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gripping On Spindles (AREA)
Abstract
Ein Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug, umfaßt einen Spannschaft, der in einem endseitigen Schaftbereich (7) eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung (9) zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist. Am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (9) sind Spannflächen zur Preßsitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs angeordnet. Erfindungsgemäß weist der endseitige Schaftbereich (7) des Spannschafts in Umfangsrichtung verteilt mehrere zumindest angenähert axial sich erstreckende Zugspeichen (13) auf, auf die zur radialen Auseinanderspreizung der Spannflächen eine im wesentlichen nach radial außen gerichtete Zugkraft ausübbar ist. An den Zugspeichen (13) greifen den Umfangsabstand zwischen diesen überbrückende Brückenelemente (19) an, deren zwischen ihren Angriffsstellen an den Zugspeichen (13) gemessene Sehnenlänge bei Zugkrafteinwirkung auf die Zugspeichen (13) vergrößerbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein um eine Drehachse
drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug.
Bei rotierenden Hochpräzisionswerkzeugen, wie z. B. Bohrern oder Fräsern,
ist eine hohe Rundlaufgenauigkeit erforderlich, um ungleiches Schneiden an
den Schnittkanten des Werkzeugs zu vermeiden. Zur rundlaufgenauen
Einspannung solcher Werkzeuge ist von der Firma Schunk GmbH & Co. KG
ein unter der Bezeichnung "Tribos" vertriebener Werkzeughalter bekannt,
der in einer ringförmig geschlossenen Endhülse eines Spannschafts eine zur
Rotationsachse zentrische Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Halte
schafts des Werkzeugs aufweist. Die Aufnahmeöffnung besitzt eine
polygonale Querschnittsform, an deren Polygonseiten der Innenumfangs
mantel der Endhülse Spannflächen zur Preßsitzhalterung des Halteschafts
aufweist. Zum Einsetzen oder Abnehmen des Werkzeugs wird in den
Eckbereichen des Polygons eine nach radial innen gerichtete Druckkraft auf
die Endhülse aufgebracht, durch die der Querschnitt der Aufnahmeöffnung
in eine den Preßsitz aufhebende Kreisform gebracht wird. Eine Querschnitts
vergrößerung der Aufnahmeöffnung findet hierbei im wesentlichen nicht
statt. Vielmehr ist im wesentlichen nur eine Querschnittsverformung zu
beobachten. Der Halteschaft des Werkzeugs kann in diesem Zustand leicht
eingesetzt bzw. abgenommen werden. Bei Entlastung der Endhülse von der
Druckkraft kehrt die Aufnahmeöffnung wieder in ihre polygonale Quer
schnittsform zurück.
Diese Schunk-Lösung, deren Funktionsweise beispielsweise in einem
Prospekt "Tribos-Kraftschrumpftechnik" der Firma Fritz Schunk GmbH & Co.
KG, Prospekt-Nr. 9901074-7,5M-9/98 erläutert ist, ist an das Vorhanden
sein einer polygonalen Querschnittsform der Aufnahmeöffnung gebunden.
Dies ist akzeptabel, sofern keine allzu hohen Anforderungen an die
Klemmkraft gestellt werden, mit der das Werkzeug in dem Werkzeughalter
eingespannt wird. Bei der Schunk-Lösung findet eine Klemmung des
Werkzeugs nämlich nur im Bereich der Polygonseiten statt. In den Eckberei
chen des Polygons weist der Innenumfangsmantel der Endhülse radialen
Abstand vom Halteschaft des Werkzeugs auf, weswegen hier keine
Klemmkräfte übertragen werden. In manchen Fällen ist jedoch eine
Klemmung des Werkzeugs am gesamten Umfang des Halteschafts
erwünscht, um besonders hohe Klemmkräfte übertragen zu können,
beispielsweise wenn Werkstücke mit einer hohen Schnittiefe oder mit hohen
Schnittkräften bearbeitet werden sollen. Für solche Fälle eignet sich der
angesprochene Schunk-Werkzeughalter aufgrund seines Funktionsprinzips
nicht.
Der Erfindung liegt demnach das technische Problem zugrunde, einen
Werkzeughalter für ein rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs-
oder Reibwerkzeug, bereitzustellen, der einen breiten Einsatzbereich bietet.
Zur Lösung dieser Problemstellung geht die Erfindung aus von einem
Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, ins
besondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug, umfassend einen Spann
schaft, 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
angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der endseitige Schaftbereich des
Spannschafts in Umfangsrichtung verteilt mehrere Zugspeichen aufweist,
auf die zur radialen Auseinanderspreizung der Spannflächen eine im
wesentlichen nach radial außen gerichtete Zugkraft ausübbar ist, und daß
an den Zugspeichen den Umfangsabstand zwischen diesen überbrückende
Brückenelemente angreifen, deren zwischen ihren Angriffsstellen an den
Zugspeichen gemessene Sehnenlänge bei Zugkrafteinwirkung auf die
Zugspeichen vergrößerbar ist.
Bei einem solchen Werkzeughalter werden die Zugspeichen auf Zug
belastet, um den durch die Spannflächen definierten Spanndurchmesser des
Werkzeughalters zu vergrößern und den Preßsitz des Halteschafts des
Werkzeugs - sofern dieses in dem Werkzeughalter eingespannt ist -
aufzuheben. Es hat sich gezeigt, daß durch eine derartige Zugbelastung der
Zugspeichen elastische Verformungen des Spannschafts erzielbar sind, mit
denen nicht nur eine Auslenkung der Spannflächen nach radial außen
einhergeht, sondern insgesamt eine Querschnittsvergrößerung der
Aufnahmeöffnung feststellbar ist. Dieses Funktionsprinzip der erfindungs
gemäßen Lösung ist nicht an eine spezielle Querschnittsgestaltung der
Aufnahmeöffnung gebunden. Insbesondere ist ein Kreisquerschnitt der
Aufnahmeöffnung möglich, der es erlaubt, den Halteschaft des Werkzeugs
am gesamten Umfang zu klemmen und dementsprechend hohe Klemmkräfte
zu übertragen. Die durch Zugbelastung der Zugspeichen hervorgerufenen
Verformungen des Spannschafts sind reversibel, weshalb bei Entlastung der
Zugspeichen die Spannflächen wieder in ihre der Preßpassung des
Halteschafts des Werkzeugs entsprechende Ursprungsposition zurückkeh
ren.
Wenngleich die Aufnahmeöffnung des Spannschafts vorzugsweise der Form
des Halteschafts des Werkzeugs angepaßt ist und dementsprechend Konus-
oder Zylinderform besitzt, ist prinzipiell nicht ausgeschlossen, daß die
Aufnahmeöffnung - wie bei der Schunk-Lösung - eine polygonale Quer
schnittsform besitzt. Der Spannschaft kann unmittelbar durch eine
Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine gebildet sein. Es kann sich bei dem
aber auch um einen in die Arbeitsspindel einsetzbaren Werkzeughalter,
beispielsweise einen Steilkegel-Werkzeughalter oder einen Hohlschaftkegel-
Werkzeughalter, handeln.
Zur Aufweitung der Aufnahmeöffnung ist es denkbar, die Zugspeichen
einzeln oder gruppenweise zeitlich nacheinander auf Zug zu belasten.
Besonders rasch läßt sich das Einsetzen und Abnehmen des Werkzeugs
hingegen durchführen, wenn sämtliche Zugspeichen gleichzeitig auf Zug
belastet werden. Die radiale Aufweitung der Aufnahmeöffnung muß nicht
bereits unmittelbar zeitgleich mit Beginn der Zugkrafteinleitung in die
Zugspeichen einsetzen, sondern kann sich aufgrund von Materialelastizitä
ten des Spannschafts verzögert einstellen.
Um das Verformungsverhalten des Spannschafts gezielt beeinflussen zu
können, ist es sogar denkbar, daß mindestens ein Teil der Zugspeichen
unterschiedliche Querschnittsform oder/und Querschnittsgröße besitzt.
Wenn sich die Zugspeichen bei Zugbelastung nach radial außen verlagern,
wandern zugleich die Angriffsstellen der Brückenelemente nach radial
außen. Dies bewirkt eine Vergrößerung der zwischen den Angriffsstellen
gemessenen Sehnenlänge der Brückenelemente. Letztere sind so ausgeführt,
daß sie eine solche Vergrößerung ihrer Sehnenlänge gestatten.
Grundsätzlich ist es denkbar, Formationen an dem Spannschaft vorzusehen,
die es erlauben, mittels gesonderter Zugkörper, beispielsweise Zuganker,
von außen her ziehend an den Zugspeichen anzugreifen. Dies wäre jedoch
konstruktiv vergleichsweise aufwendig. Es hat sich nun gezeigt, daß zur
Einleitung von Zugkräften in die Zugspeichen auch die Brückenelemente
herangezogen werden können. Durch geeignete Belastung der Brücken
elemente können Verformungen des Spannschafts bewirkt werden, in deren
Folge die Zugspeichen nach radial außen gezogen werden. Eine Weiterbil
dung der Erfindung sieht demgemäß vor, daß zumindest ein Teil der
Brückenelemente und deren Angriffsstellen an den Zugspeichen derart
gestaltet sind, daß durch Einleitung einer Sehnenlängungskraft, ins
besondere in Form einer im wesentlichen nach radial innen gerichteten
Druckkraft, in die Brückenelemente die Zugspeichen auf Zug belastbar sind.
Die in die Brückenelemente eingeleitete Sehnenlängungskraft verformt die
Brückenelemente in solcher Weise, daß als Reaktion resultierende Zugkräfte
von den Brückenelementen auf die Zugspeichen übertragen werden, die eine
Aufhebung des Preßsitzes bewirken. Damit einher geht eine Vergrößerung
der Sehnenlänge der Brückenelemente.
Wie bei den Zugspeichen ist auch bei den Brückenelementen grundsätzlich
denkbar, daß mindestens ein Teil der Brückenelemente unterschiedliche
Querschnittsgröße oder/und Querschnittsform besitzt.
Eine besonders einfache Lösung kann darin bestehen, daß mindestens ein
Teil der Brückenelemente als zur Drehachse hin konkav gekrümmte
Membranen ausgebildet ist, welche durch annähernd radiale Druckbelastung
abflachbar sind. Das Flachdrücken der Membranen zieht die Zugspeichen
unter Aufhebung des Preßsitzes radial auseinander.
Die Krümmung der Membranen kann geringer als die eines zur Drehachse
zentrischen Kreisbogens sein, welcher durch die Angriffsstellen der
Membranen an den Zugspeichen hindurchgeht. Hierdurch können günstige
Kraftübertragungsverhältnisse zwischen den Brückenelementen und den
Zugspeichen erreicht werden.
Die Membranen können einstückig mit den Zugspeichen verbunden sein.
Denkbar ist aber auch, daß die Membranen als gesonderte Einsetzteile
ausgebildet sind, welche in Aufnahmekammern des endseitigen Schaftbe
reichs des Spannschafts unverlierbar gehalten sind.
Alternativ zur Ausbildung als flexibel auslenkbare Membranen kann
mindestens ein Teil der Brückenelemente von gummielastischen Körpern
gebildet sein. Es hat sich gezeigt, daß auch mittels solcher gummielastischer
Körper Kräfte auf die Zugspeichen übertragen werden können, die sich in
einer Zugbelastung derselben niederschlagen. Es empfiehlt sich, daß die
gummielastischen Körper in Aufnahmekammern des endseitigen Schaftbe
reichs des Spannschafts unverlierbar gehalten sind. Insbesondere können
sie darin durch Einfüllen einer härtbaren Füllmasse hergestellt sein.
Die Sehnenlängungskraft kann in verschiedenartiger Weise auf die
Brückenelemente aufgebracht werden. Eine Möglichkeit besteht darin, daß
der endseitige Schaftbereich des Spannschafts ein Druckkammersystem
enthält, welches zur Einleitung der Sehnenlängungskraft in die Brücken
elemente an eine insbesondere hydraulische Druckmittelversorgung
anschließbar ist. Durch das Druckmittel werden die Druckkammern des
Druckkammersystems aufgespreizt. Diese Aufspreizung bewirkt elastische
Verformungen der die Druckkammern begrenzenden Materialbereiche des
Spannschafts, die zur Belastung der Brückenelemente ausgenutzt werden
können. Besonders wirksam läßt sich die Aufspreizung der Druckkammern
nutzen, wenn das Druckkammersystem wenigstens teilweise von den
Brückenelementen begrenzt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Spannschaft Angriffsflächen für von dem
Spannschaft separierbare Druckkörper tragen, mittels welcher zur Erzeugung
der Sehnenlängungskraft Druckkräfte in den Spannschaft einleitbar sind.
Dabei können die Angriffsflächen unmittelbar an den Brückenelementen
angeordnet sein. Sofern die Brückenelemente als Einsetz- oder Einfüllteile
ausgebildet sind, die in Aufnahmekammern des endseitigen Schaftbereichs
des Spannschafts unverlierbar gehalten sind, können die Aufnahmekammern
durch Schlitze nach radial außen offen sein, durch welche die Druckkörper
einführbar sind und in Eingriff mit den Brückenelementen bringbar sind.
Es ist aber auch denkbar, daß der endseitige Schaftbereich des Spann
schafts einen die Brückenelemente radial außen umgebenden Kraftein
leitungsring aufweist, welcher durch radiale Druckstege insbesondere
einstückig mit den Brückenelementen verbunden ist und die Angriffsflächen
trägt. An dem Krafteinleitungsring können die Angriffsflächen großflächig
ausgebildet werden, so daß die Flächenpressung zwischen dem Kraftein
leitungsring und den Druckkörpern geringgehalten werden kann. Durch die
Druckstege kann die über die Druckkörper eingeleitete Druckkraft konzen
triert werden und an solchen Stellen in die Brückenelemente eingeleitet
werden, die für eine optimale Umsetzung der eingeleiteten Druckkraft in eine
Zugbelastung der Zugspeichen am günstigsten sind. Gute Ergebnisse haben
sich insbesondere gezeigt, wenn die Druckstege in Umfangsrichtung
annähernd mittig zwischen benachbarten Zugspeichen angeordnet sind.
Wenngleich hinsichtlich der Zahl der Zugspeichen an sich keinerlei
Beschränkungen bestehen, haben sich bei denjenigen Ausführungsformen,
bei denen durch Krafteinleitung in die Brückenelemente die Zugbelastung der
Zugspeichen erreicht wird, drei, vier oder fünf in Umfangsrichtung verteilte
Zugspeichen als günstig erwiesen.
Alternativ zur Krafteinleitung in die Brückenelemente ist es möglich, durch
Erzeugung mechanischer Wärmespannungen in dem Spannschaft die
gewünschte Zugbelastung der Zugspeichen zu erzielen. Eine andere
Weiterbildung der Erfindung sieht demgemäß vor, daß die Brückenelemente
Teil eines die Zugspeichen umschließenden, zugfest mit diesen insbesondere
einstückig verbundenen Zugrings sind und daß dem Werkzeughalter eine
Heizeinrichtung zugeordnet ist, mittels welcher der Zugring zur Zug
belastung der Zugspeichen thermisch radial aufweitbar ist. Es hat sich
gezeigt, daß bei rascher und kurzzeitiger Erhitzung des Zugrings radiale
Temperaturdifferenzen und in deren Folge mechanische Wärmespannungen
zwischen dem Zugring und den Zugspeichen auftreten, welche die
Zugspeichen nach radial außen ziehen und eine Durchmesservergrößerung
der Aufnahmeöffnung bewirken. Die Wärmeeinleitung durch die Heiz
einrichtung kann gleichmäßig über den gesamten Umfang des Spannschafts
erfolgen. Denkbar ist auch, die Wärmeeinleitung lokal zu konzentrieren,
insbesondere vorrangig auf die Bereiche zwischen den Zugspeichen.
Die entstehenden Zugkräfte auf die Zugspeichen sind besonders stark, wenn
thermische Barrieren eine Erwärmung radial innerer Bereiche des Spann
schafts verhindern oder zumindest einschränken. Zur Hemmung des
Wärmeflusses zu den radial inneren Bereichen des Spannschafts können in
Umfangsrichtung zwischen zumindest einem Teil der Zugspeichen liegende
Bereiche des Zugrings durch Isolierkammern von radial inneren Bereichen
des endseitigen Schaftbereichs des Spannschafts thermisch getrennt sein.
Um eine zusätzliche Kühlung zu erzielen, können die Isolierkammern
zumindest beim Einsetzen oder bei der Abnahme des Werkzeugs sogar mit
einem Kühlmittel gefüllt werden oder eine Zwangsluftströmung in ihnen
erzeugt werden.
Die radiale Auseinanderspreizung der Spannflächen kann dadurch erleichtert
werden, daß ein die Spannflächen bildender radial innerer Umfangsbereich
des Spannschafts in mehrere voneinander getrennte Umfangssegmente
aufgeteilt ist, von denen jedes mit je mindestens einer Zugspeiche
verbunden ist.
Konstruktiv einfach kann der endseitige Schaftbereich des Spannschafts
von einer ringförmig geschlossenen, insbesondere einstückigen Endhülse
gebildet sein, deren Innenumfangsmantel die Spannflächen bildet. Zur
Bildung der Zugspeichen kann dabei in Umfangsrichtung verteilt eine
Mehrzahl zumindest angenähert axial sich erstreckender, zum Außen
umfangsmantel der Endhülse radial insbesondere geschlossener Aus
nehmungen in die Endhülse eingearbeitet sein. Die in Umfangsrichtung
zwischen den Ausnehmungen verbleibenden Materialstege der Endhülse
bilden dann die Zugspeichen.
Die Ausbildung der Zugspeichen in der Endhülse ist besonders einfach zu
bewerkstelligen, wenn die Endhülse gesondert von einem Grundkörper des
Spannschafts hergestellt und fest mit diesem verbunden ist. Die Endhülse
kann so von beiden axialen Stirnseiten her bearbeitet werden.
Im Rotationsbetrieb des Werkzeughalters treten Fliehkräfte auf. Diese
wirken naturgemäß auf alle Bereiche des Spannschafts, also auch auf die
Zugspeichen und Brückenelemente. Die Fliehkräfte versuchen, die Zug
speichen nach radial außen zu verlagern, wodurch die Aufnahmeöffnung
radial aufgeweitet werden würde. Es kann dann die Gefahr bestehen, daß
der Preßsitz des Halteschafts des Werkzeugs in der Aufnahmeöffnung
fliehkraftbedingt schwächer wird und das Werkzeug schlimmstenfalls sogar
verlorengeht. Es hat sich nun gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen
Lösung die Brückenelemente bei geeigneter Gestaltung einer derartigen
Abschwächung der Klemmung des Halteschafts des Werkzeugs entgegen
wirken können. Es ist nämlich möglich, die Brückenelemente so zu
gestalten, daß von ihnen im Rotationsbetrieb des Werkzeughalters
Druckkräfte auf die Zugspeichen ausgeübt werden, welche das Bestreben
der Zugspeichen, nach radial außen zu wandern, wenigstens teilweise
kompensieren. Sogar eine Überkompensation ist möglich, in dem Sinne, daß
sich eine fliehkraftbedingte Verstärkung des Preßsitzes des Halteschafts des
Werkzeugs einstellt. Demgemäß sieht eine weitere Weiterbildung der
Erfindung vor, daß die Brückenelemente als Fliehgewichtselemente ausgebil
det sind, welche bei Rotation des Spannschafts um die Drehachse unter
Zentrifugalkrafteinfluß eine der Fliehtendenz der Zugspeichen entgegen
wirkende, im wesentlichen nach radial innen gerichtete Druckkraft auf die
Zugspeichen ausüben. Dabei ist insbesondere denkbar, daß die Fliehge
wichtselemente dazu ausgebildet sind, bei Rotation des Spannschafts um
die Drehachse unter Zentrifugalkrafteinfluß eine den Preßsitz des Halte
schafts des Werkzeugs verstärkende Druckkraft auf die Zugspeichen
auszuüben. Die Fliehgewichtselemente können z. B. so gestaltet sein, daß
sie in ihren annähernd mittig zwischen den Zugspeichen liegenden Bereichen
besonders hohen Zentrifugalkräften ausgesetzt sind, beispielsweise indem
sie dort Verdickungen aufweisen oder Zusatzgewichte tragen.
Die wenigstens teilweise Kompensation der Fliehtendenz der Zugspeichen
durch die Brückenelemente ist nicht nur bei solchen Ausführungsformen
denkbar, die auf dem Prinzip der äußeren Krafteinleitung in die Brücken
elemente beruhen, sondern auch bei solchen Ausführungsformen, deren
Aufnahmeöffnung thermisch aufweitbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher
erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Werkzeughalters,
Fig. 2 einen Axialquerschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 im
Normalzustand des Werkzeughalters,
Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch im druckbelasteten
Zustand des Werkzeughalters,
Fig. 4, 5 Querschnittsansichten ähnlich den Fig. 2 und 3 bei einer
Variante des erfindungsgemäßen Werkzeughalters und
Fig. 6-16 Querschnittsansichten ähnlich Fig. 2 bei weiteren Varianten
des erfindungsgemäßen Werkzeughalters.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Steilkegel-Werkzeughalter mit einem Spann
schaft 1, der an einem werkzeugfernen Ende einen zu seiner Drehachse 3
zentrischen Steilkegel 5 aufweist, mit dem er in eine komplementäre
Steilkegelaufnahme einer nicht näher dargestellten, gleichachsig zur
Drehachse 3 rotierenden Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, ins
besondere einer Fräs- oder Bohrmaschine, drehfest einsetzbar ist. An einem
werkzeugnahen Ende ist der Spannschaft 1 mit einer ringförmig ge
schlossenen Endhülse 7 ausgeführt, die eine zur Drehachse 3 zentrische
Aufnahmeöffnung 9 zur Preßsitzhalterung eines gestrichelt angedeuteten
Halteschafts 11 eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere eines Bohr-
oder Fräswerkzeugs, enthält. Der Halteschaft 11 kann zylindrisch oder
konisch ausgebildet sein; die Endhülse 7 hat eine hierzu 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, weist die Endhülse 7 in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilt mehrere, im dargestellten Beispielfall drei, etwa axial
sich erstreckende Zugspeichen 13 auf, die in einem achsnormalen Schnitt
betrachtet sich im wesentlichen radial erstrecken und radial innen in einen
ringartig geschlossenen, mit seinem Innenumfangsmantel die Aufnahmeöff
nung 9 begrenzenden Hülsenbereich 15 einstückig übergehen. Wie
nachfolgend noch erläutert wird, kann durch radiale Zugbelastung der
Zugspeichen 13 der Hülsenbereich 15 und damit der Durchmesser der
Aufnahmeöffnung 9 so weit 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 insbesondere in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, sind zur Ausbildung
der Zugspeichen 13 mehrere Hohlkammern 17 etwa axial in die Endhülse 7
eingearbeitet, wobei die in Umfangsrichtung zwischen den Hohlkammern 17
verbleibenden Materialstege die Zugspeichen 13 bilden. Die im Axialquer
schnitt vollständig vom Material der Endhülse 7 umschlossenen Hohlkam
mern 17 sind nach radial außen hin von kreisbogenförmig gekrümmten,
membranartigen Brückenelementen 19 begrenzt, welche jeweils den
Umfangsabstand zwischen paarweise benachbarten Zugspeichen 13
überbrücken. Sie sind Teil eines radial äußeren Ringbereichs 20 der
Endhülse 7, in den die Zugspeichen 13 einstückig übergehen. Die Brücken
elemente 19 sind nach radial innen hin flexibel auslenkbar. Eine nach radial
innen gerichtete Druckkraft auf die Brückenelemente 19 verformt dieselben
im Sinne einer Abflachung. Als Folge entstehen in den Zugspeichen 13
Kräfte, die eine nach radial außen gerichtete, ziehend an den Zugspeichen
13 angreifende Komponente enthalten. Diese Zugbelastung der Zugspeichen
13 führt zur radialen Aufweitung der Aufnahmeöffnung 9.
Fig. 2 zeigt die Verhältnisse vor dem Anlegen einer Druckkraft an die
Brückenelemente 19. Die Aufnahmeöffnung 9 besitzt hierbei einen den
Preßsitz des Halteschafts 11 ermöglichenden Durchmesser. Zur Durch
messervergrößerung der Aufnahmeöffnung 9 wird die angesprochene
Druckbelastung auf die Brückenelemente 19 aufgebracht. In Fig. 3 sind
hierzu von radial außen gegen die Brückenelemente 19 herangefahrene
Spannbacken 21 einer im übrigen nicht näher dargestellten Spannvor
richtung erkennbar, in welche der Werkzeughalter zum Einsetzen und
Abnehmen des Werkzeugs eingespannt wird. Durch das Flachdrücken der
Brückenelemente 19 nimmt der Außenumfangsmantel der Endhülse 7 eine
angenähert polygonale Querschnittsform an. Dabei werden die Zugspeichen
13 nach radial außen gezogen, mit der Folge, daß sich der radial innere
Hülsenbereich 15 um ein die Preßpassung aufhebendes Maß radial
aufweitet. Dieser Verformungszustand der Endhülse 7 ist in Fig. 3 mit
durchgezogenen Linien gezeigt. Strichpunktiert ist in dieser Figur die
ursprüngliche Kontur der unverformten, das Werkzeug im Preßsitz
klemmenden Endhülse 7 eingezeichnet. Die radiale Aufweitung der
Aufnahmeöffnung 9 bewegt sich in der Praxis beispielsweise in der
Größenordnung von einigen 10 µm, was genügt, um die Preßpassung
aufzuheben. In Fig. 3 ist der Unterschied zwischen unverformter und
verformter Endhülse aus Veranschaulichungsgründen übertrieben darge
stellt. Die Deformierung der Endhülse 7 bei Druckbelastung der Brücken
elemente 19 findet im elastischen Bereich statt, weswegen bei Zurückbewe
gung der Spannbacken 21 die Endhülse 7 in ihren Ursprungszustand
zurückkehrt und sich der radial innere Hülsenbereich 15 wieder auf sein
ursprüngliches Maß einengt.
Den Brückenelementen 19 kann jeweils eine Sehne zugeordnet werden,
welche sich zwischen den Verbindungsbereichen des jeweiligen Brücken
elements 19 mit den zugehörigen Zugspeichen 13 erstreckt. In Fig. 2 ist
eine solche Sehne für das dortige obere Brückenelement 19 eingezeichnet.
Die Sehne ist mit 23 bezeichnet. Sie verbindet zwei virtuelle Angriffspunkte
25 des Brückenelements 19 an den zugehörigen Zugspeichen 13. Es
versteht sich, daß wegen des einstückigen Übergangs der Brückenelemente
19 in die Zugspeichen 13 keine eindeutig lokalisierten Angriffspunkte der
Brückenelemente 19 an den Zugspeichen 13 angegeben werden können,
sondern daß vielmehr von einem Angriffsbereich auszugehen ist. Der
Einfachheit halber wird jedoch in Fig. 2 der idealisierte Fall zweier definierter
Angriffspunkte 25 betrachtet.
Wenn sich die Brückenelemente 19 infolge der Belastung durch die
Spannbacken 21 flach strecken und hierdurch die Zugspeichen 13 nach
radial außen wandern, verlagern sich zugleich die Angriffspunkte 25 nach
radial auswärts. In Fig. 3 sind die verlagerten Angriffspunkte und die
zwischen ihnen gezogene Sehne eingezeichnet. Sie sind dort mit 25' bzw.
23' bezeichnet. Zum Vergleich ist außerdem mit gestrichelter Linie die im
unverformten Zustand der Endhülse 7 erhaltene Sehne 23 mit ihren
Angriffspunkten 25 eingezeichnet. Man erkennt, daß mit der radialen
Aufweitung der Aufnahmeöffnung 9 eine Vergrößerung der Sehnenlänge
einhergeht. Diese Sehnenlängung ist charakteristisch für den zur Aufhebung
des Preßsitzes führenden Verformungsvorgang der Endhülse 7.
Zur leichteren Ausbildung der Zugspeichen 13 und der Brückenelemente 19
ist die Endhülse 7 ein gesondert hergestelltes Bauteil, in das die Hohlkam
mern 17 von einer oder beiden axialen Seiten her eingearbeitet werden
können, beispielsweise durch Bohren oder Erodieren. Die so vorbereitete
Endhülse 7 wird mit einem Grundkörper 27 des Spannschafts 1, etwa durch
Reibschweißen, fest verbunden. In ihrem werkzeugfernen axialen Endbe
reich kann die Endhülse 7 zudem eine den Innendurchmesser vergrößernde
Freidrehung 29 aufweisen, welche die Bearbeitung der Endhülse 7 im radial
inneren Bereich erleichtert. Um die Flexibilität der Membranen 19 zu
erhöhen, können außerdem in axialem Abstand vom werkzeugnahen
Hülsenende Freischnittschlitze 31 in die Endhülse 7 eingearbeitet werden,
die in Umfangsrichtung längs der Membranen 19 verlaufen. Die Membranen
19 sind so an beiden ihrer axialen Ränder frei beweglich.
In den weiteren Figuren sind Ausführungsvarianten gezeigt, bei denen
gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie
in den Fig. 1 bis 3 versehen sind, jedoch ergänzt um einen kleinen
Buchstaben. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im folgenden im
wesentlichen lediglich auf Unterschiede zu dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel eingegangen.
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Variante, die sich von dem zuvor erläuterten
Ausführungsbeispiel lediglich dadurch unterscheidet, daß der radial innere
Hülsenbereich 15a durch mehrere Trennschnitte 33a in seinem dünn
wandigen Bereich zwischen den Hohlkammern 17a und der Aufnahmeöff
nung 9a in mehrere Umfangssegmente 35a unterteilt ist. Jedes der
Umfangssegmente 35a hängt an je einer der Zugspeichen 13a. Durch die
Trennschnitte 33a wird radial innen eine mechanische Entkopplung der
Zugspeichen 13a voneinander erreicht. Hierdurch kann die Aufnahmeöff
nung 9a mit geringerem Kraftaufwand aufgeweitet werden. Während Fig.
4 den unbelasteten Zustand der Endhülse 7a zeigt, in dem die Segmente
35a im Bereich der Trennschnitte 33a aneinanderstoßen können, zeigt Fig.
5 den verformten Zustand der Endhülse 7 mit der aufgeweiteten Aufnahme
öffnung 9a. In diesem Zustand haben sich die Trennschnitte 33a zu
vergleichsweise großen Spalten geweitet.
Fig. 6 zeigt eine Variante, bei der die Endhülse 7b auch im unverformten
Zustand eine von einer Kreisform abweichende Außenumfangskontur
besitzt. Sie besitzt einen angenähert polygonalen Querschnitt mit drei
Eckbereichen, wobei die Membranen 19b im Bereich der Polygonseiten
liegen. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen ist die
Krümmung der Membranen 19b geringer. Die leicht abgeflachte Form der
Membranen 19b führt zu besonders günstigen Kräfteverhältnissen, was die
Umsetzung der in die Membranen 19b eingeleiteten Kräfte in eine Zug
belastung der Zugspeichen 13b anbelangt.
Die Hohlkammern 17b sind bei der Variante der Fig. 6 als bananenartig
gekrümmte, in Umfangsrichtung längliche Schlitze ausgebildet. Durch
Druckbelastung der Membranen 19b ist jedoch die gleiche Zugwirkung auf
die Zugspeichen 13b und die radial inneren Umfangssegmente 35b wie bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen erzielbar.
Fig. 7 zeigt eine Variante mit vier in Umfangsrichtung verteilten Zugspeichen
13c. Entsprechend sind auch vier Membranen 19c vorgesehen. Wie bei dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind die Membranen 19c schwächer
gekrümmt als eine gedachte, die Zugspeichen 13c zentrisch zur Drehachse
umschließende Kreislinie.
Fig. 8 zeigt eine Variante, bei der die Endhülse 7d als integralen Bestandteil
einen weiteren Ringbereich 37d aufweist, welcher den Ringbereich 20d in
radialem Abstand umschließt. Die beiden Ringbereiche 20d, 37d sind durch
Druckstege 39d miteinander verbunden, welche in Umfangsrichtung im
wesentlichen mittig an den Membranen 19d angreifen. In radialer Ver
längerung der Zugspeichen 13d sind weitere Verbindungsstege 41d
zwischen dem Ringbereich 37d und dem Ringbereich 20d vorgesehen. Zur
radialen Aufweitung der Aufnahmeöffnung wird der Ringbereich 37d im
Umfangsbereich der Druckstege 39d beispielsweise mittels Spannbacken,
wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, zusammengedrückt. Der Ringbereich 37d kann
hierbei vergleichsweise großflächig belastet werden, um die Flächen
pressung in zulässigen Grenzen zu halten. Die Druckstege 39d bewirken
eine Fokussierung der eingeleiteten Kraft auf die in Umfangsrichtung
mittleren Bereiche der Membranen 19d. Hierdurch wird eine gleichmäßige
Verteilung der eingeleiteten Kräfte auf das mit den Membranen 19d jeweils
verbundene Paar von Zugspeichen 13d erreicht, selbst wenn die Spann
backen in Umfangsrichtung nicht bezüglich der Druckstege 39d zentriert
gegen den äußeren Ring 37d gedrückt werden.
Bei der Variante der Fig. 9 enthält die Endhülse 7e zur Krafteinleitung in die
Membranen 19e ein internes System von Druckkammern 43e, welche an
eine in aller Regel hydraulische Druckmittelquelle 45e angeschlossen sind.
Zur Verbindung der Druckkammern 43e mit der Druckmittelquelle 45e kann
in dem axialen Verbindungsbereich zwischen der Endhülse 7e und dem
Grundkörper des Spannschafts (vgl. Fig. 1) ein ringförmig geschlossener
Verteilerkanal ausgebildet sein, welcher mit den Druckkammern 43e
kommuniziert und zu einem Druckmitteleingabeanschluß des Spannschafts
führt, an dem die Druckmittelquelle 45e anschließbar ist. Selbstverständlich
sind auch andere Gestaltungen der Druckmittelzufuhr denkbar.
Die Druckkammern 43e grenzen radial außen unmittelbar an die Membranen
19e an. Bei Druckmitteleinleitung in die Druckkammern 43e spreizen sich
diese im wesentlichen in radialer Richtung auf, wodurch die Membranen 19e
nach radial innen im Sinne einer Abflachung ausgelenkt werden und die
bereits eingehend erläuterte Zugbelastung auf die Zugspeichen 13e
ausüben.
Bei der Variante der Fig. 10 sind Membranen 19f vorgesehen, die nicht
integraler Bestandteil der Endhülse 7f sind, sondern als gesonderte
Einlegeteile ausgebildet sind, welche in die Hohlkammern 17f der Endhülse
7f eingesetzt sind. Die Membranen 19f sind beispielsweise von Federstahl
stücken gebildet, welche sich an den in Umfangsrichtung gegenüber
liegenden Randbereichen der Hohlkammern 17f abstützen. Die Hohlkam
mern 17f sind von radial außen her durch Durchbrüche 47f zugänglich,
welche vom Außenumfangsmantel der Endhülse 7b bis zu den Hohlkam
mern 17f durchgehen. Durch diese Durchbrüche 47f können Druckstempel
21f eingeführt werden, mittels welcher die Federstahlmembranen 19f zur
Aufweitung der Aufnahmeöffnung 9f nach radial innen gedrückt werden
können.
Fig. 11 zeigt eine Variante, welche sich von den vorstehenden Ausführungs
beispielen dadurch unterscheidet, daß als Brückenelemente keine dünn
wandigen Membranen vorgesehen sind, sondern gummielastische Körper
19g, beispielsweise aus Hartgummi, welche in den Kammern 17g der
Endhülse 7g aufgenommen sind. Die gummielastischen Körper 19g können
vorgefertigt und in die Kammern 17g eingepreßt sein. Bevorzugt werden sie
jedoch in den Kammern 17g durch Ausgießen derselben hergestellt.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 ist durch Eindrücken von
Druckstempeln 21g in die gummielastischen Körper 19g eine radiale
Aufweitung der Aufnahmeöffnung 9g erzielbar. Die durch die Druckstempel
21g mittig komprimierten gummielastischen Körper 19g versuchen, dieser
Druckbelastung durch eine Ausdehnung in Umfangsrichtung zu entgehen.
Hierbei üben sie auf die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Wandbe
reiche der Kammern 17g Kräfte aus, die bei geeigneter Formgebung der
gummielastischen Körper 19g und der Kammern 17g in einer Zugbelastung
der Zugspeichen 13g resultieren.
Die Fig. 12 bis 16 zeigen Varianten, bei denen die Zugspeichen nicht durch
äußere Krafteinleitung in die Brückenelemente nach radial außen gezogen
werden, sondern eine thermische Aufweitung der Aufnahmeöffnung durch
Wärmeeinleitung in die Endhülse erzielt wird. Hierzu ist in Fig. 12 eine
Heizeinrichtung 49h schematisch angedeutet, die in einen den Außen
umfangsmantel der Endhülse 7h bildenden, vergleichsweise dickwandigen
Ringbereich 20h der Endhülse 7h kurzzeitig und rasch eine solche Wärme
menge einleitet, daß mechanische Wärmespannungen in der Endhülse 7h
entstehen, welche die Zugspeichen 13h nach radial außen ziehen. Die
Heizeinrichtung 49a kann gleichmäßig über den Umfang der Endhülse 7h
verteilt Wärme in diese einleiten. Es kann auch ausreichend sein, wenn die
Heizeinrichtung 49h ihre Wärmeeinleitung im wesentlichen auf diejenigen
Umfangsbereiche der Endhülse 7h beschränkt, die sich zwischen den Zug
speichen 13h befinden. Dementsprechend sind in Fig. 12 Heizdüsen 53h
angedeutet, die in gegenseitigem Abstand um die Endhülse 7h verteilt sind.
Die Heizdüsen 53h können beispielsweise Warmluft oder heißen Dampf
ausstoßen. Selbstverständlich können anstelle solcher Heizdüsen andere
Heizaggregate verwendet werden, beispielsweise Induktionsspulen.
Die Hohlkammern 17h sorgen für eine thermische Isolierung des Ringbe
reichs 20h gegenüber den radial inneren Bereichen der Endhülse 7h, so daß
diese radial inneren Bereiche der Endhülse 7h vor Erwärmung gut geschützt
sind und entsprechend große mechanische Wärmespannungen entstehen
können. Die Isolierwirkung der Hohlkammern 17h kann sogar durch eine
Kühlmittelfüllung oder eine kühlende Luftzirkulation in den Hohlkammern
17h gefördert werden.
Auch die thermisch bedingte Aufweitung der Endhülse 7h ist reversibel.
Nach Beendigung der Wärmeeinleitung engt sich die Aufnahmeöffnung 9h
deshalb wieder auf ihr Preßpassungsmaß ein.
Während Fig. 12 eine Variante mit kreisförmiger Außenumfangskontur der
Endhülse 7h und mit fünf Zugspeichen 13h zeigt, ist in Fig. 13 eine Variante
mit annähernd polygonaler, nämlich viereckiger Außenumfangskontur der
Endhülse 13i und mit vier Zugspeichen 13i dargestellt. Die Kammern 17i des
Ausführungsbeispiels der Fig. 13 sind als in einem achsnormalen Quer
schnitt betrachtet längliche, gewünschtenfalls ovale Schlitze ausgebildet,
welche längs der Polygonseiten angeordnet sind.
Fig. 14 zeigt eine Variante mit Kammern 17k, welche in einem achs
normalen Schnitt betrachtet als im wesentlichen radial sich erstreckende
längliche Schlitze ausgebildet sind. Dabei ist eine große Zahl von Zug
speichen 13k gebildet, beispielsweise zwischen 10 und 20.
Die Variante der Fig. 15 besitzt Kammern 17l, die in einem achsnormalen
Querschnitt betrachtet annähernd eiförmig ausgebildet sind und sich nach
radial innen hin verjüngen. Die den radial inneren Hülsenbereich segmentie
renden Trennschnitte oder -schlitze 33l sind in Umfangsrichtung zwischen
den Kammern 17l angeordnet und reichen in radialer Richtung bis weit in
den Bereich zwischen benachbarten Kammern 17l hinein. Diese Gestaltung
führt dazu, daß zwischen jedem Paar benachbarter Kammern 17l zwei
jeweils durch einen Trennschlitz 331 getrennte Zugspeichen 13l gebildet sind
und jedes der radial inneren Hülsensegmente 35l mit zwei Zugspeichen 13l
verbunden ist.
Die Variante der Fig. 16 entspricht dem Ausführungsbeispiel der Fig. 15 mit
dem Unterschied, daß die Kammern 17m statt eines ovalen Querschnitts
einen sich nach radial innen hin verjüngenden, annähernd trapezförmigen
Querschnitt besitzen.
Insbesondere bei den Membran-Lösungen der Fig. 2 bis 9, aber auch - unter
Umständen in abgeschwächter Form - bei den thermischen Lösungen kann
im Rotationsbetrieb des Werkzeughalters infolge der auftretenden Fliehkräfte
eine geringfügige Wanderung der mittleren Bereiche der Brückenelemente
nach radial außen auftreten, die zu einer stärkeren Krümmung der Brücken
elemente führt. Umgekehrt zu den Verhältnissen beim Lösen des Preßsitzes
führt diese Verformung der Brückenelemente zu einer nach radial innen
gerichteten Druckbelastung der Zugspeichen, die die Fliehtendenz der
Zugspeichen wenigstens teilweise aufhebt. Dieser Effekt kann sowohl bei
Endhülsen mit annähernd kreisförmiger Außenumfangskontur (wie
beispielsweise in den Fig. 2 und 4) als auch bei Endhülsen mit annähernd
polygonaler Außenumfangskontur (wie beispielsweise in den Fig. 6 und 7)
auftreten. Im letzteren Fall kann er unter Umständen sogar verstärkt
auftreten. Der Effekt kann insbesondere so stark sein, daß die Fliehneigung
der Zugspeichen überkompensiert und in eine verstärkte Pressung des
Halteschafts des Werkzeugs umgesetzt wird. Die angesprochene Wanderbe
wegung der mittleren Bereiche der Brückenelemente kann durch eine
geeignete Gestaltung der Brückenelemente noch verstärkt werden.
Diesbezüglich wird nochmals auf Fig. 2 verwiesen. Man erkennt dort an
dem in der Darstellung oberen Brückenelement 19 eine gestrichelt angedeu
tete Materialverdickung 57, die als zusätzliches Fliehgewicht wirkt und
besonders starke Fliehkräfte im mittleren Bereich des Brückenelements 19
entstehen läßt. Zur Herstellung einer solchen ungleichmäßigen Massenver
teilung des Brückenelements 19 sind selbstverständlich Alternativen zu der
gezeigten Materialverdickung denkbar, beispielsweise die Anbringung eines
gesonderten Gewichtskörpers.
Bei allen vorstehenden Ausführungsformen wird entweder durch äußere
Krafteinleitung oder durch äußere Wärmeeinleitung eine Zugwirkung an den
Zugspeichen hervorgerufen, die zu einer radialen Ausdehnung der Endhülse
und zu einer Aufhebung des Preßsitzes führt. Die Querschnittsform der
Endhülse und die Gestaltung der Zugspeichen, Brückenelemente und
Hohlkammern sind in weitem Umfang variabel. Abhängig von der Gestalt
der Hohlkammern können beispielsweise die Zugspeichen in radialer
Richtung stark unterschiedliche Länge und Position besitzen. Ebenso ist die
Zahl der Zugspeichen und der Hohlkammern variierbar. Im Einzelfall wird die
konkrete Gestaltung des Werkzeughalters unter anderem von der gewünsch
ten Klemmkraft, von der gewünschten Stärke der radialen Aufweitung der
Aufnahmeöffnung und vom Material des Spannschafts und dessen
Verformungseigenschaften abhängen.
Claims (24)
1. Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (3) drehbares Werkzeug,
insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug, 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 der endseitige Schaftbereich (7) des Spannschafts (1) in
Umfangsrichtung verteilt mehrere Zugspeichen (13) aufweist, auf die
zur radialen Auseinanderspreizung der Spannflächen eine im wesentli
chen nach radial außen gerichtete Zugkraft ausübbar ist, und daß an
den Zugspeichen (13) den Umfangsabstand zwischen diesen über
brückende Brückenelemente (19) angreifen, deren zwischen ihren
Angriffsstellen (25) an den Zugspeichen (13) gemessene Sehnen
länge bei Zugkrafteinwirkung auf die Zugspeichen (13) vergrößerbar
ist.
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Teil der Brückenelemente (19) und deren Angriffs
stellen (25) an den Zugspeichen (13) derart gestaltet sind, daß durch
Einleitung einer Sehnenlängungskraft, insbesondere in Form einer im
wesentlichen nach radial innen gerichteten Druckkraft, in die
Brückenelemente (19) die Zugspeichen (13) auf Zug belastbar sind.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens ein Teil der Brückenelemente (19) als zur Drehachse (3)
hin konkav gekrümmte Membranen (19) ausgebildet ist, welche
durch annähernd radiale Druckbelastung abflachbar sind.
4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Krümmung der Membranen (19b) geringer als die eines zur Drehachse
zentrischen Kreisbogens ist, welcher durch die Angriffsstellen der
Membranen (19b) an den Zugspeichen (13b) hindurchgeht.
5. Werkzeughalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranen (19) einstückig mit den Zugspeichen (13)
verbunden sind.
6. Werkzeughalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranen (19f) als gesonderte Einsetzteile ausgebildet
sind, welche in Aufnahmekammern (17f) des endseitigen Schaftbe
reichs (7f) des Spannschafts unverlierbar gehalten sind.
7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens ein Teil der Brückenelemente (19g) von
gummielastischen Körpern gebildet ist.
8. Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
gummielastischen Körper (19g) in Aufnahmekammern (17g) des
endseitigen Schaftbereichs (7g) des Spannschafts unverlierbar
gehalten sind und vorzugsweise durch Einfüllen einer härtbaren
Füllmasse in die Aufnahmekammern (17g) hergestellt sind.
9. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß der endseitige Schaftbereich (7e) des Spannschafts ein
Druckkammersystem (43e) enthält, welches zur Einleitung der
Sehnenlängungskraft in die Brückenelemente (19e) an eine ins
besondere hydraulische Druckmittelversorgung (45e) anschließbar ist.
10. Werkzeughalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Druckkammersystem (43e) mindestens teilweise von den Brücken
elementen (19e) begrenzt ist.
11. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Spannschaft (1) Angriffsflächen für von dem
Spannschaft (1) separierbare Druckkörper (21) trägt, mittels welcher
zur Erzeugung der Sehnenlängungskraft Druckkräfte in den Spann
schaft (1) einleitbar sind.
12. Werkzeughalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die
Angriffsflächen an den Brückenelementen (19) angeordnet sind.
13. Werkzeughalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei
Ausbildung der Brückenelemente (19f) als in Aufnahmekammern
(17f) des endseitigen Schaftbereichs (7f) des Spannschafts unver
lierbar gehaltene, gesonderte Einsetz- oder Einfüllteile die Auf
nahmekammern (17f) durch Schlitze (47f) nach radial außen offen
sind, durch welche die Druckkörper (21f) einführbar sind.
14. Werkzeughalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
endseitige Schaftbereich (7d) des Spannschafts einen die Brücken
elemente (19d) radial außen umgebenden Krafteinleitungsring (37d)
aufweist, welcher durch radiale Druckstege (39d) insbesondere
einstückig mit den Brückenelementen (19d) verbunden ist und die
Angriffsflächen trägt.
15. Werkzeughalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckstege (39d) in Umfangsrichtung annähernd mittig zwischen
benachbarten Zugspeichen (13d) angeordnet sind.
16. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung verteilt drei, vier oder fünf
Zugspeichen (13) vorgesehen sind.
17. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brückenelemente (19h) Teil eines die
Zugspeichen (13h) umschließenden, zugfest mit diesen insbesondere
einstückig verbundenen Zugrings (20h) sind und daß dem Werkzeug
halter eine, Heizeinrichtung (49h) zugeordnet ist, mittels welcher der
Zugring (20h) zur Zugbelastung der Zugspeichen (13h) thermisch
radial aufweitbar ist.
18. Werkzeughalter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in
Umfangsrichtung zwischen zumindest einem Teil der Zugspeichen
(13h) liegende Bereiche des Zugrings (20h) durch Isolierkammern
(17h) von radial inneren Bereichen des endseitigen Schaftbereichs
(7h) des Spannschafts thermisch getrennt sind.
19. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß ein die Spannflächen bildender radial innerer
Umfangsbereich (15a) des Spannschafts in rüehrere voneinander
getrennte Umfangssegmente (35a) aufgeteilt ist, von denen jedes mit
je mindestens einer. Zugspeiche (13a) verbunden ist.
20. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der endseitige Schaftbereich (7) des Spann
schafts (1) von einer ringförmig geschlossenen, insbesondere
einstückigen Endhülse (7) gebildet ist, deren Innenumfangsmantel die
Spannflächen bildet, und daß in die Endhülse (7) zur Bildung der
Zugspeichen (13) in Umfangsrichtung verteilt eine Mehrzahl zumin
dest angenähert axial sich erstreckender, zum Außenumfangsmantel
der Endhülse (7) radial insbesondere geschlossener Ausnehmungen
(17) eingearbeitet sind. .
21. Werkzeughalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Endhülse (7) gesondert von einem Grundkörper (27) des Spann
schafts (1) hergestellt und fest mit diesem verbunden ist.
22. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daßdie Aufnahmeöffnung (9) im entlasteten Zustand
der Zugspeichen (13) im wesentlichen Kreisquerschnitt besitzt.
23. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brückenelemente (19) als Fliehgewichts
elemente ausgebildet sind, welche bei Rotation des Spannschafts um
die Drehachse (3) unter Zentrifugalkrafteinfluß eine der Fliehtendenz
der Zugspeichen (13) entgegenwirkende, im wesentlichen nach radial
innen gerichtete Druckkraft auf die Zugspeichen (13) ausüben.
24. Werkzeughalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fliehgewichtselemente (19) dazu ausgebildet sind, bei Rotation des
Spannschafts (1) um die Drehachse (3) unter Zentrifugalkrafteinfluß
eine den Preßsitz des Halteschafts (11) des Werkzeugs verstärkende
Druckkraft auf die Zugspeichen (13) auszuüben.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19964591A DE19964591B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
DE19928995A DE19928995B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19964591A DE19964591B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
DE19928995A DE19928995B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19928995A1 true DE19928995A1 (de) | 2000-12-28 |
DE19928995B4 DE19928995B4 (de) | 2009-11-05 |
Family
ID=41131678
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19928995A Expired - Fee Related DE19928995B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
DE19964591A Expired - Fee Related DE19964591B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19964591A Expired - Fee Related DE19964591B4 (de) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (2) | DE19928995B4 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002005992A1 (de) * | 2000-07-14 | 2002-01-24 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Werkzeughalter für ein um eine drehachse drehbares werkzeug, insbesondere ein bohr-, fräs- oder reibwerkzeug |
US7182558B2 (en) | 2000-12-27 | 2007-02-27 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Tool holder for a tool that can rotate about an axis of rotation |
DE102006016886A1 (de) * | 2006-04-11 | 2008-03-20 | E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte | Verfahren mit einem Einstell-, Mess- und/oder Werkzeugspanngerät, Einstell-, Mess- und/oder Werkzeugspanngerät und Werkzeugfutter |
WO2014096404A2 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Werkzeughalter mit eingebauten kavitäten |
EP2813306A1 (de) * | 2013-06-14 | 2014-12-17 | Eugen Fahrion GmbH & Co. | Werkzeughalter, Spannzange und Verfahren zum Einspannen eines Werkzeugs in einem Werkzeughalter |
DE102008058252B4 (de) * | 2008-11-19 | 2017-01-26 | Wilhelm König Maschinenbau GmbH | Dehnspannwerkzeug zum radialen und axialen Spannen |
DE102017209076A1 (de) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG | Hydrodehnspannfutter |
WO2024079235A1 (de) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Gühring KG | Hydrodehnspannfutter zur aufnahme eines werkzeugs |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014105652A1 (de) * | 2014-04-22 | 2015-10-22 | Föhrenbach GmbH | Fliehkraft-Spannsystem |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19521755C1 (de) * | 1995-06-14 | 1996-10-02 | Schunk Fritz Gmbh | Verbindungssystem zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile |
-
1999
- 1999-06-24 DE DE19928995A patent/DE19928995B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-24 DE DE19964591A patent/DE19964591B4/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7217072B1 (en) * | 2000-07-14 | 2007-05-15 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Tool holder for a tool, especially a boring, milling or rubbing tool, which can be rotated about a rotational axis |
WO2002005992A1 (de) * | 2000-07-14 | 2002-01-24 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Werkzeughalter für ein um eine drehachse drehbares werkzeug, insbesondere ein bohr-, fräs- oder reibwerkzeug |
US7182558B2 (en) | 2000-12-27 | 2007-02-27 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Tool holder for a tool that can rotate about an axis of rotation |
DE102006016886A1 (de) * | 2006-04-11 | 2008-03-20 | E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte | Verfahren mit einem Einstell-, Mess- und/oder Werkzeugspanngerät, Einstell-, Mess- und/oder Werkzeugspanngerät und Werkzeugfutter |
DE102008058252B4 (de) * | 2008-11-19 | 2017-01-26 | Wilhelm König Maschinenbau GmbH | Dehnspannwerkzeug zum radialen und axialen Spannen |
WO2014096404A2 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Werkzeughalter mit eingebauten kavitäten |
CN104918737A (zh) * | 2012-12-21 | 2015-09-16 | 弗朗茨·海默机械制造两合公司 | 具有内置空腔的刀夹 |
WO2014096404A3 (de) * | 2012-12-21 | 2014-10-09 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Werkzeughalter mit eingebauten kavitäten |
EP3549702A1 (de) * | 2012-12-21 | 2019-10-09 | Franz Haimer Maschinenbau KG | Werkzeughalter mit eingebauten kavitäten |
US10442008B2 (en) | 2012-12-21 | 2019-10-15 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Tool holder with built-in cavities |
CN104918737B (zh) * | 2012-12-21 | 2020-03-10 | 弗朗茨·海默机械制造两合公司 | 具有内置空腔的刀夹 |
US11554422B2 (en) | 2012-12-21 | 2023-01-17 | Franz Haimer Maschinenbau Kg | Tool holder with built-in cavities |
EP4234136A3 (de) * | 2012-12-21 | 2023-09-06 | Franz Haimer Maschinenbau KG | Werkzeughalter mit eingebauten kavitäten |
EP2813306A1 (de) * | 2013-06-14 | 2014-12-17 | Eugen Fahrion GmbH & Co. | Werkzeughalter, Spannzange und Verfahren zum Einspannen eines Werkzeugs in einem Werkzeughalter |
DE102017209076A1 (de) * | 2017-05-30 | 2018-12-06 | MAPAL Fabrik für Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG | Hydrodehnspannfutter |
WO2024079235A1 (de) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Gühring KG | Hydrodehnspannfutter zur aufnahme eines werkzeugs |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19964591B4 (de) | 2009-11-05 |
DE19928995B4 (de) | 2009-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1301304B1 (de) | Werkzeughalter für ein um eine drehachse drehbares werkzeug, insbesondere ein bohr-, fräs- oder reibwerkzeug | |
EP1761354B1 (de) | Werkzeughalter für ein rotationswerkzeug | |
DE869892C (de) | Spannvorrichtung | |
DE102005036808B4 (de) | Druckmittelbetätigte Dockingvorrichtung | |
EP0748942A1 (de) | Verbindungssystem und Verfahren zum lösbaren festen Verbinden zweier Bauteile | |
EP1055473B1 (de) | Spanneinrichtung für Gegenstände, z.B. für zu bearbeitende Werkstücke | |
DE1948966A1 (de) | Einspanneinrichtung,insbesondere zum Traegheitsschweissen | |
WO2001060556A1 (de) | Dehnspannwerkzeug | |
DE20200398U1 (de) | Längeneinstellbarer Werkzeughalter | |
EP1584389A1 (de) | Dehnspanneinrichtung | |
EP0391262A1 (de) | Spannvorrichtung zum axialen Spannen eines Werkzeugkopfes an einer Werkzeugmaschinenspindel | |
DE19928995A1 (de) | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Reibwerkzeug | |
DE3610671C2 (de) | ||
DE2133142B2 (de) | Nachspannendes Bohrfutter | |
DE60007980T2 (de) | Holmverriegelung durch reibung | |
DE3221973A1 (de) | Spannhuelse | |
DE102004026635A1 (de) | Durchmesserausgleichsbuchse für einen Werkzeughalter | |
DE3203144A1 (de) | Verfahren zur druckdichten befestigung eines rohres in einem rohrboden o.dgl. | |
WO2014044339A1 (de) | Rheologisches messgerät mit einer kupplung zwischen antriebswelle und einem messteilschaft | |
DE19926152A1 (de) | Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug | |
DE3102129A1 (de) | Befestigunselement mit drehmomentbegrenzer | |
DE69314014T2 (de) | Ausgleichskraftvorrichtung zum einstellen von werkstuecken | |
DE102022100748B3 (de) | Selbstsichernde, fluidische Klemmvorrichtung | |
EP1501643B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum spannen eines walzrings auf einer welle eines walzger stes | |
DE10018399A1 (de) | Verbindungssystem zum wiederholbaren festen Verbinden zweier Bauteile in einer coaxialen Anordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8172 | Supplementary division/partition in: |
Ref document number: 19964591 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
Q171 | Divided out to: |
Ref document number: 19964591 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
AH | Division in |
Ref document number: 19964591 Country of ref document: DE Kind code of ref document: P |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MARTIN MISSELHORN PATENT- UND RECHTSANWALT, DE |
|
R008 | Case pending at federal patent court | ||
R039 | Revocation action filed | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R040 | Withdrawal/refusal of revocation action now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |