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Die vorliegende Anmeldung betrifft
ein Spannfutter in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden
Werkzeugs ausgebildet ist, und einem Spannmechanismus, um einen
in die Aufnahme eingeschobenen Werkzeugschaft in der Aufnahme zu
fixieren, wobei in dem Futterkörper
ein sich zwischen dem maschinenseitigen Ende des Futterkörpers und
der Aufnahme erstreckendes Kühlmittelzuführrohr vorgesehen
ist, das in die Aufnahme hineinragt, um dem maschinenseitigen Ende
eines in die Aufnahme eingeschobenen Werkzeugs mit innerer Kühlmittelzufuhr
ein Kühlmittel
zuzuführen.
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Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen
Ausführungsformen
bekannt und werden in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeugschaft
wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel
einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren.
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In zunehmendem Maß erfolgt die Kühlung und/oder
Schmierung der Werkzeuge im Bereich der Schneide über einen
Kühlmittelkanal,
der sich axial von der Werkzeugschneide zum gegenüberliegenden
Ende des Werkzeugschaftes er streckt. Beim Einsatz von solchen Werkzeugen
mit innerer Kühlmittelzufuhr
ist in dem Spannfutter ein Kühlmittelkanal
ausgebildet, der von dem spindelseitigen Ende zur Aufnahme des Spannfutters
verläuft
und dazu dient, dem spindelseitigen Ende des Werkzeugs ein Kühl- und/oder
Schmiermittel zuzuführen.
In der Regel erfolgt die Kühlmittelzufuhr
durch eine ohnehin vorhandene Durchgangsbohrung im Futterkörper.
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Bei vielen Spannfuttern, die für den Einsatz einer
solchen Mindermengenschmiertechnik für Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr
ausgestattet sind, besteht nun das Problem, daß aufgrund von Querschnittsverengungen
in der Durchgangsbohrung, innenliegenden Gewinden sowie seitlichen Querbohrungen
das zugeführte
Luft/Öl-Gemisch
verwirbelt wird und sich die Ölbestandteile
von der Luft trennen. Dies kann nämlich zur Folge haben, daß sich die Ölbestandteile
als Flüssigkeit
im Futter niederschlagen, so daß der
eigentlich zur Mindermengenschmierung benötigte Ölnebel nicht an der Werkzeugschneide
ankommt und eine Kühlschmierung nicht
mehr sichergestellt ist.
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Zur Lösung dieser Problematik wird
in der
DE 42 18 237
A1 vorgeschlagen, die Kühlmittelzufuhr über ein
Rohr vorzunehmen, welches in dem Futterkörper gehalten ist und einen
im wesentlichen konstanten Innendurchmesser besitzt. Hierdurch soll
sichergestellt werden, daß das
Kühl- und
Schmiermittel im wesentlichen frei von äußeren Einflüssen durch den Futterkörper geführt werden
kann.
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Bei dem bekannten Spannfutter erfolgt
die axiale Positionierung eines Werkzeugschaftes in der Aufnahme
durch einen Axialanschlag, welcher hier durch den Boden der Aufnahme
gebildet wird. Dies bringt einen erheblichen Fertigungsaufwand mit
sich.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter
Gewährleistung
einer einwandfreien Zufuhr eines Kühl- und/oder Schmiermittels
von der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine zum Schaft eines in
das Spannfutter eingesetzten Werkzeugs die Herstellung vereinfacht
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Kühlmittelzufuhrrohr
einen Axialanschlag für
den Werkzeugschaft bildet.
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Das Rohr kann auch einen sich in
Strömungsrichtung
verringernden Strömungsquerschnitt besitzen.
In vielen Anwendungsfällen
wird das Kühlmittelzuführrohr nämlich in
seinem Anschlußbereich zur
Maschinenseite hin einen erheblich größeren Innendurchmesser besitzen
als an dem aufnahmeseitigen Ende. In diesen Fällen können ein oder mehrere Übergangsabschnitte
vorgesehen sein, in denen sich der Innendurchmesser stetig verringert.
Wesentlich ist hierbei, daß die
Innenkontur des Rohres so gebildet ist, daß durch die Querschnittsveränderung
nur geringe Verlustleistungen entstehen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß das
Kühlmittelzuführrohr mit
keinem oder zumindest nur geringem zusätzlichen Aufwand in die derzeit
verwendeten Standardfutter eingebaut werden kann, da diese ohnehin
eine sich zwischen dem spindelseitigen Ende und der Aufnahme erstreckende
Durchgangsbohrung aufweisen, in welche das Kühlmittelzuführrohr beispielsweise eingeschraubt
werden kann. Hierzu eignet sich beispielsweise das Gewinde, das
häufig
in Spannfutterkörpern
zur Fixierung eines Axialanschlags für das Werkzeug ohnehin vorgesehen
ist.
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Wenn das Spannfutter in an sich bekannter Weise
als Steilkegelwerkzeughalter mit einem maschinenseitig in den Futterkörper eingeschraubten Anzugsbolzen
ausgebildet ist, ist in Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Anzugsbolzen
hohl ausgeführt
ist und mit zumindest einem weiteren Rohrelement das Kühlmittelzuführrohr bildet.
In diesem Fall greifen Anzugsbolzen und Rohrelement zweckmäßigerweise
ineinander ein. Insbesondere können
sie ineinandergesteckt oder miteinander verschraubt sein. Alternativ
kann das Spannfutter auch mit einer HSK-Maschinenschnittstelle versehen sein, wobei
dann anstelle des Anzugsbolzens ein übliches Anschlußelement
zur Verbindung mit einer maschinenseitigen Kühlmittelzuführeinrichtung vorgesehen ist.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter
Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie
die nachfol gende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen.
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In der Zeichnung zeigt
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1 eine
Ausführungsform
eines als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildeten Spannfutters gemäß der vorliegenden
Erfindung in geschnittener Seitenansicht und
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2 eine
Ausführungsform
eines Werkzeughalters mit einer HSK-Maschinenschnittstelle in geschnittener
Seitenansicht.
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In 1 ist
ein als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildetes Spannfutter dargestellt.
Das Spannfutter umfaßt
einen Futterkörper 1 aus
einem formsteifen Material, der an seinem einen Endbereich in an sich
bekannter Weise einen Befestigungskonus 2 zur Einspannung
in einer drehangetriebenen Arbeitsspindel A einer Werkzeugmaschine
aufweist. An dem anderen Ende des Futterkörpers 1 ist ein Anschlußschaft 3 mit
einer zentralen Aufnahmebohrung 4 vorgesehen, in die ein
zylindrischer Schaft eines Werkzeugs W wie beispielsweise
eines Bohrers oder Fräsers
eingeschoben werden kann, und zwischen dem Befestigungskonus 2 und
dem Anschlußschaft 3 liegt ein
Mittelteil 5 vergrößerten Durchmessers.
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Das dargestellte Spannfutter ist
als Dehnspannfutter ausgebildet und weist in an sich bekannter Weise
zur Fixie rung des Schafts in der Aufnahmebohrung 4 im Bereich
des Anschlußschafts 3 des
Futterkörpers 1 einen
Dehnspannmechanismus auf, von dem in der Zeichnung lediglich eine
schmale Ringkammer 6 dargestellt ist. Diese ist um die
Aufnahmebohrung 4 herum angeordnet und koaxial zu dieser ausgerichtet.
Die Ringkammer 6, deren axiale Länge etwa dem erforderlichen
Spannbereich entspricht, wird zur Aufnahmebohrung 4 hin
von einer relativ schmalen Innenwand 7 und radial nach
außen
von einer Außenwand 8,
deren Wandstärke
um ein mehrfaches größer als
die Wandstärke
der Innenwand 7 ist, begrenzt. Die Ringkammer 6 ist
mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht in nicht dargestellter
Weise über
einen im Futterkörper 1 ausgebildeten
Kanal mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, durch die zum
Spannen des Werkzeugs W mit Druck beaufschlagt werden.
kann. Die Druckmittelquelle kann in an sich bekannter Weise von
einem im Futterkörper 1 ausgebildeten
Zylinderraum gebildet sein, der endseitig durch ein kolbenartiges Stellorgan
verschlossen ist, das zur Erhöhung
des Drucks in den Zylinderraum eingeschraubt bzw. zur Verringerung
des Drucks aus dieser herausgeschraubt werden kann. Dieser hydraulische
Druck wird über
den Kanal zur Ringkammer 6 übertragen und bewirkt eine
elastische Auswölbung
der Innenwand 7 nach innen, bis diese den in die Aufnahmebohrung 4 eingsetzten
Werkzeugschaft fest umschließt.
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Alternativ können auch andere Spannmechanismen
vorgesehen sein, um das Werkzeug W in der Aufnahme 4 zu
fixieren. Beispielsweise kann ein Schrumpfsitz hergestellt werden, indem
der Futterkörper
unter Aufweitung der Aufnahme erwärmt und nach Einschieben des
Werkzeugs W wieder abgekühlt wird. In diesem Fall stellt
der die Aufnahme bildende Teil des Futterkörpers den Spannmechanismus
dar.
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Bei dem in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeug W handelt
es sich um ein sogenanntes Werkzeug mit innerer Kühlmittelzufuhr,
das, wie in der Zeichnung angedeutet ist, eine zentrale Durchgangsbohrung 9 aufweist,
die sich vom spindelseitigen Ende bis zur Schneide des Werkzeugs W erstreckt,
um der Werkzeugschneide ein Kühl- und/oder
Schmiermittel zuzuführen.
Dieses Kühl- und/oder
Schmiermittel, das beispielsweise ein Luft/Öl-Gemisch in Form eines Ölnebels
sein kann, wird dem maschinenseitigen Ende des Werkzeugs w von der
Arbeitsspindel A der Werkzeugmaschine her über einen
in dem Futterkörper 1 ausgebildeten
Kühlmittelkanal
zugeführt.
Dieser Kühlmittelkanal
wird erfindungsgemäß von einem
Kühlmittelzuführrohr 10 gebildet,
das sich zwischen der Aufnahme 4 und dem spindelseitigen
Ende des Futterkörpers 1 erstreckt und
einen konstanten Innendurchmesser aufweist, so daß der Aufnahme 4 das
Kühl- und/oder
Schmiermittel ohne die Gefahr von Verwirbelungen zugeführt werden
kann.
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In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Kühlmittelzuführrohr 10 in
die ohnehin in dem Futterkörper 1 vorhandene
Durchgangsbohrung eingesetzt und zweiteilig ausgebildet. Der erste,
arbeitsspindelseitige Abschnitt des Kühlmittelzuführrohrs 10 wird dabei
von einem hohl ausgebildeten Anzugsbolzen 11 gebildet,
der in für Steilkegelwerkzeughalter
typischer Weise in das arbeitsspindelseitige Ende des Futterkörpers eingeschraubt
ist, und an den Anzugsbolzen 11 schließt sich ein Rohrelement 12 an,
das an seinem einen Ende in den Anzugsbolzen 11 unter Abdichtung
durch einen O-Ring 13 eingesetzt ist und an seinem anderen,
aufnahmeseitigen Ende mit dem Futterkörper 1 verschraubt
ist. Hierzu weist das Rohrelement 12 einen Außengewindeabschnitt
12a auf, der mit einem Innengewindeabschnitt 1a des Futterkörpers 1 in
Eingriff steht. Der Innengewindeabschnitt 1a dient normlerweise
der Aufnahme eines Axialanschlages für das Werkzeug W, der
beispielsweise über
ein Kegelradgetriebe verstellt werden kann, wie dies in der deutschen
Patentanmeldung 198 36 912.3 der Anmelderin beschrieben ist, so
daß der
Innengewindeabschnitt 1a nicht speziell hergestellt zu werden braucht.
Im übrigen kann
das Rohrlement 12 auch als axialer Anschlag für den Werkzeugschaft
dienen.
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In 2 ist
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Spannfutters
dargestellt, das mit einer HSK-Maschinenschnittstelle
versehen ist. Das Spannfutter dieser Ausführungsform besitzt den gleichen
Grundaufbau wie das zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Spannfutter mit einem
Futterkörper 1 aus
einem formsteifen Material, der an seinem einen Ende mit der Arbeitsspindel
einer Werkzeugmaschine koppelbar ist und an seinem anderen axialen
Ende eine zentrale Aufnahmebohrung 4 aufweist, in die ein
zylindrischer Werkstückschaft
eingeschoben und über
einen Dehnspannmechanismus, von dem le diglich die Ringkammer 6 dargestellt
ist, festgespannt werden kann.
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Um Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr verwenden
zu können,
ist in dem Futterkörper 1 ein Kühlmittelzuführrohr 10 vorgesehen,
das sich zwischen der Aufnahme 4 und dem spindelseitigen
Endbereich des Futterkörpers 1 erstreckt.
Das Kühlmittelzuführrohr 2 ist
dabei in die ohnehin in dem Futterkörper 1 vorhandene
Durchgangsbohrung eingesetzt und zweiteilig ausgebildet. Der erste,
arbeitsspindelseitige Abschnitt des Kühlmittelzuführrohrs 10 wird dabei
von einem Anschlußelement 14 gebildet,
auf welches ein Anschlußelement
eines arbeitsspindelseitigen Kühlmittelzuführsystems
aufgeschoben werden kann, und an das Anschlußelement 14 schließt sich
ein Rohrelement 12 an, das in das Anschlußelement 14 verschiebbar
eingesetzt ist und an seinem anderen, aufnahmeseitigen Ende mit
dem Futterkörper 1 verschraubt
ist und in die Aufnahme 4 hineinragt. Das Rohrelement 12 dient
hier als Axialanschlag für
den Werkzeugschaft und kann beispielsweise über ein Kegelradgetriebe axial
verstellt werden.
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Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform besitzt das Kühlmittelzuführrohr 10 im
Gegensatz zu dem Kühlmittelzuführrohr der
in 1 dargestellten Ausführungsform
keinen konstanten Durchmesser, sondern ist der Durchmesser im Bereich
des Anschlußelements 14 erheblich
größer als
der Innendurchmesser am aufnahmeseitigen Ende, wobei der einlaßseitige
Endbereich des Rohrelements 12 als konisch zulaufender Übergangsbereich 15 ausgebildet ist,
der die Abschnitt unterschiedlichen Durchmessers miteinander verbindet.
Der Übergangsbereich 15 erstreckt
sich über
etwa 1/3 der Länge
des Rohrelements 12, um einen möglichst „sanften° Übergang zu schaffen. Durch
die stetigen Übergänge zwischen
den Bereichen unterschiedlichen Durchmessers werden Verlustleistungen
minimal gehalten.