DE20110076U1

DE20110076U1 - Clamping device

Info

Publication number: DE20110076U1
Application number: DE20110076U
Authority: DE
Original assignee: Vischer and Bolli AG
Current assignee: Vischer and Bolli AG
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2011-06-21
Also published as: DE20115087U1

Description

Description:

Vischer & Bolli AG, Im Schossacher 17, CH-8600 Dübendorf 1Vischer & Bolli AG, Im Schossacher 17, CH-8600 Dübendorf 1

Clamping device

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zur Fixierung von Werkzeugen an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem Futterkörper, der an seinem axialen Ende an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbar ist und an seinem anderen axialen Ende Mittel zur Halterung eines Werkzeugs aufweist.The present invention relates to a clamping device for fixing tools to the work spindle of a machine tool, with a chuck body which can be fixed at its axial end to a work spindle of a machine tool and has means for holding a tool at its other axial end.

Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft an der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren.Chucks of this type are known in different designs and are used to fix a tool shaft, such as a drill or milling cutter shaft, to the work spindle of a corresponding machine tool.

Bisherige Spannfutter, die am Markt erhältlich sind, bestehen im wesentlichen (ca. 98 %) aus Stahl. Diese Spannfutter sind bei bestimmten Anwendungen instabil und nicht effizient bei der Dämmung von entstehenden Vibrationen. Aufgrund dieser Vibrationen können im Gebrauch Abwalkeffekte am Werkzeugschaft auftreten, die bis zum Bruch des Werkzeugs führen können.Previous chucks available on the market are made primarily of steel (approx. 98%). These chucks are unstable in certain applications and are not efficient at dampening vibrations. These vibrations can cause wear on the tool shaft during use, which can lead to the tool breaking.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die im Betrieb auftretenden Vibrationen zumindest weitgehend verhindert werden.The object of the invention is therefore to design a chuck of the type mentioned at the outset in such a way that the vibrations occurring during operation are at least largely prevented.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Futterkörper einen arbeitsspindelseitigen Grundkörper aus Hartmetall und einen Werkzeughalter aus Stahl, der mit einem hülsenartig ausgebildeten Endbereich auf den Grundkörper aufgeschoben und an diesem festgeschraubt werden kann, aufweist, wobei an dem Grundkörper und dem Werkzeughalter Axialanschläge zur axialen Positionierung des Werkzeughalters vorgesehen sind und weiterhin an der Außenseite des Grundkörpers und der Innenseite des hülsenartigen Endbereichs des Werkzeughalters Konusflächen ausgebildet sind, die in Preßkontakt miteinander stehen, wenn die Anschlagflächen aneinander liegen.This object is achieved according to the invention in that the chuck body has a base body made of hard metal on the working spindle side and a tool holder made of steel, which can be pushed onto the base body with a sleeve-like end region and screwed onto it, wherein axial stops are provided on the base body and the tool holder for axial positioning of the tool holder and furthermore conical surfaces are formed on the outside of the base body and the inside of the sleeve-like end region of the tool holder, which are in press contact with one another when the stop surfaces lie against one another.

Erfindungsgemäß besteht der Futterkörper somit nicht mehr hauptsächlich aus Stahl, sondern besitzt einen Grundkörper aus Hartmetall und einen Werkzeughalter aus Stahl. Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung des Hartmetallwerkstoffs die Spanneinrichtung deutlich stabiler wird und auftretende Vibrationen effizient gedämmt werden können. Grundsätzlich wäre es möglich, den Hartmetall-Grundkörper und den Werkzeughalter aus Stahl beispielsweise miteinander zu verlöten. Im Falle einer solchen Lötverbindung treten jedoch unvermeidlich Spannungen auf, welche im Einsatz zu einem Bruch der HartmetallpartieAccording to the invention, the chuck body is no longer made primarily of steel, but has a base body made of hard metal and a tool holder made of steel. It has been shown that the use of hard metal material makes the clamping device significantly more stable and that vibrations that occur can be efficiently dampened. In principle, it would be possible to solder the hard metal base body and the steel tool holder together, for example. In the case of such a soldered connection, however, tensions inevitably arise, which can lead to the hard metal part breaking during use.

führen könnten. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß eine Verbindung verwendet, durch welche diese Spannungen auf ein Minimum reduziert und im Betrieb auftretende Kräfte so abgeleitet werden, daß eine Zerstörung der Bauteile kaum auftreten kann. Erreicht wird dies durch eine Konus/Plan-Verbindung über die am Grundkörper und im Werkzeughalter vorgesehenen Axialanschläge und Konusflächen. Diese Verbindung führt zu einer statischen Überbestimmung, welche im üblichen Maschinenbau möglichst vermieden wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß genau diese Überbestimmung im Falle des erfindungsgemäßen Futterkörpers aus Hartmetall und Stahl zu den genannten positiven Ergebnissen führt. Dabei werden über die Konusflächen die im Einsatz auftretenden Kräfte abgeleitet und über die Axialanschläge (Planflächen) die Vorspannkräfte, welche durch die Schraubverbindung erzeugt werden, aufgenommen. Die Konusabschnitte und Axialanschläge stehen dabei in einem optimalen Zusammenhang, so daß keinerlei Sitzspiel entsteht, und die Winkel der Konusflächen sind so gewählt, daß möglichst wenig Spannungen in den Grundkörper aus Hartmetall geleitet werden. Daß hierbei sowohl die Konusflächen als auch die Axialanschläge die Verbindung positionieren, wird bewußt in Kauf genommen, jedoch können die Verhältnisse der Positionierung ebenfalls optimal aufeinander abgestimmt werden und je nach Durchmesser differieren.For this reason, the invention uses a connection which reduces these stresses to a minimum and dissipates forces occurring during operation in such a way that the components are hardly likely to be destroyed. This is achieved by a cone/plane connection via the axial stops and cone surfaces provided on the base body and in the tool holder. This connection leads to static overdetermination, which is avoided as far as possible in conventional mechanical engineering. However, it has been shown that it is precisely this overdetermination that leads to the positive results mentioned in the case of the chuck body made of hard metal and steel according to the invention. The forces occurring during use are dissipated via the cone surfaces and the preload forces generated by the screw connection are absorbed via the axial stops (plane surfaces). The cone sections and axial stops are in an optimal relationship so that no seat play occurs, and the angles of the cone surfaces are selected so that as little stress as possible is passed into the hard metal base body. The fact that both the conical surfaces and the axial stops position the connection is consciously accepted, but the positioning conditions can also be optimally coordinated and differ depending on the diameter.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Grundkörper eine zentrale Gewindebohrung und der Werkzeughalter eine zentrale Durchgangsbohrung aufweist,According to one embodiment of the invention, it is provided that the base body has a central threaded bore and the tool holder has a central through-bore,

so daß der Werkzeughalter durch eine zentrale Spannschraube, welche den Werkzeughalter durchgreift und in den Grundkörper eingeschraubt ist, an dem Grundkörper fixiert werden kann. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Werkzeughalter an dem Grundkörper in einfacher Weise fixiert werden kann, indem er auf den Grundkörper aufgeschoben und anschließend die zentrale Spannschraube festgezogen wird. Dabei wird durch die zentrale Spannschraube eine über den Umfang gleichmäßige Anzugskraft erzielt.so that the tool holder can be fixed to the base body by a central clamping screw which passes through the tool holder and is screwed into the base body. This design has the advantage that the tool holder can be fixed to the base body in a simple manner by pushing it onto the base body and then tightening the central clamping screw. The central clamping screw achieves a tightening force that is uniform across the circumference.

Der Grundkörper kann fest mit der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine verbunden oder auch einteilig mit dieser ausgebildet sein. In ähnlicher Weise kann der Werkzeughalter selbst geeignete Spannmittel zur Fixierung eines Werkzeuges aufweisen oder alternativ mit einer Schnittstelle zur Anbringung von entsprechenden Spannmitteln versehen sein. Auch besteht die Möglichkeit, den Werkzeughalter fest mit einem Werkzeug zu verbinden.The base body can be firmly connected to the work spindle of the machine tool or can be formed as a single piece with it. Similarly, the tool holder itself can have suitable clamping devices for fixing a tool or alternatively be provided with an interface for attaching corresponding clamping devices. It is also possible to firmly connect the tool holder to a tool.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung verwiesen. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Futterkörper 1 einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung im Längsschnitt. Dieser Futterkörper 1 besitzt einen Grundkörper 2 aus Hartmetall, der an seinem einen axialen Ende an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine befestigt oder fixierbar ist, und einem Werkzeughalter 3 aus Stahl, der an dem anderen Ende des Grundkörpers 2 befestigt werden kann und eine nicht näherWith regard to further advantageous embodiments of the invention, reference is made to the subclaims and the following description. In the drawing, the only figure shows a chuck body 1 of a clamping device according to the invention in longitudinal section. This chuck body 1 has a base body 2 made of hard metal, which is fastened or can be fixed at one axial end to the work spindle of a machine tool, and a tool holder 3 made of steel, which can be fastened to the other end of the base body 2 and has a not further described

dargestellte Schnittstelle zur Anbringung von Spannmitteln für die Fixierung eines Werkzeugs aufweist.shown interface for attaching clamping devices for fixing a tool.

Wie in der Zeichnung gut erkennbar ist, besitzt der Werkzeughalter 3 einen hülsenartig ausgebildeten Endbereich, der auf den Grundkörper 2 aufgeschoben werden kann. Die axiale Positionierung erfolgt dabei durch axiale Änschlagflachen 4, 5, die von der Stirnfläche 4 des Grundkörpers 2 und einer entsprechenden Planfläche 5 an der Innenseite des Werkzeughalters 3 gebildet werden. Des weiteren sind an der Außenseite des Grundkörpers 2 und der Innenseite des hülsenartigen Endbereichs des Werkzeughalters 3 zueinander korrespondierende Konusflächen 6, 7 vorgesehen, die so ausgebildet sind, daß sie in Kontakt kommen, wenn der Werkzeughalter 3 auf den Grundkörper 2 aufgeschoben wird, und eine Preßverbindung bilden, wenn die Anschlagflächen 4, 5 aneinander anliegen.As can be clearly seen in the drawing, the tool holder 3 has a sleeve-like end region that can be pushed onto the base body 2. The axial positioning is achieved by axial stop surfaces 4, 5, which are formed by the end face 4 of the base body 2 and a corresponding flat surface 5 on the inside of the tool holder 3. Furthermore, on the outside of the base body 2 and the inside of the sleeve-like end region of the tool holder 3, corresponding conical surfaces 6, 7 are provided, which are designed in such a way that they come into contact when the tool holder 3 is pushed onto the base body 2 and form a press connection when the stop surfaces 4, 5 abut against one another.

Die für die Herstellung der Verbindung zwischen Werkzeughalter 3 und Grundkörper 2 erforderlichen Spannkräfte werden durch eine Schraubverbindung erzeugt. Hierzu ist in dem Grundkörper eine zentrale Gewindebohrung 8 vorgesehen und besitzt der Werkzeughalter 3 eine zentrale Durchgangsbohrung 9, so daß eine zentrale Spannschraube 3 durch den Werkzeughalter 3 gesteckt und in den Grundkörper 2 eingeschraubt werden kann.The clamping forces required to create the connection between the tool holder 3 and the base body 2 are generated by a screw connection. For this purpose, a central threaded hole 8 is provided in the base body and the tool holder 3 has a central through hole 9 so that a central clamping screw 3 can be inserted through the tool holder 3 and screwed into the base body 2.

Zur Anbringung des Werkzeughalters 3 an dem Grundkörper 2, der an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine befestigt ist, wird der Werkzeughalter 3 auf den Grundkör-To attach the tool holder 3 to the base body 2, which is attached to a work spindle of a machine tool, the tool holder 3 is placed on the base body.

per 2 aufgeschoben, bis die Konusflächen 6, 7 miteinander in Kontakt kommen. Dann wird eine Spannschraube durch den Werkzeughalter 3 in die zentrale Gewindebohrung 8 des Grundkörpers 2 eingeschraubt, wodurch der Werkzeughalter 3 unter Bildung einer Preßverbindung zwischen den Konusflächen 6, 7 weiter axial auf en Grundkörper 2 gedrückt wird, bis die Anschlagfläche 5 des Werkzeughalters 3 an der Stirnfläche 4 des Grundkörpers 2 in Anlage kommt. Anschließend kann über die vorgesehene Schnittstelle am Werkzeughalter 3 ein Werkzeug wie beispielsweise ein Bohrer oder ein Fräser an dem Werkzeughalter 3 und damit der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine fixiert werden.by 2 until the conical surfaces 6, 7 come into contact with one another. A clamping screw is then screwed through the tool holder 3 into the central threaded hole 8 of the base body 2, whereby the tool holder 3 is pressed further axially onto the base body 2, forming a press connection between the conical surfaces 6, 7, until the stop surface 5 of the tool holder 3 comes into contact with the end face 4 of the base body 2. A tool such as a drill or a milling cutter can then be fixed to the tool holder 3 and thus to the work spindle of the machine tool via the interface provided on the tool holder 3.

Im Betrieb werden die bei der Bearbeitung von Werkstücken auftretenden Spannkräfte über die Konusflächen 6, 7 in den Grundkörper 2 abgeleitet. Da dieser aus Hartmetall besteht, ist er sehr stabil, so daß die Kraftaufnahme unproblematisch ist und das Stahlmaterial des Werkzeughalters 3 sorgt für die erforderliche Elastizität. Im Ergebnis ist die erfindungsgemäße Spanneinrichtung stabil und effizient bei der Dämmung von Vibrationen.During operation, the clamping forces that occur when machining workpieces are diverted via the conical surfaces 6, 7 into the base body 2. Since this is made of hard metal, it is very stable, so that the force absorption is unproblematic and the steel material of the tool holder 3 ensures the necessary elasticity. As a result, the clamping device according to the invention is stable and efficient in dampening vibrations.

Claims

1. Clamping device for fixing tools to the work spindle of a machine tool, with a chuck body ( 1 ) which can be fixed at one axial end to a work spindle of a machine tool and has means for holding a tool at its other axial end, characterized in that the chuck body ( 1 ) has a base body ( 2 ) made of hard metal on the work spindle side and a tool holder ( 3 ) made of steel, which can be pushed onto the base body ( 2 ) with a sleeve-like end region and screwed tightly to it, wherein axial stops ( 4 , 5 ) for axial positioning of the tool holder ( 3 ) are provided on the base body ( 2 ) and the tool holder ( 3 ), and furthermore conical surfaces ( 6 , 7 ) are formed on the outside of the base body ( 2 ) and the inside of the sleeve-like end region of the tool holder ( 3 ), which are in press contact with one another. when the stop surfaces ( 4 , 5 ) lie against each other.

2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the base body ( 2 ) has a central threaded bore ( 8 ) and the tool holder ( 3 ) has a central through-bore ( 9 ), so that the tool holder ( 3 ) can be fixed to the base body ( 2 ) by a central clamping screw which passes through the tool holder ( 3 ) and is screwed into the base body ( 2 ).

3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the base body ( 2 ) is firmly connected to the work spindle of the machine tool or is formed in one piece with it.

4. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the tool holder ( 3 ) has clamping means for fixing a tool.

5. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tool holder ( 3 ) has an interface for attaching clamping means for the tool.

6. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tool holder ( 3 ) is firmly connected to a tool.

7. Clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the end face of the base body ( 2 ) forms an axial stop ( 4 ).