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Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter, umfassend eine Hülse mit zentrischer Bohrung zur Aufnahme des Schaftes spanabhebender Hochleistungswerkzeuge, bei denen der Schaft eine Mitnahmefläche aufweist, in die ein von der Hülse auf den Schaft kraft- und drehmomentübertragendes Sperrglied eingreift.
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Ein solches Spannfutter ist beispielsweise aus
EP 0 481 220 B1 bekannt. Hierbei befindet sich im Spannfuttervorderteil eine Hülsenöffnung zum Einsetzen des Sperrgliedes, während im hinteren, dem Werkzeug abgewandten Bereich der Hülse eine Spannschraube vorgesehen ist, die der reibschlüssigen Verspannung des Sperrgliedes gegen die Hülsenöffnung und die Mitnahmefläche dient. Das Sperrglied hat die Form einer Kugel oder eines Vierkants.
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Hier verhindert allein die Größe der Spannkraft bzw. der damit erzielte Reibschluss eine Radialverschiebung des Sperrgliedes infolge der Fliehkraft. Bei den zunehmend hohen Drehzahlen moderner spanabhebender Werkzeugmaschinen kommt es allerdings vor, dass die Fliehkraft überwiegt, infolgedessen das Sperrglied aus der Eingriffslage heraus verschoben wird und die Mitnahmefunktion zwischen Hülse und Schaft aufgehoben ist.
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Ein weiteres Spannfutter der genannten Art ist in
FR 2 644 089 beschrieben. Hier wird der Zylinderschaft eines Fräswerkzeuges, der zwei Materialaussparungen aufweist, mittels eines Dübels, der in eine erste der Materialaussparungen eingreift, und einer Madenschraube, die in die zweite Materialaussparung eingreift, mit einem den Zylinderschaft umschließenden Gehäuse kraftübertragend verspannt.
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In diesem Fall besteht zwar nicht die Gefahr zu hoher Fliehkräfte, jedoch behindert der hohe manuelle Zeitaufwand einen effizienten Werkzeugwechsel, da jeweils zwei Elemente, Dübel und Schraube, zunächst gelöst und dann wieder eingefügt werden müssen.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der vorbeschriebenen Art den aktuellen technologischen und ökonomischen Anforderungen entsprechend weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird mit einem Spannfutter gelöst, bei dem das Sperrglied mit einem vorsprungartigen, vorzugsweise einstückig angeformten Ansatz versehen ist, der in Eingriffslage des Sperrgliedes in einem räumlichen Bereich zwischen Hülseninnenfläche und Schaftaußenfläche positioniert ist. Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen Hülse und Schaft geschaffen, die eine Verschiebung des Sperrgliedes aus der Eingriffslage heraus auch bei höchsten Drehzahlen verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung befindet sich der den Ansatz aufnehmende Bereich unmittelbar seitlich neben der Hülsenöffnung und ist parallel zur Hülsenachse ausgerichtet. Vom Erfindungsgedanken eingeschlossen sind alternative Ausführungsvarianten, bei denen sich der Ansatz bei Eingriffslage des Sperrgliedes
- - vollständig in einer in die Hülse eingearbeiteten Aussparung,
- - vollständig in einer in den Schaft eingearbeiteten Aussparung, oder
- - teils in einer in die Hülse, teils in einer in den Schaft eingearbeiteten Aussparung befindet.
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Vorteilhaft ist in jeder dieser Varianten der Ansatz in radialer und/oder tangentialer Richtung bezogen auf die Hülsenachse spielfrei von den angrenzenden Schaft- und Hülsenflächen umschlossen. Bei der jeweils in den Schaft eingearbeiteten Aussparung kann es sich um eine axiale Erweiterung der Mitnahmefläche handeln.
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Zum Zweck der Verspannung des Sperrgliedes zwischen Schaft und Hülse ist beispielsweise eine Spannschraube vorgesehen, die in einem Innengewinde der Hülse geführt ist und direkt oder mittels eines Zwischenstückes auf das Schaftende wirkt, so dass sich durch Verschiebung des Schaftes relativ zur Hülse der Freiraum für das Sperrglied bis zu dessen spielfreier Einklemmung verringert.
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Vorteilhaft sind die Flächenbereiche, die bei Eingriffslage des Sperrgliedes unter Einfluss der so erzeugten Spannkraft miteinander in Kontakt stehen, plan ausgeführt und gleichsinnig gegen die Hülsenachse geneigt, vorzugsweise um einen Winkel α = 45°.
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Die Mitnahmefläche weist einen parallel zur Hülsenachse ausgerichteten planen Bereich auf, auf dem eine am Sperrglied ausgebildete plane Grundfläche bei Eingriffslage aufliegt. Die radial auswärts liegende Oberfläche des Sperrgliedes tangiert dabei bevorzugt absatzfrei die Mantelfläche der Hülse.
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Form und Größe der Hülsenöffnung einerseits und Form und Größe des Sperrgliedes andererseits sind so aufeinander abgestimmt, dass die Handhabung des Sperrgliedes zwecks Positionierung in seine Eingriffslage unkompliziert und effizient möglich ist.
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Optional kann eine durch Spannschraube, Zwischenstück (soweit vorhanden) und Werkzeug hindurchgeführte Bohrung vorhanden sein, die der Zuführung eines Kühlmittels zum Ort der Spanabhebung dient.
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Das erfindungsgemäße Spannfutter bietet gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine Verschiebung des Sperrgliedes infolge von Fliehkräften aus der Eingriffslage heraus verhindert ist. Selbst bei höchsten Drehzahlen bleibt die Funktion der Drehkraftübertragung von der Hülse auf den Schaft bestehen. Es sind keine zusätzlichen technischen Mittel zur Ableitung der Fliehkräfte auf die Hülse notwendig.
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Zwecks Entnahme des Schaftes aus der Hülse ist es lediglich erforderlich, die Spannschraube in der Hülse soweit entgegen der Spannrichtung zu verschieben, bis die Verspannung des Sperrgliedes aufgehoben ist und dieses aus der Hülsenöffnung entnommen werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
- 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Spannfutters mit einem in Eingriffslage befindlichen Sperrglied,
- 2 das Spannfutter nach 1 in Montage- bzw. Demontagesituation.
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Das in 1 dargestellte Spannfutter 1 umfasst eine Hülse 2 mit einer zentrisch zur Hülsenachse 3 verlaufenden Bohrung 4 zur Aufnahme des Schaftes 5 eines um die Hülsenachse 3 rotierenden spanabhebenden Werkzeuges 6, z.B. eines Hochleistungsbohrers oder -fräsers, bei dem der Schaft 5 eine Aussparung 7 mit einer Mitnahmefläche 8 (vgl. 2) aufweist.
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In der Hülse 2 ist eine Hülsenöffnung 9 ausgebildet, die zum Einbringen eines Sperrgliedes 10 in die hier gezeigte Position dient, in der sich das Sperrglied 10 teils in der Aussparung 7, teils in der Hülsenöffnung 9 und damit in einer zwischen Hülse 2 und Schaft 5 kraft- und drehmomentübertragenden Eingriffslage befindet.
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Um zu verhindern, dass bei sehr hohen Drehzahlen des Spannfutters 1 und einer entsprechend hohen, auf das Sperrglied 10 einwirkenden Fliehkraft das Sperrglied 10 in radialer Richtung aus seiner Eingriffslage heraus verschoben wird, weist das Sperrglied 10 einen vorsprungartigen, vorzugsweise einstückig angeformten Ansatz 11 auf, der im Bereich zwischen der Schaftaußen- und der Hülseninnenfläche positioniert ist.
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Der Ansatz 11 befindet sich hier beispielhaft in der Aussparung 7. In alternativen Ausgestaltungen kann sich der Ansatz 11 auch in einer in die Hülse 2 eingebrachten Aussparung (nicht dargestellt) oder auch teils in einer in die Hülse 2, teils in einer in den Schaft 5 eingebrachten Aussparung befinden.
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Wie aus 1 ersichtlich, ist das Sperrglied 10 einschließlich des Ansatzes 11 in axialer und radialer Richtung spielfrei zwischen einem in der Aussparung 7 ausgebildeten Anschlagbund 12 und einer Innenfläche 13 (vgl. 2) der Hülsenöffnung 9 eingeklemmt, wobei die miteinander in Kontakt stehenden Flächen von Anschlagbund 12, Sperrglied 10 und Hülsenöffnung 9 jeweils aufeinander abgestimmt, vorzugsweise plan, ausgeführt und gleichsinnig gegen die Normale der Hülsenachse 3 geneigt sind, vorzugsweise um einen Winkel α = 45°. Eine am Sperrglied 10 plan ausgebildete Grundfläche 14 (vgl. 2) liegt auf der ebenfalls plan ausgeführten Mitnahmefläche 8 auf.
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Zur Erzeugung einer Spannkraft, die das Sperrglied 10 auch während des Zerspanungsvorgangs in seiner Eingriffslage hält, ist eine in einem Innengewinde der Hülse 2 geführte Spannschraube 15 vorgesehen, die eine auf die Hülsenachse 3 bezogene axiale Verstellung ermöglicht. Damit wird in Verstellrichtung 16a über ein Zwischenstück 17 eine Verschiebung des Schaftes 5 relativ zur Hülse 2 und so die spielfreie Einklemmung des Sperrgliedes 10 bewirkt.
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Die Neigung des Sperrgliedes 10 und die Neigung der Innenfläche 13 der Hülsenöffnung 9 trägt zusätzlich dazu bei, die auf das Sperrglied 10 einwirkende Fliehkraft auf die Hülse 2 zu übertragen.
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In Umfangsrichtung sind die Hülsenöffnung 9 und das Sperrglied 10 einschließlich des Ansatzes 11 aufeinander bezogen so bemessen, dass auch in dieser Richtung weitestgehend Spielfreiheit besteht.
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Optional kann eine durch Spannschraube 15, Zwischenstück 17 und Werkzeug 6 hindurchgeführte, in 1 durch unterbrochene Linien angedeutete Mittenbohrung 19 vorgesehen sein, durch die hindurch bei Bedarf Kühlmittel zum Ort der Spanabtragung gelangt.
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Aus 2 ist die Montage- bzw. Demontagesituation ersichtlich. Infolge einer Verstellung der Spannschraube 15 in Verstellrichtung 16b (Lösen), also in der zur Einklemmung entgegengesetzten Richtung, und Verschieben des Werkzeuges 6 in derselben Richtung befinden sich Schaft 5 und Hülse 2 in einer Konstellation, in der das Sperrglied 10 unkompliziert von Hand durch die Hülsenöffnung 9 hindurch in die Eingriffslage gebracht bzw. aus dieser entnommen werden kann. Das Spannfutter weist hier mit Ausnahme der beschriebenen und zeichnerisch dargestellten Unterschiede keine Abweichungen zu dem Spannfutter nach 1 auf, es gelten deshalb für die einzelnen Elemente auch jeweils die gleichen Bezugszeichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannfutter
- 2
- Hülse
- 3
- Hülsenachse
- 4
- Bohrung
- 5
- Schaft
- 6
- Werkzeug
- 7
- Aussparung
- 8
- Mitnahmefläche
- 9
- Hülsenöffnung
- 10
- Sperrglied
- 11
- Ansatz
- 12
- Anschlagbund
- 13
- Innenfläche
- 14
- Grundfläche
- 15
- Spannschraube
- 16a
- Verstellrichtung (Einklemmen)
- 16b
- Verstellrichtung (Lösen)
- 17
- Zwischenstück
- 18
- Schaftende
- 19
- Mittenbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0481220 B1 [0002]
- FR 2644089 [0004]
