DE2117628C3

DE2117628C3 - Chuck for the shaft of tools

Info

Publication number: DE2117628C3
Application number: DE19712117628
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Howmedica International Inc
Current assignee: Stryker Ireland Ltd
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1976-03-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter für den Schaft von Werkzeugen, insbesondere von Bohr-, Fräs- und Schleifwerkzeugen kleinen Durchmessers in schnellaufenden Maschinen hoher Präzision, mit einem einen Werkzeugschaft aufnehmenden hülsenförmigen Futteransatz, zwei axial im Abstand zueinander liegenden Spannkugelsätzen, die in entsprechenden Ausnehmungen des Futteransatzes angeordnet sind, und miteinander verbundenen, gegenüber dem Futteransatz axial bewegbaren konischen Flächen, die den Futteransatz im Bereich der Ausnehmungen umgeben und mittels einer Feder so vorgespannt sind, daß sie die Kugeln beider Spannkugeksätze radial nach innen zu drücken suchen.The invention relates to a chuck for the shank of tools, in particular drilling, Milling and grinding tools with small diameters in high-speed, high-precision machines, with one a sleeve-shaped chuck attachment receiving a tool shank, two axially spaced apart Clamping ball sets, which are arranged in corresponding recesses in the feed attachment, and with one another connected, opposite to the feed attachment axially movable conical surfaces that the feed attachment Surrounded in the area of the recesses and preloaded by means of a spring so that they hold the balls try to press both clamping ball sets radially inwards.

Bei derartigen Spannfuttern ist es erforderlich, daß sie den Schaft des Werkzeugs genau zentrieren und ohne Verkanten fest genug spannen, damit das erforderliche Drehmoment übertragen weiden kann. Bei Werkzeugen für sehr schnell iaufende Maschinen, insbesondere für medizinische Zwecke, die mit Drehzahlen von einigen Zehntausend Umdrehungen pro Minute laufen, ist das Drehmoment normalerweise nicht sehr groß. Dagegen liegt der Durchmesser des Schaftes meist nur in der Größenordnung von Bruchteilen eines Millimeters. Eine zentrische und gerade Einspannung ist hier in besonders starkem Maße zu fordern, da jeder unrundc oder schlagende Lauf die Präzision in der Führung des Werkzeugs beeinträchtigt. Ein weiteres Erfordernis bei derartigen Spannfuttern besteht darin, daß die Werkzeuge schnell und ohne komplizierte Handhabung ausgewechselt werden können.With such chucks it is necessary that they center the shank of the tool exactly and Clamp it tight enough without tilting so that the required torque can be transmitted. at Tools for very fast running machines, especially for medical purposes that work with rotational speeds run at tens of thousands of revolutions per minute, the torque is usually not very high large. In contrast, the diameter of the shaft is usually only on the order of a fraction of a Millimeters. A centric and straight clamping is particularly important here, since everyone Out-of-round or hammering running impairs the precision in guiding the tool. Another requirement with such chucks is that the tools are quick and easy to use can be exchanged.

Bei dem bekannten Spannfutter der eingangs genannten Art (französische Patentschrift 12 34 859), sind die konischen Flächen fest miteinander verbunden und feststehend, während die Spannfutterhülse gegen die Kraft einer Feder gleitend bewegbar ist. Aus einer derartigen Ausbildung des Spannfutters resultiert jedoch, daß bei unterschiedlicher Stärke d-?s Werkzeugschafts im ungünstigsten Fall jeweils nur ein Spannkugelsatz in feste Anlage mit dem Werkzeugschaft gebracht wird, da die beiden konischen Flächen in gleicher Richtung verlaufen. In einem solchen Fall kann daher das Flattern des Werkzeugs nicht völlig vermieden werden.In the known chuck of the type mentioned (French patent 12 34 859) are the conical surfaces firmly connected and fixed, while the chuck sleeve against the Is slidably movable by force of a spring. Such a design of the chuck, however, results in that with different strengths of the tool shank in the worst case only one clamping ball set is brought into firm contact with the tool shank, because the two conical surfaces run in the same direction. In such a case, therefore, the flutter may occur of the tool cannot be avoided entirely.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter für Bohr-, Fräs- und Schleifwerkzeuge, insbesondere für medizinische und andere Präzisionszwecke zu schaffen, mit dem ein genaues zentrisches und flatterfreies Einspannen erreicht werden kann.The invention is therefore based on the object of providing a chuck for drilling, milling and grinding tools, especially for medical and other precision purposes, with which a precise centric and flutter-free clamping can be achieved.

Bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kugeln eines Spannkugelsatzes in den Ausnehmungen des Fut teransatzes begrenzt axial beweglich und zugleich in Ausnehmungen einer Hülse angeordnet sind, die den Futteransatz axial beweglich umgibt, daß die konischen Flächen entgegengesetzt gerichtet sind und an einer Spannhülse angeordnet sind, die den Futteransatz axial beweglich umgibt und daß die Feder auf die Hülse wirkt und den entsprechenden Spannkugelsatz gegen eine der konischen Flächen der Spannhülse drückt.In a chuck of the type mentioned at the outset, this object is achieved in that the balls a clamping ball set in the recesses of the Fut teransatzes limited axially movable and at the same time in Recesses of a sleeve are arranged, which surrounds the feed attachment axially movable that the conical Surfaces are directed in opposite directions and are arranged on a clamping sleeve that axially supports the chuck movably surrounds and that the spring acts on the sleeve and the corresponding clamping ball set against one of the conical surfaces of the adapter sleeve presses.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter wird eine unabhängige Verstellung der Spannkugeln vorgenommen und erreicht, daß beide Spannkugelsätze fest amIn the case of the chuck according to the invention, an independent adjustment of the clamping balls is carried out and achieves that both sets of clamping balls are firmly attached to the

Werkzeugschaft anliegen. Durch die Verwendung von zwei im Abstand zueinander angeordneten Spannkugeisätzen wird eine hohe Zentrizität des Werkzeugs erreicht. Ein Flattern des Werkzeugs wird vollständig vermieden. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Werkzeugschaft in seinem Durchmesser schwankt.The tool shank. By using two spaced apart clamping ball sets a high centricity of the tool is achieved. A fluttering of the tool is completely avoided. This is also the case when the tool shank varies in diameter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ai Hand einer Zeidmung näher beschrieben.An embodiment of the invention is described in more detail in the hand of a drawing.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Spannfutters.The drawing shows a longitudinal section of the chuck according to the invention.

Die Arbeitswelle 1 des Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeugs drehi sich in dem Gehäuse 2. Dieses weist in der Wandung eine Längsnut 3 auf, die in einer Ausnehmung 4 ausläuft. In der Nut 3 ist eine Betätigungsstange 5 geführt, die mit einem Betätigungsstück 6 verbunden ist. Eine Druckfeder 7 stützt sich geg*;n den Boden einer Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 einerseits und gegen das Betätigungsstück 6 andererseits ab. Ein im Gehäuse 2 gelagerter Auslösehebel 9 mit Griffstück 10 liegt gegen einen Anschlagstift 11 an, der am Beta!'-gungsstück 6 befestigt ist. Durch Druck auf das Griffstück 10 wird das Betätigungsstück 6 mit der Betätigungsstange 5 gegen den Druck der Feder 7 nach rechts bewegt.The working shaft 1 of the drilling, milling or grinding tool rotates in the housing 2. This has a longitudinal groove 3 in the wall which ends in a recess 4. An actuating rod 5, which is connected to an actuating piece 6, is guided in the groove 3. A compression spring 7 is supported against the bottom of a recess 8 of the housing 2 on the one hand and against the actuating piece 6 on the other hand. A release lever 9 with handle 10, which is mounted in the housing 2, rests against a stop pin 11 which is fastened to the beta! By pressing on the grip 10, the actuation piece 6 with the actuation rod 5 is moved to the right against the pressure of the spring 7.

An seinem Ende trägt die Betätigungsstange 5 einen Schiebestift 12. Dieser greift in eine Bohrung einer Schiebehülse 13 ein. Die Schiebehülse 13 ist axial verschiebbar im Gehäuse 2 gelagert.At its end, the actuating rod 5 carries a slide pin 12. This engages in a bore of a Sliding sleeve 13. The sliding sleeve 13 is mounted in the housing 2 so as to be axially displaceable.

Auf einem mit verringertem Durchmesser gedrehten Futteransatz 14 der Welle 1 sitzt mit einem hülsenförmigen Ansatz 15 ein Federtopf 16 für eine Schraubenfeder 17, die sich gegen eine an der Welle 1 angeformten Schulter 18 abstützt. Im hülsenförmigen Ansatz 15 ist eine Anzahl von länglichen Bohrungen 19 vorgesehen, beispielsweise drei oder vier, die im gleichen Abstand über seinen Umfang verteilt sind, und die jeweils eine Spannkugel 20 übergreifen. Diese sind in länglichen Ausnehmungen 21 des Futteransatzes 14 gehaltert, deren Querschnitt die Form eines abgerundeten U hat, wobei die öffnung am Boden dieser Ausnehmun gen 21 enger als die Öffnung im oberen Teil ist. Die Kugeln 20 sind daher mit Laufspiel gehalten.On a rotated with a reduced diameter chuck 14 of the shaft 1 sits with a sleeve-shaped Approach 15 is a spring cup 16 for a helical spring 17, which is formed against one on the shaft 1 Shoulder 18 is supported. A number of elongated bores 19 are provided in the sleeve-shaped extension 15, for example three or four, which are equally spaced around its circumference, and each a clamping ball 20 overlap. These are held in elongated recesses 21 of the feed attachment 14, whose cross-section has the shape of a rounded U, the opening at the bottom of this recess gen 21 is narrower than the opening in the upper part. The balls 20 are therefore held with running play.

Gegen die Kugeln 20 legen sich gegen den Innenkonus 22 einer Spannhülse 23, die an ihrem anderen Ende mit einem Innenkonus 24 verschen ist. Dieser greift 4t über eine Anzahl Spannkugeln 25, die wiederum in gleichem Abstand über den Umfang verteilt sind. Die Spannkugeln 25 sitzen in entsprechenden Bohrungen 26 des Futteransatzes 14, die den gleichen U-förmigcn Querschnitt wie die länglichen Bohrungen 19 haben, aber zylindrisch sind. Im oberen Teil umgeben sie mit Laufspiel die Span.nkugeln 25. Ihr Boden bildet eine Ausnehmung, durch welche die Kugeln hindurchgreifen können. Die Spannkugeln 25 haben also im Gegensatz zu den Spannkugeln 20 keine axiale Verschiebungsmöglichkeit. Against the balls 20 lie against the inner cone 22 of a clamping sleeve 23, which is at its other end with an inner cone 24 is given away. This takes 4t via a number of clamping balls 25, which in turn are equally spaced around the circumference. the Clamping balls 25 sit in corresponding bores 26 of the chuck attachment 14, which have the same U-shape Have cross-section like the elongated bores 19, but are cylindrical. In the upper part they surround with Running game the clamping balls 25. Your bottom forms one Recess through which the balls can reach. The clamping balls 25 therefore have the opposite to the clamping balls 20 no axial displacement possibility.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Spannfutteis erläutert. Zum Spannen des Schaftes 27 eines Werkzeugs im Spannfutter wird das Griffstück 10 nach unten gedrückt. Es legt sich gegen den Anschlagstift 11 und drückt dadurch das Betätigungsstück 6 mit der Betätigungsstange 5 gegen den Druck der Feder 7 nach rechts. Die Betätigungsstange 5 zieht über den Schiebestift 12 die Schiebehülse 13 mit Diese legt sich gegen eine Schulter 28 des Federtopfes 16 und drückt diesen gegen den Druck der Feder 17 nach rechts. Dabei nimmt er die Spannkugeln 20 mit. Gleichzeitig legt sich die Schiebehülse 13 gegen eine Schulter 29 der Spannhülse 23 und schiebt diese ebenfalls nach rechts. Der Innenkonus 22 hat einen stärkeren Konuswinkel als der Innenkonus 25. Dadurch wird erreicht, daß bei dieser Bewegung der Spannhülse 23 und des Federtopfes 16 beide Kugelsätze 20 und 25 von den Innenkonen freigegeben werden.The following is the mode of action of the chuck ice explained. To clamp the shank 27 of a tool in the chuck, the handle 10 is moved pressed down. It lies against the stop pin 11 and thereby presses the actuating piece 6 with the actuating rod 5 against the pressure of the spring 7 to the right. The operating rod 5 pulls over the slide pin 12, the sliding sleeve 13 with this lies against a shoulder 28 of the spring cup 16 and presses it against the pressure of the spring 17 to the right. He takes the clamping balls 20 with him. At the same time it lays down the sliding sleeve 13 against a shoulder 29 of the clamping sleeve 23 and also pushes it to the right. the Inner cone 22 has a larger cone angle than inner cone 25. This achieves that in this case Movement of the clamping sleeve 23 and the spring cup 16 both ball sets 20 and 25 released from the inner cones will.

Nunmehr kann der zu spannende Schaft 27 in den Futteransatz 14 der Welle 1 eingeführt werden. Wird sodann das Griffstück 10 losgelassen, so geht die Betätigungsstange 5 mit der Schiebehülse 13 unter dem Druck der Feder 7 in ihre Ruhelage zurück. Die Feder 17 drückt die Kugeln 20 nach links. Sie legen sich gegen den Konus 22 und schieben die Spannhülse 23 so lange nach links, bis der Konus 24 die Kugeln 25 fest gegen den Schaft 27 preßt. Da der hülsenförmige Einsatz 15 des Federtopfes 16 unter dem Druck der Feder 17 die Kugeln 20 weiter nach links spannt, ziehen auch diese sich auf dem Schaft 27 fest. Zum Schluß ist der Schaft 27 zwischen den Kugeln 20 und 25 fest und dank der symmetrischen Anordnung der Innenkonen 22 und 24 völlig zentrisch eingespannt. Unter der Voraussetzung, daß die Spannhülse 23 zentrisch auf dem Futteransatz 14 läuft, kann der Schaft 27 beim Einspannen auch nicht verkanten, und zwar um so weniger, je länger die Spannhülse 23 gemacht wird. Der Durchmesser des zu spannenden Schaftes 27 kann um das Maß schwanken, um welches die Kugeln 20 und 25 durch die öffnungen am Boden ihrer Führungsbohrungen 21 und 26 greifen können, ohne daß dies die Einspannkraft oder die Zentrizität beeinflußt.The shaft 27 to be clamped can now be inserted into the chuck attachment 14 of the shaft 1. Will then released the handle 10, the actuating rod 5 goes with the sliding sleeve 13 under the Pressure of the spring 7 back into its rest position. The spring 17 pushes the balls 20 to the left. They oppose the cone 22 and push the clamping sleeve 23 to the left until the cone 24 firmly against the balls 25 the shaft 27 presses. Since the sleeve-shaped insert 15 of the spring cup 16 under the pressure of the spring 17 the Balls 20 tightened further to the left, these also tighten on the shaft 27. Finally, there is the shaft 27 firmly between the balls 20 and 25 and thanks to the symmetrical arrangement of the inner cones 22 and 24 clamped completely centrically. Provided that the clamping sleeve 23 is centered on the feed attachment 14 runs, the shaft 27 cannot tilt when clamping, and the less, the longer the Adapter sleeve 23 is made. The diameter of the shaft 27 to be clamped can vary by the amount around which the balls 20 and 25 engage through the openings at the bottom of their guide bores 21 and 26 can without this affecting the clamping force or the centricity.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Chuck for the shaft of tools, especially drilling, milling and grinding tools small diameter in high-speed, high-precision machines, with one tool shank receiving sleeve-shaped feed attachment, two axially spaced apart Clamping ball sets which are arranged in corresponding recesses in the chuck attachment, and interconnected, opposite the feed approach axially movable conical surfaces that the The lining approach in the area of the recesses is surrounded and pretensioned by means of a spring, that they seek to press the balls of both sets of clamping balls radially towards the inside, characterized in that that the balls of a clamping ball set (20) in the recesses (21) of the feed attachment (14) axially movable to a limited extent and at the same time arranged in recesses in a sleeve (15, 16) üind, which surrounds the lining attachment (14) axially movably, that the conical surfaces (22; 24) opposite are directed and are arranged on a clamping sleeve (23) which axially movable the chuck attachment (14) surrounds, and that the spring (17) acts on the sleeve (15, 16) and the corresponding clamping ball set (20) presses against one (22) of the conical surfaces of the clamping sleeve (23).

2. Chuck according to claim 1, characterized in that that the other clamping ball set (25) is arranged in cylindrical recesses (26) and that the recesses for both sets of clamping balls have the profile of a rounded U, the side walls of which surround the balls with play, while the bottom forms a narrower opening through which the clamping balls (20; 25) reach through.

3. Chuck according to claim 1 or 2, characterized in that the feed attachment (14) in one piece is formed with the output shaft (1) of the tool and that the spring (17) is on a school ler (18) of the shaft (1) is supported.

4. Chuck according to one of claims 1 to 3, characterized in that each set of balls (20; 25) consists of three or four clamping balls evenly distributed around the circumference.

5. Chuck according to one of claims 1 to 4, characterized in that the conical surfaces have a different cone angle.

6. Chuck according to one of claims 1 to 5, characterized in that the clamping sleeve (23) is surrounded by a sliding sleeve (13) which is arranged axially displaceably in a bore of the tool housing (2) by means of a manual actuation device (10, 5, 12) is axially displaceable and can be brought into contact with the clamping sleeve (23) by means of cooperating shoulders (29), so that when the actuating device is actuated, the sliding sleeve (13) is moved against the force of the spring (17) to release the clamping sleeve (23) . ^f > «

7. Chuck according to claim 6, characterized in that a rod-like extension (5) of the sliding sleeve (13) can be brought into engagement with an actuating lever (10) and that the extension (5) is acted upon by a spring (7). ⁶ p

8. Chuck according to claim 6 or 7, characterized in that a shoulder of the sleeve (16) serves as a stop for a shoulder of the sliding sleeve (13), if
will provide.

this against the force of the spring (7)