DE2639214B2

DE2639214B2 - Bohrfutter

Info

Publication number: DE2639214B2
Application number: DE2639214A
Authority: DE
Inventors: Guenter Horst 7927 Sontheim Roehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1978-07-13
Also published as: FR2363392A1; GB1535909A; DE2639214C3; FR2363392B1; US4103914A; IT1083443B; DE2639214A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem Futterkörper, einer am Futterkörper drehbar und axial unverschiebbar gelagerten Spannhülse, einem über ein Gewinde mit der Spannhülse im Eingriff stehenden Spannkonus und mit durch Axialverstellung des Spannkonus radial verstellbaren Spannbacken, die radial an der Kugelfläche des Spannkonus anliegen und axial in Richtung zum Futterkörper hin an einem axial im Futterkörper verstellbaren Spannbolzen abgestützt sind, wobei die Spannhülse eine drehmomentabhängige

Kupplung aufweist, die eingekuppelt durch Verstellen

des Spannkonus einen Schnellgang, ausgekuppelt durch

Verstellen des Spannbolzens einen Spanngang für die Spannbackenbewegung ermöglicht. Bei einem aus der US-PS 9 62 746 bekannten

Spannfutter dieser Art verbindet die durch Druckfedern gebildete drehmomentabhängige Kupplung die Spannhülse bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes drehfest mit dem Futterkörper. Der Spannkonus kann sich daher im Gewinde der vom Futterkörper über die drehmomentabhängige Kupplung zunächst festgehaltenen Spannhülse verdrehen und dadurch gegenüber der Spannhülse und dem Futterkörper axial verstellen, war bei entsprechend grober Gewindesteigung eine Schnellgangverstellung der am Spannbolzen axial abgestützten Spannbacken zur Folge hat Der Spannbolzen ist begrenzt drehbar und axial über einen reibungsarmen Kugelgewindegang gegen den Futterkörper abgestützt Legen sich die im Schnellgang verstellten Spannbacken gegen den einzuspannenden Werkzeugschaft an, so ist nur noch eine den Spanngang bildende geringe Weiterdrehung des Spannkonus möglich, bei der der Spannbolzen im Reibungsschluß über die Spannbacken vom Spannkonus mitgedreht und dadurch gleichzeitig über den Kugelgewindegang axial gegen die Spannbacken verstellt wird, so daß diese um so fester in den Spannkonus und gegen den Werkzeugschaft gedrückt werden. Bei diesem Spanngang wird die Reibung im Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannkonus so groß, daß die drehmomentabhängige Kupplung die Spannhülse gegenüber dem Futterkörper freigibt, so daß sich die Spannhülse während des Spanngangs frei mit dem Spannkonus drehen kann, eine starke Verspannung des Gewindes zwischen dem Spannkonus und der Spannhülse also vermieden wird.

Derartige Bohrfutter, die die Einspannung des Werkzeugschaftes nur durch Verdrehen des Spannkonus gegenüber dem Futterkörper ermöglichen und im Spanngang die drehende Mitnahme des Spannbolzens durch den Spannkonus mittels Reibungsschlusses über die Spannbacken erfordern, zeigen beim Schlagbohren mit hoher Schlagzahl und großer Belastung häufig den Nachteil, daß sich die Einspannung des Werkzeuges im Bohrfutter lockert oder löst. Das gilt insbesondere im

Hinblick auf das für den Schnellgang erforderliche probe Gewinde zwischen dem Spannkonus und der Spannhülse, das auch im gespannten Zustand des Spannfutters bei Belastungen, wie sie beim Schlagbohren auftreten, gegenseitige Verdrehungen zwischen dem Spannkonus und der Spannhülse im Sinne eines Lockerns der Einspannung nicht verhindern kann, zumal da bei dem bekannten Bohrfutter die Verspannung gerade dieses Gewindes im Verhältnis zur Einspannung des Werkzeuges gering bleiben soll. Darüber hinaus ist der für den Spanngang benötigte Kugelgewindegang nicht geeignet, den beim Schlagbohren auftretenden Beanspruchungen genügend lange standzuhalten.

Im übrigen ist es aus der US-PS 25 67 471 bei einem den Werkzeugschaft in einer zylindrischen Spannhülse aufnehmenden Spannfutter bekannt, die Spannhülse innerhalb eines am Futterkörper festen und in sich starren Futterringes so anzuordnen, daß zw'schen der Spannhülse und dem Futterring ein endseitig dicht abgeschlossener Ringraum entsteht, der mit axial im Futterring angeordneten Zylinderräumen verbunden ist, in welchen abgedichtet Zylinderkolben geführt sind, die mit ihrem aus dem Futterring herausragenden Ende gegen einen Spannring stoßen, der in einem Gewinde auf dem Futterring verdrehbar und dadurch auch axial verstellbar geführt ist. Der Ringraum ist bis in die Zylinderräume mit einer unter dem Druck der Zylinderkolben stehenden Druckflüssigkeit gefüllt, so daß durch Verdrehen des Spannringes über die damit verbundene Axialverstellung der Zylinderkolben die Spannhülse radial ge- oder entspannt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es unter Beibehaltung der Vorteile einer Schnellspannung mit geringem Drehmomentaufwand dennoch eine sehr feste und dauerhafte Einspannung des Werkzeuges im Bohrfutter auch unter den beim Schlagbohren auftretenden hohen Belastungen gewährleistet, daß also das Bohrfutter im Ergebnis schlagbohrsicher wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Spannkonus axial verschiebbar und undrehbar am Futterkörper geführt ist, daß die Spannhülse über ein zweites Gewinde und über die drehmomentabhängige Kupplung mit einem drehbar und axial verschiebbar am Futterkörper geführten Spannring im Eingriff steht, wobei die Kupplung beim Verdrehen des Spannringes die Spannhülse nur bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes mitnimmt, und daß der Spannring bei seiner Axialverstellung ein im Futterkörper vorgesehenes Druckpolster beaufschlagt, das zu den Spannbacken hin durch einen den Spannbolzen bildenden Kraftkolben abgeschlossen ist, wobei die Fläche, in der der Spannring das Druckpolster beaufschlagt, kleiner als die Querschnittsfläche des Kraftkolbens ist.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im wesentlichen darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Bohrfutter das Spannen und Lösen des Werkzeuges durch Verdrehen des Spannringes, nicht des Spannkonus erfolgt, wobei das den Spanngang bewirkende Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannring für den Schnellgang ohne Bedeutung ist, also bezüglich der Gewindesteigung so ausgelegt werden kann, daß ungewollte gegenseitige Verdrehungen im Sinne eines Lösens der Einspannung vermieden werden. Die beim Schlagbohren auftretenden Belastungsverhältnisse, insbesondere auch zwischen den Spannbacken, dem Spannkonus und dem Spannbolzen, können daher nicht zu einer Lockerung der Einspannung des Werkzeuges führen. Gleichzeitig ist am Druckpolster eine hohe Kraftübersetzung zwischen dem Spannring und dem auf die Spannbacken arbeitenden Kraftkolben möglich, so daß mit sehr geringen Drehmomenten am Spannring dennoch hohe Einspannkräfte am Werkzeug erzeugt wurden können, insbesondere dann, wenn das Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannring als Feingewinde ausgeführt wird. Trotzdem ist eine Schnellverstellung der Spannbacken möglich, nämlich über die vom Spannring mitgenommene und die Axialverstellung des Spannkonus bewirkende Spannhülse. Erst wenn die Spannbacken am Schaft des einzuspannenden Werkzeuges anliegen und daher keine weitere Verstellung des Spannkonus und damit der Spannhülse mehr möglich ist, führt die dann durch öffnen der Kupplung weiterhin mögliche Verdrehung des Spannringes zu dessen auch axialer Verstellung und als Folge davon zur Beaufschlagung des Druckpolsters und zur hydraulischen Spannung der Spannbacken durch den «.raftkolben.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Futterkörper einen durch den Kraftkolben dicht abgeschlossenen Zylinderraum mit einer das Druckpolster bildenden Hydraulikfüllung aufweist, der mit einem im Querschnitt kleineren, ebenfalls im Futterkörper angeordneten zweiten Zylinderraum in Verbindung steht, in dem ein axial aus dem Futterkörper gegen den Spannring vorstehender Kolben geführt ist.

Die drehmomentabhängige Kupplung kann als federbelastete Rastkupplung ausgebildet sein und dazu einerseits aus einem axial verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder stehenden Raststift und andererseits aus dem Raststift zugeordneten Rastaufnahmen bestehen. Die Vorspannung der Feder bestimmt dann diejenige Größe des Drehmomentes bei der die Kupplung ausrastet und oberhalb der somit keine Mitnahme der Spannhülse durch den Spannring mehr erfolgt.

Aus den schon erwähnten Gründen ist vorzugsweise das Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannring im Vergleich zu dem Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannkonus als Feingewinde ausgeführt.

Zweckmäßig sind beide Gewinde auf der Innenseite der Spannhülse vorgesehen. Der Spannring kann dann mit einem Kragen den vom Spannkonus abgewandten Rand der Spannhülse außen übergreifen, so daß der Spannring zur Durchführung des Spannvorganges gut zugänglich ist.

Im einzelnen kann der Futterkörper im Bereich des Spannringes im Durchmesser verkleinert sein und dadurch eine Ringschulter bilden, aus der der Kolben gegen den Spannring vorsteht.

Das erfindungsgemäße Bohrfutter ermöglicht im übrigen in einfacher Weise eine selbsttätige Nachspannung. Dazu ist es nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung lediglich erforderlich, den Kraftkolben als Ringkolben auszubilden, in dem abgedichtet ein in Richtung auf die Spannbacken am Ringkolben abgestützte·· Kernkolben geführt ist, wobei die Spannbacken nur am Ringkolben, nicht auch am Kernkolben abgestützt sind. Die axialen Bohrkräfte werden dann vom Schaft des im Bohrfutter eingespannten Werkzeuges auf den Kernkolben und von diesem unter Richtungsumkehr über das Druckpolster auf den

Ringkolben übertragen, der die Spannbacken um so fester in den Spannkonus drückt und dadurch die gewünschte Nachspannwirkung erzeugt.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch ein Bohrfutter nach der Erfindung, und zwar in der linken Hälfte in geschlossenem, in der rechten Hälfte in voll geöffnetem Zustand.

In der Zeichnung ist der Futterkörper mit 1, der als Innenkonus gestaltete Spannkonus mit 2 bezeichnet. Die Spannbacken tragen die Bezugsziffer 3. Der Spannkonus 1 ist axial zwischen zwei in der Zeichnung links und rechts wiedergegebenen Endlagen verstellbar, wobei sich die an einer Kegelfläche 4 des Spannkonus 2 anliegenden Spannbacken 3 entsprechend radial verstellen. Die Spannbacken 3 sind im übrigen in Richtung zum Futterkörper 1 hin abgestützt, ändern also bei der Axialverstellung des Spannkonus 2 nicht ihre axiale Lage. Zwischen den Spannbacken 3 sind Federn 5 eingesetzt, welche die Spannbacken 3 ständig nach außen gegen die Kegelfläche 4 des Spannkonus 2 drücken. Der Spannkonus 2 ist am Futterkörper 1 mittels einer Feder 6 axial verschiebbar, aber undrehbar geführt, die in eine zugeordnete Axialnut 7 an der Innenseite des Spannkonus 2 eingreift. Der Spannkonus 2 steht über ein Gewinde 8 mit einer drehbar, aber axial unverschiebbar am Futterkörper 1 gelagerten Spannhülse 9 im Eingriff. Diese Lagerung wird durch einen Außenbund 10 des Futterkörpers 1 bewirkt, der in eine Ringnut der Spannhülse 9 greift, die zwischen einem Innenbund 11 der Spannhülse und eines in die Spannhülse eingesprengten Sicherungsringes 12 gebildet ist. Die Spannhülse 9 steht über ein zweites Gewinde 13 und über eine allgemein mit 14 bezeichnete drehmomentabhängige Kupplung mit einem sowohl drehbar als auch axial verschiebbar am Futterkörper 1 geführten Spannring 15 in Eingriff. Diese Kupplung 14 ist so ausgelegt, daß sie beim Verdrehen des Spannringes 15 die Spannhülse 9 nur bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes mitnimmt, darüber aber ausrastet.

Die Spannbacken 3 sind axial an einem Kraftkolben 16 abgestützt, der axial verstellbar im Futterkörper 1 geführt ist und mit einem Kolbenring 18 einen Zylinderraum 17 abschließt, der eine ein Druckpolster bildende Hydraulikfüllung aufweist, für die im Futterkörper 1 ein Füllkanal 28 mit Verschlußschraube 29 vorgesehen ist. Der Zylinderraum 17 steht mit einem im Querschnitt kleineren, ebenfalls axial im Futterkörper 1 angeordneten zweiten Zylinderraum 19 in Verbindung, in dem ein axial aus dem Futterkörper 1 gegen den Spannring 15 vorstehender Kolben 20 mit Kolbendichtring 21 geführt ist. Bei seiner Axialverstellung drückt der Spannring 15 gegen diesen Kolben 20, beaufschlagt also über diesen Kolben 20 das von der Hydraulikfüllung gebildete Druckpolster in den Zylinderräumen 17 und 19. Dabei ergibt sich eine Kraftübersetzung im Verhältnis der Querschnittsfläche des Kraftkolbens 16 einerseits und der Fläche andererseits, in der der Spannring 15 auf das Druckpolster wirkt. Im Ausführungsbeispiel ist dieses Übersetzungsverhältnis somit durch das Verhältnis der Fläche des Kraftkolbens 16 zur Fläche des Kolbens 20 bestimmt.

Die drehmomentabhängige Kupplung 14 ist als federbelastete Rastkupplung ausgebildet. Sie besteht einerseits aus einem in der Wand der Spannhülse 9 axial verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder 22 stehenden Raststift 23 und andererseits aus dem Raststift 23 zugeordneten Rastaufnahmen 24 im Spannring 15, wobei mehrere solcher Rastaufnahmen 24 über den Umfang des Spannringes verteilt angeordnet sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Raststift 23 mit seiner Feder 22 im Spannring 15 und die Rastaufnahmen 24 in der Spannhülse 9 vorzusehen.

Das Gewinde 13 zwischen der Spannhülse 9 und dem

ίο Spannring 15 ist im Vergleich zu dem Gewinde 8 zwischen der Spannhülse 9 und dem Spannkonus 2 als Feingewinde ausgeführt, was eine sehr genaue dosierbare Einstellung der hydraulischen Spannkraft ermöglicht. Im übrigen sind beide Gewinde 8, 13 auf der Innenseite der Spannhülse 9 angeordnet. Der Spannring 15 übergreift mit einem Kragen 25 den vom Spannkonus 2 abgewandten, in der Zeichnung also oberen Rand der Spannhülse 9 an der Außenseite, so daß der Spannring 15 zur Durchführung des Spannvorganges gut zugang-Hch ist. Der Futterkörper 1 ist im Bereich des Spannringes 15 im Durchmesser verkleinert und bildel dadurch eine Ringschulter 26, aus der der Kolben 20 hervorsteht. Im Ausführungsbeispiel bildet diese Ringschulter 26 zugleich die Anlage für die Ringscheibe 12.

Der Kraftkolben 16 besteht aus einem Ringkolber 166, in dem abgedichtet ein Kernkolben 16a geführt ist der in Richtung auf die Spannbacken 3 bei 27 am Ringkolben abgestützt ist. Die Spannbacken 3 sind nur am Ringkolben i6b, nicht aber auch am Kernkolben 16i abgestützt.

Wird zum Zwecke der Einspannung der Spannring 15 verdreht, so nimmt er zunächst über die Rastkupplung

14 die Spannhülse 9 mit, so daß zwischen dem Spannring

15 und der Spannhülse 9 keine Relativdrehung stattfindet, der Spannring 15 also auch im Gewinde 13 an der Spannhülse 9 keine Axialverstellung erfährt. Da; hat zur Folge, daß auch der Kolben 20 und dei Kraftkolben 16 keine Axialverstellungen erfahren. Die Verdrehung der Spannhülse 9 bewirkt über das Gewinde 8 eine Axialverstellung des Spannkonus 2 mil dem Ergebnis, daß die Spannbacken 3 radial verstellt werden. Diese Verstellung ist so lange möglich, bis die Spannbacken 3 am Schaft des in der Zeichnung nicht dargestellten einzuspannenden Werkzeuges anliegen Eine weitere Axialverstellung des Spannkonus 2 unc eine weitere Drehung der Spannhülse 9 sind danr ausgeschlossen, so daß bei weiterem Drehen de; Spannringes 15 die Kupplung 14 ausrastet. Diese weitere Verdrehung des Spannringes bewirkt nun, di

so die Spannhülse 9 stillsteht, im Gewinde 13 zugleich eine Axialverschiebung des Spannringes mit einer entspre· chenden Axialverschiebung des Kolbens 20. Das führi zu einer Druckbeaufschlagung der Hydraulikfüllung unc einer entsprechenden Axialverstellung des Kraftkolbens 16 gegen die Spannbacken 3 bei durch die Hydraulikfüllung ausgeübter hoher Spannkraft. Treter während des Betriebes am Werkzeug hohe axial« Kräfte auf, so werden diese vom Werkzeugschaft au den Kernkolben 16a übertragen, der somit zusätzlich

bo das Druckpolster beaufschlagt. Das Druckpolster gib diese Beaufschlagung in umgekehrter Richtung und mi einer durch das Flächenverhältnis von Kern- unc Ringkolben bestimmten Kraftübersetzung an der Ringkolben Ι6ύ weiter, der dadurch die Spannbacken 1

<>5 ständig unter der Wirkung der axialen Bohrkräfu nachspannt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrfutter mit einem Futterkörper, einer am Futterkörper drehbar und axial unverschiebbar gelagerten Spannhülse, einem über ein Gewinde mit der Spannhülse im Eingriff stehenden Spannkonus, und mit durch Axialverstellung des Spannkonus radial verstellbaren Spannbacken, die radial an der Kegelfläche des Spannkonus anliegen und axial in Richtung zum Futterkörper hin an einem axial im Futterkörper verstellbaren Spannbolzen abgestützt sind, wobei die Spannhülse eine drehmomentabhängige Kupplung aufweist, die eingekuppelt durch Verstellen des Spannkonus einen Schnellgang, ausgekuppelt durch Verstellen des Spannbolzens einen Spanngang für die Spannbackenbewegung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkonus (2) axial verschiebbar und undrehbar am Futterkörper (1) geführt ist, daß die Spannhülse (9) über ein zweites Gewinde (13) und über die drehmomentabhängige Kupplung (14) mit einem drehbar und axial verschiebbar am Futterkörper (1) geführten Spannring (15) im Eingriff steht, wobei die Kupplung (14) beim Verdrehen des Spannringes (15) die Spannhülse (9) nur bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes mitnimmt, und daß der Spannring (15) bei seiner Axialverstellung ein im Futterkörper (1) vorgesehenes Druckpolster beaufschlagt, das zu den Spannbacken (3) hin durch einen den Spannbolzen bildenden Kraftkolben (16) abgeschlossen ist, wobei die Fläche, in der der Spannring (15) das Druckpolster beaufschlagt, kleiner als die Querschnittsfläche des Kraftkolbens (16) ist.

2. Bohrfutter nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (1) einen durch den Kraftkolben (16) dicht abgeschlossenen Zylinderraum (17) mit einer das Druckpolster bildenden Hydraulikfüllung aufweist, der mit einem im Querschnitt kleineren, ebenfalls axial im Futterkörper (1) angeordneten zweiten Zylinderraum (19) in Verbindung steht, in dem ein axial aus dem Futterkörper (1) gegen den Spannring (13) vorstehender Kolben (20) geführt ist.

3. Bohrfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentabhängige Kupplung (14) als federbelastete Rastkupplung ausgebildet ist und einerseits aus einem axial verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder (22) stehenden Raststift (23) und andererseits aus dem Raststift zugeordneten Rastaufnahmen (24) besteht.

4. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (13) zwischen der Spannhülse (9) und dem Spannring (15) im Vergleich zu dem Gewinde (8) zwischen der Spannhülse (9) und dem Spannkonus (2) als Feingewinde ausgeführt ist.

5. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewinde (8,13) auf der Innenseite der Spannhülse (9) vorgesehen sind.

6. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (15) mit einem Kragen (25) den vom Spannkonus (2) abgewandten Rand der Spannhülse (9) außen übergreift.

7. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (1)

im Bereich des Spannringes (15) im Durchmesser verkleinert ist und dadurch eine Ringschulter (26) bildet, aus der der Kolben (20) hervorsteht

8. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkolben (16) aus einem Ringkolben (t6b) besteht, in dem abgedichtet ein in Richtung auf die Spannbacken (3) am Ringkolben (16b) abgestützter Kernkolben (16a) geführt ist, und daß die Spannbacken (3) nur am Ringkolben (16Z^ abgestützt sind.