DE2822553A1

DE2822553A1 - Motor-schnellspannfutter fuer werkzeuge mit zylindrischem spannansatz

Info

Publication number: DE2822553A1
Application number: DE19782822553
Authority: DE
Inventors: Richard Leonard Benson; Horace Earl Hill; Mark Stanley Soderberg
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1978-12-07
Also published as: JPS549074A; IL54753A0; SE7805757L; IL54753A; AU3630678A; GB1603885A; FR2391800B1; NL7805565A; CA1091064A; FR2391800A1

Description

B 1198

The Boeing Company, Seatle, Washington, 98124» V.St₀A.

Motor-Schnellspannfutter für Werkzeuge mit zylindrischem Spannansatz

Die vorliegende Erfindung betrifft Spannfutter zur Halterung von Werkzeugen und insbesondere Putter für Werkzeuge mit einem Spannansatz wie bspw. Bohrer_o

Gradlinige Putter und Spannansätze sind aus dem Stand der Technik bekannt und stehen der vorliegenden Erfindung gegenüber, bei der drei Kugeln und sechs Raststellen im Spannansatz ver-

o wendet werden, so daß bis zum Eingriff im Mittel nur um 3o gedreht zu werden brauchte Im -Stand der Technik sind eine oder zwei Kugeln mit einer entsprechenden Anzahl von Raststellen vorgesehen, so daß 18o° oder 36o° bis zum Eingriff gedreht werden muß. Weiterhin verwendet die vorliegende Erfindung im Gegensatz zum Stand der Technik kugelig gestaltete Vertiefungen mit geringerem freien Winkelspiel anstelle von Vertiefungen wie im letzteren Stand der Technik, die langgestreckt und daher schwieriger herzustellen sind. Fach einer ersten Ausführungsform wird ein Kragen im Putter in der Bohrrichtung angehoben,

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so daß der Bohrer nicht ausrückt, wenn der Kragen auf das Werkstück aufstößt, wohingegen der Kragen in dem bekannten Futter in der entgegengesetzten Ricntun^ sich bewegt. Der Spannansatz nach der vorliegenden Erfindung ist ein billiger j Wegwerfteil des Werkzeugs (bspw. des Bohrers), während der be- ; kannte Ansatz eine Kegelbohrung enthält, daher teuerer ist und dem Bohrer zeitweilig hinzugefügt wird. Die vorliegende Futterkonfiguration ist mit einem Gewinde zum Einsatz in Handxnotoren versehen, während das bekannte Futter einen Morsekegel aufweist, der nur für groide ortsfeste Maschinen geeignet ist.

In einem weiteren Beispiel des Standes der Technik zum Gegenstand der Spannfutter und -ansätze sind ein konischer - im Gegensatz zum hier vorliegenden zylindrischen - Spannansatz und weiterhin einen Bohrer mit einem einteilig mit diesem ausgebildeten Spannteil verwendet. Dieser konische Spannansatz wird auf das Bohrwerkzeug aufgeschraubt und enthält auch gewinkelte langgestreckte Vertiefungen, die sich in der Bohrmaschine versperren, so daß eine Anfangsdrehung erforderlich ist, bis die Sperrung erfolgt und die Bohrer weiter gedrehte werden muß, um herausgenommen werden zu können. Entsprechend der im folgenden beschriebenen Ausführungsform ist der Anschlag für den Kragen im Futter vorgesehen und Kugelentlastungen werden für die Schrittschaltung verwendet, wobei der vorliegende Kragen auch als Federhalter dient, so daß nur ein Stift sämtliche Funktionen erfüllen kann. Das mit dem letzt-

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ι erwähnten Beispiel des Standes der Technik verwendete Futter ] ist im Vergleich zu dem Futter nach einer Ausführungsform ; der Erfindung wesentlich komplizierter, da zwei Anschläge im Kragen erforderlich sind, um die Drehung zu stoppen, sowie j zwei getrennte Anschläge für die Feder. Im Gegensatz zu der ;

j Dehnungsfeder nach dem Stand der Technik wird in einer unten !

beschriebenen Ausführungsform im Futter eine einfach aufge- j

wickelte Feder verwendet. !

Die vorliegende Erfindung schafft also ein Werkzeug zur Verwendung in einem Spannfutter mit einer Sperreinrichtung einschließlich einer Vielzahl von Kugeln zum Befestigen des Werkzeugs, das ein langgestrecktes zylindrisches geformtes Körperelement aufweist. Das Werkzeug hat an einem ersten Ende eine Arbeitsfläche und am anderen Ende des langgestreckten zylindrisch gestalteten Körperelements einen Spannansatz, dessen Durchmesser größer als der erste Endteil des langgestreckten zylindrisch geformten Körperteils ist, wobei der Spannansatz eine geschrägte Endfläche, die der Arbeitsfläche am ersten Ende des langgestreckten zylindrisch geformten Körperteils zugesandt ist, sowie eine Vielzahl von kugelig gestalteten Vertiefungen aufweist, die in gleichen Winkelabständen um die Mittelachse des Werkzeuges auf der Außenfläche des Adapterteils verteilt sind. Weiterhin hat der Spannansatz eine Umfangsvertiefung, die die Vielzahl von kugelig gestalteten Vertiefungen umgibt, die in gleichen Winkelabständen um die Mittenachse

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j des Werkzeuges auf der Außenfläche des Spannansatzes verteilt sind β

Die Erfindung soll nun gemeinsam mit ihren Zielen und Merkmalen unter Bezug auf die "beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines tragbaren Handmotors mit einer mit der Zentralachse des Motors ko- ! axialen Spindel und einem Futter mit einem axial unter Federdruck stehendem Kragen und einem Werkzeug, dessen Spannansatz koaxial im Futter angeordnet ist;

Fig_o 2 ist ein Vertikallängsschnitt des Futters und Werkzeugs der Figo 1;

Fig. 5 ist ein Schnitt durch das Futter und Werkzeug auf der Linie 3-3 der Fig. 2 und zeigt dessen Spannansatz;

Fig. 4 ist ein der Fig. 2 entsprechender Schnitt des Futters und des Spannansatzes des Werkzeugs und zeigt den Spannansatz, wie er gerade aus dem Futter entfernt wird;

Fig. 5 ist ein Schnitt auf der Linie 5-5 der Fig. 4 und zeigt die Kugelelemente des Futters der Fig. 1 bis 4 im gelösten Zustand;

Fig. 6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die weitere Einzelheiten des Futters und Werkzeugs mit dem Spannansatz nach Fig. 1 zeigt;

Fig. 7 ist eine Perspektivdarstellung eines Handmotors mit

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einer Spindel, die gegenüber der Zentralachse des Motors !

j um 9o° abgewinkelt ist, sowie eines Futters mit einem ι

\ ι

federbelasteten Drehkragen und einem Werkzeug mit einem j

ί

ί Spannansatz, der koaxial im Futter sitzt; :

. Fig.8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Werk- i zeugs und Futters der Fig. 7;

Fig.9 ist ein Vertikalschnit't des Futters und des Spannansatzes des Werkzeugs nach Fig. 7;

Fig.io ist ein Schnitt auf der Linie 4-4 der Fig. 9 und zeigt das Futter und den Spannansatz;

' Fig.11 ist ein Schnitt ähnlich der Fig_o 9 und zeigt den Spannansatz, wie er gerade aus dem Futter herausgezogen wird;

Fig.12 ist eine Schnittdarstellung des Futters und des Spannansatzes der Fig. 11 auf der Linie 6-6.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Handmotor 1o mit einem Futter 12 versehen, das ein Werkzeug, d.h. einen Bohrer 14 aufnehmen und antreiben soll, der einen konzentrisch im Futter 12 befindlichen Spannansatz 16 aufweist,, Die Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt durch das Futter 12 und das Werkzeug 14 der Fig. 1 und zeigt ausführlicher die Teile des vorliegenden Systems. Das Futter 12 weist einen allgemein zylindrisch gestalteten Körper 18 auf, dessen ersten Endteil 2o hohl ist» Der konzentrisch liegende hohle Endteil 2o enthält ein Innengewinde, das die entsprechend mit einem Außengewinde versehene Spindel 22 des Motors 1o aufnimmt.

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-Ιοί Der hohle erste Endteil 2o ist konzentrisch mit dem hohlen j Endteil 24 am anderen Knie des zylindriscn geformten i^örperj elements 18 des Futters 12 ausgebildet, das den Spannansatz I des Werkzeugs 14 aufnimmt und damit die Auslaufneigung des ; Bohrers 14 gering hält. Die Konfiguration des Werkzeugs 14 ; ist ausführlicher unten unter .Bezug auf die Pig. 6 erläutert» I Der zylindrisch gestaltete Spannansatz 26 weist sechs kugelig ! gestaltete Vertiefungen 28 auf, die in gleichen Winkelabständen ι um die Mibtelachse des Werkzeugs auf der Außenfläche des Spann-I ansatzes 26 verteilt sind. Außerdem werden drei Kugeln 3o j (vergl. auch Figo 3) vom Spannkragen 32 gesteuert in den Yer-

! tiefungen 28 (vergl. Fig. 2) versperrt, damit das Werkzeug

j in der Arbeitslage gehalten wird, oder aus den Vertiefungen 2Ö herausgezogen (vergl„ Figo 4), damit das Werkzeug 14 sich ausziehen läßt.

In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 5' sind die Kugeln 3o gelöst, damit der Spannansatz 26 des Werkzeugs 14 entfernt werden kann, indem man den federbelasteten Spannkragen 32 des Futters 12 anhebt, so daß die Kugeln 3o sich radial auswärts ; (bezüglich der Zentralachse des Futters 12) in die Vertiefungen ! 4o in der Innenfläche des Spannkragens 32 eintreten können, die an die radial verlaufenden Schultern 42 angrenzen, mit denen die Kugeln 3o in den Vertiefungen 28 versperrt werden,, Gibt man den Kragen 32 frei, drückt das in Axialrichtung eine Vorspannung aufbringende, wendelförmig gewickelte Federelement 44,

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das in der Sollage durcia den Haltering 47 festgelegt ist, den Kragen 32 abwärts, wenn die Vertiefungen Zo im Spannansatz 26 !

mit den üugeln 3o des Futters 12 ausgerichtet sind, so daß die ^:

Kugeln 3o in den Vertiefungen 26 aes Spannansatzes 26 festge- !

halten werden, aus der-Fi^. 4 ist zu ersehen, daß aer Kragen 32 ;

hinter das Ende des Werkzeugs 14 zum Werkstück hin bewegt '

werden inuß, damit das Werkzeug herausgezogen werden kann. Auf ,

diese Weise ist verhindert, datf das werkzeug sich versehentlich I löst, wenn eine Berührung mit dem Werkstück stattfindet.

Wird der Spannansatz 26 durch Einsetzen in das Futter 12 im \ Körper 18 in die Arbeitslage gebracht, bestimmt der Anschlag- I stift 52 die Einsetztiefe. Der Spannansatz 26 ist aus gehärte- } tem Stahl (bspw. Stahl 1o2o einsatzgehärtet, 1o95 durchgehärtet) hergestellt, um die Ausbildung von Eindrücken an den Vertiefungen 2.6 zu verhindern und auch um Beschädigungen der Außenfläche zu- vermeiden, die beim Handhaben oder bei der Lagerung auftreten können,, Zwischen der Außenfläche des Ansatzes 26 und der Innenfläche der Bohrung 24 ist ein Gleitsitz vorgesehen, d.h„ bspwo ein Spiel von 12,7 bis 38,1 ,um (o,ooo5 bis o,oo15 in.) zwischen diesen Flächen. Der zylindrisch gestaltete Körper 18 ist auf der Außenfläche 56 gerändelte Die Rauhigkeit reicht aus, daß der Körper 1d mit der Hand gedreht werden kann, um das Werkzeug 14 freizugeben, wenn es im Werkstück festsitzt. Der Kragen 32 ist ebenfalls hinter dem Werkstück auf der Außenfläche gerändelt (bei 27). Der Kragen ist aber im vordersten

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Bereich glatt gelassen, um Schäden am Werkstück zu vermeiden, die auftreten können, wenn der Kragen das Werkstück "berührte Die Fig. 6 zeigt das Futter 12 und das Werkzeug 14 mit dem ' Spannansatz 26 in einer Explosionsdarstellung, wobei der Spannansatz 2·6 an der Stirnfläche 58 geschrägt ist, um Schaden am Werkstück bei versehentlicher Berührung zu vermeiden,, Eine Umfangsnut 67 ist im Spannansatz 26 vorgesehen und umgibt die j Vertiefungen 28; sie nimmt Bearbeitungsrückstände auf und erlaubt eine gewisse Verformung der Vertiefungen, ohne dabei ein ' Einsetzen in das Futter unmöglich zu machen.

Montage und Entfernung des Spannansatzes 26 erfolgen auf folgen-^j de Weise: Man ergreift den Kragen 32 an der Rändelung 56 und hebt ihn an, so. daß die drei Kugeln 3o sich aus den Rastvertiefungen 28 im Ansatz lösen und radial auswärts in die Vertiefung 4-O im Kragen gleiten können. Das Werkzeug 14 und der Ansatz 26 lassen sich nun frei herausziehen,, Beim Einsetzen schiebt man den Ansatz 26 bei noch angehobenem Kragen 32 in die Bohrung 24» bis der Ansatz auf den Tiefenanschlagstift 52 aufschlägt. Dann gibt man den Kragen 32 frei, so daß die Feder 44 automatisch den Kragen 32 schließt und die Kugeln 3o zwischen der Fläche 42 und den Rastvertiefungen 28 bei einer Drehung des Ansatzes 26 einfängt, um die Vertiefungen 28 mit den Kugellöchern 8o auszurichten»

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. . - 13 - j

j -- j

' Die Pig. 7 zeigt anstelle des gradlinig antreibenden Motors 1o : der Fig. 1 einen Motor 11o mit Winkelkopf, an dem ein Putter 112; mit einem drehbaren und mit einer Feder vorgespannten Kragen 212 ι

' (vergl. Fig. 9 und 11) das Werkzeug 14 antreibt, d„h. einen !

r I

j Bohrer mit einem Spannansatz 16 der gleichen Art, wie unter ^: : Beziehung auf die vorgehende Beschreibung gezeigt ist; es sind I

I i

; hier die gleichen Bezugszeichen verwendet und auf obige Be- ; Schreibung kann zum besseren Verständnis Bezug genommen werden= _; Das Futter 112, das ausführlicher im Querschnitt in denFig- 9 • und 11 gezeigt ist, weist einen mit einem Gewinde versehenen ■ ersten Endteil 12ο auf, der die Spindel 122 des Winkelkopfes 1o

; aufnimmt. Der erste Endteil 1 2o verläuft konzentrisch mit der

!Bohrung 126 im anderen Ende des Körpers 118, die im G-leitsitz

j den Spannansatz 26 des Werkzeugs 14 aufnimmt, so daß die Aus- : laufneigung des Werkzeugs 14 verringert ist„ Im "Vergleich der

Γ Fig. 9 und 11 mit den oben erläuterten Fig. 2 und 4 ist zu i

j ersehen, daß hier ebenfalls drei Kugeln 5ο im Futter 112 eingesetzt sind wie im Futter 12 und daß die Kugeln 3o ebenfalls in i sechs kugelig geformten Vertiefungen 28 sitzen, um das Werkzeug

! 14 anzutreiben, obgleich hier der Antrieb durch das Futter 112 auf andere Weise erfolgt. Das Futter 112 verwendet ein drehbares, mit einer Feder vorgespanntes Kragenelement 212, das durch eine aus einer einzigen Windung bestehenden Feder 144 vorgespannt ist und das Herausnehmen oder Einsetzen des Spannansatzes 26 des Werkzeugs 14 mit einer Drehung erlaubt. Die erwähnte Drehung des Kragens 212 erlaubt den Kugeln 3o, in

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j Radialdichtung (bezüglich der Zentral ach se aes Ansatzes) in

j die "Vertiefungen 2o6 auszurücken,, wird aer irai-en 212 freige-

j geben, führt die gespannte Feder 144 (vergl. Fig. 1o) den

Kragen 212 gegen den festen Anscnlag 228 zurück, der in den ^: Körper 118 eingepreßt ist, so daß die Kugeln ?o zwischen den : Vertiefungen 28 und den vorstehenden Bereichen 15o festgehalten werden.

Der Kragen 212 des Futters 112 wird in Richtung der Drehung des Werkzeugs I4 gedreht, um den Spannansatz 26 herauszunehmen au können, so dai3 das Werkzeug sich nicht versehentlich lösen kann, wenn der Spannansatz auf das Werkstück aufsetzt. Der Anschlag 22ö, auf den der Kragen 212 aufsitzt, bildet weiterhin eine Halterung für ein Ende der Feder II4 (vergl. Fig. 1o), \ während das andere Ende der Feder 114 in eine der Aussparungen 2o6. im Körper 118 eingehakt ist. Ein Überziehen der Aufziehfeder 114 ist nicht möglich, da die Vertiefung 2o6 im Kragen den Anschlag 228 erreicht, bevor die Feder II4 überspannt ist. Der Kragen 212 ist mit einem Gleitsitz auf dem Körper 118 des Futters angeordnet und wird mit dem Ring 24o auf ihm festgehaltene

Es wird weiterhin darauf verwiesen, daß, wenn man den Kragen 212> in Richtung der Bohrerdrehung dreht, die Feder 114 zwischen dem Stift 228 und der Vertiefung 151 gespannt wird, so daß die Kugeln 5o aus den Vertiefungen 28 im Spannansatz in die Ver-

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tiefungen 2o6 fallen können. Setzt man den Spannansatz 26 bei gedrehtem Kragen 212 ein, schiebt man den Ansatz einfach in die Bohrung 126, bis der .Boden erreicht ist. Beim Freigeben des Kragens 212 schnappt er automatisch zum festliegenden Stift 228, wenn die Vertiefungen 2β mit den Kugellöchern βο ausgerichtet sind, so daß ein zwangsweiser Eingriff bei zwischen den Vertiefungen 2ö und den Flächen 1^o eingefangenen Kugeln erfolgt ο

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Claims

Patentansprüche

1 ο Werkzeug zum Einsatz in ein Spannfutter mit einer Sperreinrichtung, in. der eine Vielzahl von Kugeln das Werkzeug fest-

·- legt, gekennzeichnet durch einen langgestreckten zylindrischen ; Körper, wobei das Werkzeug an einem ersten Ende eine Arbeits-S fläche und am anderen Ende des langgestreckten zylindrischen

j Körpers einen Spannansatz aufweist, dessen Durchmesser größer als der des ersten Endteils des langgestreckten zylindrischen

j Körpers ist und dessen der Arbeitsfläche am ersten Ende des langgestreckten zylindrischen Körpers zugewandte Stirnfläche geschrägt ist, wobei der Spannansatz weiterhin mit einer Vielzahl von kugeligen Vertiefungen, die in gleichen Winkelabständen um die Zentralachse des Werkzeuges um die Außenfläche des Ansatzes verteilt sind, sowie eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung aufweist, die die Vielzahl kugelig geformter Vertiefungen umgibt, die in gleichen Winkelabständen um die Zentralachse des Werkzeuges auf der Außenfläche des Spannansatzes verteilt sind,,

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2. werkzeug zur Verwendung in einem Spannfutter, in dem drei ; kugelförmige Sperrelernente betrieblich in den werkzeu^schaft ι eingreifen können, um des Werkzeug und das Futter miteinander gegen Relativdrehung und -bewegung zu versperren, dadurch gekennzeichnet, dai3 der Schaft des Werkzeugs einen zylindrischen ' Spannansatz mit sechs kugelförmigen Vertiefungen aufweist, die in gleichen Winkelabständen um die Zentralachse des Werkzeuges herum auf der Außenfläche des zylindrischen Spannansatzes ver-' teilt sind, so daß eine Drehung von weniger als 6o° erforder- : lieh ist, damit das Futter das Werkzeug ergreift, wobei der ; zylindrische Spannansatz weiterhin eine in Umfangsrichtung ver-

j laufende Vertiefung aufweist, die die sechs kugelförmigen j Vertiefungen umgibt.

ΐ 5. Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch ein Werkzeug mit

j einem zylindrisch geformten Spannansatz,. ein das Werkzeug haltendes Putter mit einem allgemein zylindrischen Körper, der einen hohlen ersten Endteil mit einem Innengewinde auf der Innenfläche, der die mit einem passenden Gewinde versehene Spindel eines tragbaren Motors aufnimmt, und einen hohlen zweiten Endteil aufweist, der konzentrisch zum ersten hohlen Endteil liegt und den zylindrischen Spannansatz im Gleitsitz aufnehmen kann, wobei der zylindrische Spannansatz eine Anordnung aus sechs kugelig geformten Vertiefungen enthält, die in Umfangsrichtung in der Außenfläche des zylindrischen

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Spannansatzes angeordnet sind, und das das Werkzeug halternde butter weiterhin drei Kugelelemente sowie einen mit einer Feder axial vorbelasteten Kragen aufweist, der angehoben werden kann, damit die drei Kugelelemente radial auswärts in Ausnehmungen im Kragen gleiten können, so daß sie sich die drei Kugeln aus den kugeligen Vertiefungen lösen, und wobei der | durch eine Feder in Axialrichtung vorbelastete Kragen weiter-

hin freigegeben werden kann, um die drei Kugeln zwischen einem ; Innenflächenteil des Kragens und den kugeligen Vertiefungen ι

festzuhalten. '

4. Werkzeugmaschine, gekennzeichnet durch ein Werkzeug mit einem zylindrischen Spannansatz, einem das Werkzeug halternden 2"utter mit einem allgemein zylindrischen. Körper mit einem ersten Endteil, der mit einem tragbaren Motor gekoppelt werden kann, und einem hohlen zweiten Endteil, der den zylindrischen Spannansatz im Gleitsitz aufnehmen kann, wobei der zylindrische Spannansatz des Werkzeugs eine Anordnung aus sechs kugeligen Vertiefungen, die in Umfangsrichtung in der Außenfläche des zylindrischen Spannansatzes verteilt sind, und das das Werkzeug halternde Futter drei Kugelelemente sowie einen drehbaren, mit einer Feder vorgespannten Kragen aufweist, der in Richtung der Werkzeugdrehung gedreht werden kann, so daß die drei Kugelelernente sich aus den kugeligen Vertiefungen lösen können, wobei der drehbare, unter Federspannung stehende Kragen weiter-

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Mn freigegeben werden kann, um die drei Kugelelemente zwischen

einer angehobenen Innenfläche des Futters und den kugeligen

j Vertiefungen festzulegen.

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