DE2902919A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufspannen von werkzeugen, werkstuecken u.dgl. auf eine drehbare spindel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum aufspannen von werkzeugen, werkstuecken u.dgl. auf eine drehbare spindel

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DE2902919A1 DE19792902919 DE2902919A DE2902919A1 DE 2902919 A1 DE2902919 A1 DE 2902919A1 DE 19792902919 DE19792902919 DE 19792902919 DE 2902919 A DE2902919 A DE 2902919A DE 2902919 A1 DE2902919 A1 DE 2902919A1
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Description

290291 5
CW 1^ CEJ
Förenade Fabriksverken, 631 87 Eskilstuna/Schweden
Verfahren und Yo3yich.ttmg_gam. Aufspannen top. Werkzeit·- gen, Werkstücken und dergleichen auf eine drehbare
Spindel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspannen von Werkzeugen, Werkstücken und. dergleichen auf eine Spindel, vorzugsweise auf eine drehbare Spindel, Die Erfindung ist sowohl für eine oretsfeste lagerung als auch für eine drehbare Lagerung der Werkzeuge, Werkstücke und dergleichen brauchbar, aus Gründen der Einfachheit wird die Erfindung aber nachstehend im Zusammenhang mit der Aufspannung eines drehbaren Werkzeugs beschrieben·
Bei vielen Arten von drehbaren Werkzeugen muß eine sehr hohe Präzision in der Lagerung oder im Aufspannen und in der folgenden Drehung der rotierenden Werkzeuge erreicht werden, und zwar ohne Terziehen oder Vibrationen, die von dem nicht genauen Zentrieren der Werkzeuge herrühren· Das wird besonders im Falle hoehtourigeri Werkzeuge angestrebt, beispielsweise bei Eräswerkzemgeii in Holzbearbeitungsmaschinen usw·
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Wa/!Bi - 6. -
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Es ist schon vorgesehlagen wordea, "Werkzeuge mittels Verbindungsbuchsen zu lagern, die hydraulisch drehbar sind, um sich radial nach innen und nach außen auszudehnen« Diese Buchsen haben jedoch bestimmte Beschränkungen» Sine schon bekannte Ausführung einer Buchse ist fest mit dem fräswerkzeug verbunden, allgemein mittels eines aufgeschrumpften Reifens, diese Arbeit bringt aber sowohl Lagerprobleme als auch Demontageprobleme mit sieh, besonders dann, wenn das Werkzeug ausgewechselt werden muß, geschliffen werden muß usw. Ein anderes Problem bei bekannten Buchsen besteht darin, daß sie überhaupt nieht oder nur mit großen Schwierigkeiten für axial lange Fräswerkzeuge oder zur Lagerung von mehreren Werkzeugen in einer Flucht miteinander auf derselben Spindel verwendet werden können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein ■Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspannen von Werkzeugen, Werkstücken und dergleichen auf eine Spindel, vorzugsweise eine drehbare Spindel, zu schaffen, mittels dessen bzw· derer die Werkzeuge mit großer Genauigkeit sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gelagert werden können, bei dem bzw· der es möglich ist, selbst lange Werkzeuge oder mehrere Werkzeuge in einer Flucht zueinander auf dieselbe Buchse und dieselbe drehbare Spindel aufzuspannen, und bei dem bzw. der die Buchse zusammen mit den aufgespannten Werkzeugen einfach von der Spindel gelöst werden kann und bei dem bzw· der die Werkzeuge in gleicher Weise einfach von der Buchse und der Spindel gelöst werden können, falls erwünscht«
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Spannbuchse in der Form einer doppeltwandigen Hülse, die an beiden Enden geschlossen ist und mindestens eine innere, sehr dünne Ausnehmung und einen feststehenden Bund an einem Ende hat, gegen den die Werkzeuge bewegbar und spannbar sind, wobei die Hülse aat gegenüber-
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liegenden Eade mit Mitteln zwo. axialen Spannen der Werkzeuge gegen den feststellenden Band versehen ist« Irgendwo, vorzugsweise am feststellenden Bund, ist die Hülse mit Mitteln zum Einleiten eines Druckmittels wie Öl, JPett oder dergleichen in die dünne Ausnehmung zwischen den beiden Wänden der Hülse versehen, und sie ist außerdem mit Mitteln zum lösen des Drucks in der Hülsenausnehmung ver-3eheno
Das Verfahren nach der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug oder mehrere Werkzeuge oder dergleichen, das oder die mit einem geeigneten Sitz in "bezug auf das Außenmaß der Hülse versehen ist bzw. sind, auf der Hülse sitzt bzw. sitzen, fiäittel zur Sicherung am äußeren Ende der Hülse sitzen und so festgezogen werden, daß das Werkzeug oder die Werkzeuge gegen den feststehenden Bund der Hülse gespannt werden, die Hülse zusammen mit den darauf sitzenden Werkzeugen auf eine drehbare Spindel gesetzt wird, ein Druckmittel in die Ausnehmung zwischen den beiden Wänden der Hülse gepreßt wird, derart, daß diese Wände einem radial nach außen und radial nach innen gerichteten Druck ausgesetzt werden und dadurch die Hülse, die drehbare Spindel und das Werkzeug oder die Werkzeuge als feste Teile miteinander verbunden werden, die einfaeh getrennt werden können.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 ein Schaubild einer Spannbuchse nach der Erfindung, Pig. 2 ein Schaubild in anderer Sicht einer Spannbuohse nach der Erfindung,
Pig. 3 ein axialer Schnitt durch eine Spannbuchse nach der Erfindung, die auf einer drehbaren Spindel sitzt und ihrerseits zwei rotierende Werkzeuge
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trägt,
Pig. 4 eine entsprechende Darstellung einer Alternativausführung der Erfindung und
Pig. 5 ein Spezialverwendungsgebiet für die Erfindung.
Die Spannbuchse nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer doppeltwandigen Hülse 1, die an beiden Enden geschlossen ist und die eine Außenwand 2 und eine Innenwand 3 und eine sehr schmale Ausnehmung 4 dazwischen aufweist, die durch das Einleiten eines Druckmittels wie Öl, Pett oder dergleichen unter Druck druckbeaufschlagbar ist. An einem Ende hat die doppeltwandige Hülse einen feststehenden, radial nach außen gerichteten Bund 5, gegen den sieh das Werkzeug, das Werkstück oder dergleichen legen kann und gespannt wird. Am gegenüberliegenden Ende ist die Hülse mit Mitteln zum axialen Spannen des Werkzeugs, des Werkstücks oder dergleichen gegen den feststehenden Bund versehen. Diese Mittel können beispielsweise eine Mutter 6 sein, die auf die Hülse auf Außengewinde 7 der Außenwand aufgeschraubt ist, und die Mutter ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei axialen G-ewindelöchern 8 für das Einschrauben von Druckschrauben 9 versehen, mittels derer das Werkzeug, das Werkstück oder dergleichen gegen den feststehenden Bund gespannt werden kann, ehe die Spannbuohse anter Druck gesetzt wird. In diesem Pail kann die Mutter 6 relativ leicht festgezeogen werden, ohne daß Spezialwerkzeuge benutzt werden, und die axiale Hauptdruckbelastung wird von den Druckschrauben 9 aufgebracht. Es sind drei Druckschrauben vorgesehen, die um den Umfang der Mutter 6 herum gleichmäßig verteilt sind.
Wie aus Pig. 3 hervorgeht, ist es möglich, mehrere Werkzeuge auf ein und dieselbe Buchse zur gemeinsamen Drehung auf einer drehbaren Spindel 10 aufzusapnnen oder zu lagern, und in Pig. 2 ist dargestellt, wie zwei verschiedene Werkzeuge 11 und 12 wie Präswerkzeuge im axialen Abstand von-
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einander auf der doppeltwandigen Hülse gelagert sind· Um für eine genaue Distanz zwischen den Werkzeugen 11 und und gegebenenfalls auch zwischen dem Bund 5 und den Werkzeugen 11 und 12 zu sorgen, sind Distanzhülsen 13 und zwischen den Bund 5 und die Werkzeuge 11 und 12 eingesetzt, und um eine geeignete Spanndistanz für die Mutter 6 und die Druckschrauben 9 zu erhalten, ist eine weitere Distanzhülse 15 außerhalb der Werkzeuge gelagert·
Die Werkzeuge können leicht lösbar gelagert werden, und zu diesem Zweck sind die Mittelbohrungen der Werkzeuge so vorgesehen, daß die Werkzeuge axial im leichten Gleitsitz auf die Hülse aufgeschoben werden können, oder die Werkzeuge können etwas permanenter gelagert werden, und dann sind die Mittelbohrungen mit leichten oder strammen Preßsitzen vorgesehen· Der letztere Pail ist beispielsweise im linken 3?eil der Pig. 5 dargestellt.
Die Werkzeuge oder Werkstücke oder dergleichen werden wie folgt aufgespannt: Um gegebenenfalls die richtige Distanz zwischen dem feststehenden Bund 5 und dem ersten Werkzeug 11 zu erhalten, wird eine Distanzhülse 13 mit einer entsprechenden axialen Länge gewählt, die als erstes auf die Preßhülse gesetzt wird. Danach werden das erste Werkzeug 11, die Distanzhülse 14» das zweite Werkzeug 12 und die äußere Distanzhülse 15 aufgesetzt. Die Mutter 6 wird gegen die äußere Distanzhülse 15 mit relativ leichtem Druck gezogen, so daß die Mutter leicht gelöst werden kann, und die Druckschrauben 9 werden angezogen, so daß die Werkzeuge 11 und 12 fest gegen den feststehenden Bund 5 gespannt sind und so daß die Preßhülse zusammen mit den Werkzeugen und den Distanzhülsen eine feste Einheit bildet, die leicht gehandhabt werden kann.
Um für eine Druckbeaufschlagung der Ausnehmung zwischen
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den beiden Wänden 2 mid 3 der Hülse zu sorgen, ist vorzugsweise der feststehende Bund 5 mit einem Nippel 16 oder dergleichen versehen, mittels dessen ein Druckmittel wie Öl, Fett oder dergleichen in die Ausnehmung 4 gepreßt werden kann. TJm den Druck zu lösen, ist der feststehende Bund 5 außerdem vorzugsweise mit einer iösebohrung versehen, in der sich eine Abfluß schraube 17 befindet, die den Druck aus der Hülsenausnehmung 4 löst, wenn sie geöffnet wird, so daß die Hülse ihre ursprüngliche Form wiedererlangt.
Die Hülse zusammen mit den darauf aufgespannten Werkzeugen wird auf die drehbare Spindel 10 geschoben, die vorzugsweise mit einer leichten Gleitpassung in bezug auf das Innenmaß der Hülse versehen ist, und danach wird die Hülsenausnehmung 4 druckbeaufschlagt, indem Öl, Fett oder dergleichen durch den Nippel 16 in die Hülse gepreßt wird. Dadurch dehnt sich die Hülse sowohl radial nach innen als auch radial nach außen aus, wodurch die ausdehnbare Außenwand 2 die Werkzeuge und die Distanzhülsen auf der Spannbuchse weiter sichert, während die ausdehnbare Innenwand 3 die gesamte Einheit auf der drehbaren Spindel 10 sichert. Nachdem die Arbeit beendet ist, kann die Spannbuchse zusammen mit den Werkzeugen leicht gelöst werden, indem die Abflußsehraube 17 geöffnet wird, wodurch die Wände 2, 3 der Hülse ihre ursprüngliche Form wiedererlangen und die aus der Hülse und den Werkzeugen bestehende Einheit leicht von der Spindel 10 abgezogen werden kann. Die Hülse zusammen mit den Werkzeugen, die durch die Druckschrauben 9 festgespannt sind, kann als Einheit für einen gleichen späteren Verwendungszweck aufbewahrt werden, oder die Buchse kann zusammen mit den Werkzeugen zu einer anderen Maschine überführt werden, um eine entsprechende Arbeit auszuführen, oder die Werkzeuge können auf die Spindel einer Schleifmaschine oder dergleichen zum Sehlei-
- 11 -
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fen der Werkzeuge oder zur Behandlung der Werkzeuge in sonstiger Weise aufgespannt werden.
Es ist -vorstehend ausgeführt, daß die Ausnehmung 4 der Hülse dünn sein muß und daß die Hülse dadurch druckbeaufschlagt wird, daß sie mit Öl, Fett oder dergleichen gefüllt wird· Alternativ kann die Hülse jedoch etwas weiter ausgeführt sein und von Anfang an mit einem pastenartigen Material gefüllt sein, und in einem solchen Pail reicht es normalerweise aus, daß die Preßhülse mittels eines Kolbens oder dergleichen Mittel d%ruckbeaufschlagt wird, der bzw. die direkt auf das pastenartige Druckmedium gepreßt wird. Der Druckkolben kann als eine oder mehrere Sehrauben ausgeführt sein, die auf das Druckmedium direkt oder über einen Dichtungskolben einwirkt oder einwirken.
Um eine erhebliche Ausdehnung der Außenwände und der Innenwände zu ermöglichen, ist es wichtig, daß diese Wände relativ dünn sind, und um die Spannbuehse ausreichend stabil zu machen, kann sie entsprechend der Darstellung in Fig«, 4 ausgeführt sein. ¥In diesem Pail sitzt eine massive Hülse 18 mittig zwischen der Außenwand 2 und der Innenwand 3, so daß eine erste Ausnehmung 4a zwischen der Außenwand 2 und der massiven Hülse 18 und eine zweite Ausnehmung 4b zwischen der massiven Hülse 18 und der Innenwand 3 gebildet sind. Die beiden Ausnehmungen 4a und 4b sind miteinander verbunden und werden durch gemeinsame Mittel druckbeaufschlagt bzw. entspannt.
In Fig. 5 ist ein Spezialeinsatz der Erfindung dargestellt, bei dem ein langgestrecktes Werkzeug oder Werkstück 19 auf die drehbare Spindel 10 mittels zweier Spannbuchsen 20 bzw. 21 aufgesetzt ist. Die Spannbuehse, die links in der Zeichnung gezeigt ist, ist mit einem strammen Preßsitz in bezug auf die entsprechende Mittel-
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bohrung 22 des Werkzeugs ausgeführt, während die rechts sitzende Spannbuchse 21 durch einen Gleitsitz leicht lösbar aufgezogen ist« Die linke Buchse ist für diesen Zweck mit einer relativ dicken Außenwand 2 und einer dünnen Innenwand 3 versehen. Die Buchse 20 wird in die Mittelbohrung 22 des Werkzeugs eingepreßt und durch den Preßsitz fest mit dieser verbunden gehalten. Bei Druckbeaufschlagung der linken Spannbuchse erfolgt im wesentlichen die gesamte Ausdehnung an der Innenwand 3 zur Sicherung der Spannbuchse 20 an der drehbaren Spindel Im Gegensatz dazu kann die linke Spannbuchse 21 im wesentlichen wie vorstehend beschrieben gelagert werden, indem die Spannbuchse 21 in die Mittelbohrung des Werkzeugs eingeführt wird, das Werkzeug 19 zusammen mit den beiden Spannbuehsen 20 und 21 auf die Spindel 10 gesdioben wird, die beiden Spannbuehsen druekbeaufschlagt werden, und nicht vor der Druckbeaufschlagung der Buchsen werden die Druckschrauben 9 angezogen, um die Buchsen «relativ zueinander und relativ zur Spindel 10 axial weiter zu sichern.
Zahlreiche Änderungen im Rahmen der Erfindung sind möglich. Beispielsweise kann die Spannbuehse in jeder geeigneten länge gefertigt werden, und in einer praktischen Ausführung der Erfindung hat die Buchse Normlängen von 115, 165, 215, 265, 315 und 365 mm, jeweils mit einem AußendurchmSJsser von 60 mm. Der Innendurchmesser kann zwischen 30 und 50 mm variiert werden, wobei die Buchse mit einer Ausnehmung für einen Innendurchmesser* von 50 mm und mit zwei Ausnehmungen und einer inneren massiven Hülse für einen Innendurchmesser von weniger als 50 mm ausgeführt wird. Es versteht sich ferner, daß die Buchse druekbeaufschlagt und entspannt werden kann, indem itemd- oder Einbaumittel wie ein Kolben, eine abgedichtete Schraube oder dergleichen benutzt werden, die bzw. der direkt auf das Druckmedium einwirken.
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Claims (1)

  1. PATENTANWALTS BÜRO
    SCHUMANNSTR. 97 · D-4OOO DÜSSELDORF
    Telefon: (02 Tl) 68 33 46 Telex: 0858 65T3 cop d
    PATENTANWÄLTE:
    Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-lng., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ
    23.1.1979
    ■Ansprüche
    1 β) Verfahren zum Aufspannen von Werkzeugen, Werkstükken und dergleichen auf einer drehbaren Spindel mittels einer Spannbuchse, bestehend aus einer doppeltwandigen Hülse, die an beiden Enden geschlossen ist und die an einem Ende eineen feststehenden, radial nach außen gerichteten Bund und am gegenüberliegenden Ende Mittel zur axialen Sicherung der Werkzeuge oder dergleichen auf der Spannbuchse aufweist, wobei die Buchse mit Mitteln zur Druekbeaufschlagung einer Ausnehmung, die zwischen der Außenwand und der Innenwand der Hülse gebildet ist, und zum lösen des Drucks in der Ausnehmung versehen ist, dadurch g e k.ennzeichnet, daß ein oder mehr Werkzeuge oder dergleichen, das oder die mit einer geeigneten Passung in bezug auf das Außenmaß der Hülse versehen ist oder sind, auf die Hülse (2, 3) aufgeschoben wird, daraufhin die Mittel (6-9) zur axialen Sicherung auf das äußere Ende der Hülse (2, 3) gesetzt werden, die Hülse zusammen mit den Werkzeugen oder dergleichen auf eine drehbare Spindel (10) geschoben wird und ein Druckmit-
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    Wa/Si - 2 -
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    tel innerhalb der Ausnehmung (4) der Hülse unter Druck gesetzt wird, derart, daß die "beiden Wände (2, 3) der Hülse einem Druck radial nach innen und nach außen ausgesetzt sind, der für eine gewisse Ausdehnung der Wände nach innen bzwo nach außen sorgt, derart, daß die Hülse (2, 3)> die drehbare Spindel (10) und das Werkzeug oder die Werkzeuge (11, 12; 19) als zusammenhängende Einheit miteinander verbunden sind, die einfach zu montieren ist·
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß verschiedene Werkzeuge axial hintereinander auf derselben Spannbuchse sitzen und die Werkzeuge in axialer Richtung mittels Distanzhülsen (13, 14» 15) in genauer Position gehalten werden*
    3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Spannbuchse, bei der die Mittel zur axialen Sicherung Gewinde am äußeren Ende der doppeltwandigen Hülse und eine Mutter mit einer oder mehreren axialen Druckschrauben aufweisen, die um deren Peripherie herum angeordnet sind, d a durch gekennzeichnet, daß die Mutter (6) leicht gegen das Werkzeug (11, 15) angezogen wird, ehe die Spannbuchse auf die Spindel (10) montiert wird, und daß die Druckschrauben (9) gegen das Werkzeug gezogen werden, derart, daß das Werkzeug gegen den feststehenden Bund (5) gedruckt wird und damit eine fest verbundene und leicht zu handhabende Einheit aus Spannbuchse und Werkzeugen (11-15) entsteht.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Werkzeug (19) an einem Ende mit einer Spannbuchse (20) verbunden ist, die in einer entsprechenden Mittelbohrung (22) des Werkzeugs im Preßsitz sitzt, und daß eine zweite Spannbuchse (21) am gegenüberliegenden Ende des Werkzeugs (19) sitzt, da-
    9 0 9 8 3 5/055©
    durch, daß eie in das Mittelloch desselben im Gleitsitz bewegt wird, daß das Werkzeug (19) zusammen mit den beiden Spannbuchsen (20, 21) auf eine drehbare Spindel (10) geschoben wird und dann die beiden Spannbuchsen (20, 21) unter Druck gesetzt werden und das Werkzeug (19) in axialer Sichtung mittels der im G-leitsitz aufgesetzten Spannbuchse (21) gesichert wird, indem eine oder mehrere axiale Druckschrauben (9) angezogen werden, die im Bund (5) der Buchse (21) vorgesehen sind.
    5· Vorrichtung zum Aufspannen von Werkzeugen, Werkstükken und dergleichen auf einer drehbaren Spindel, bestehend aus einer doppeltwandigen Hülse, dadurch gekennzeichnet , daß die doppeltwandige Hülse (1) an einem Ende einen feststehenden Bund (5) hat und daß die Hülse am gegenüberliegenden Ende Mittel (6-9) zum axialen Einspannen und Sichern des Werkzeugs oder dergleichen (11, 12; 19) auf der Hülse (1) in Anlage am feststehenden Bund (5) aufweist.
    •6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur axialen Sicherung des Werkzeugs oder dergleichen (11, 12; 19) auf der Spannbuchse Gewinde (7) am äußeren Ende der doppeltwandigen Hülse (1) und eine Mutter (6) zum Eingreifen in das Gewinde (7) zum Drücken des Werkzeugs oder dergleichen gegen den feststehenden Bund aufweisen.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Mutter (6) eine oder mehrere axiale Druckschrauben (9) zum festen Spannen des Werkzeugs oder dergleichen (11, 12; 19) gegen den feststehenden Bund (5) nach Pestziehen der Mutter (6) aufweist·
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    8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die doppeltwandige Hülse (1) eine Ausnehmung (4) für ein Druckmittel zwischen den beiden Hülsenwänden (2, 3) aufweist und diese Ausnehmung (4) so vorgesehen ist, daß eine relativ dicke Außenwand (2) und eine relativ dünne Innenwand (3) gebildet ist, derart, daß das Werkzeug oder dergleichen (11, 12; 19) zum Aufsetzen auf die Hülse (1) fm Preßsitz vorgesehen ist, während die Hülse zusammen mit dem darauf sitzenden Werkzeug oder den darauf sitzenden Werkzeugen im Gleit sitz auf die drehbare Spindel (10) aufsetzbar ist, wobei die Druckbeaufschlagung der Ausnehmung (5) für eine Ausdehnung im wesentlichen nur der Innenwand (3) sorgt.
    9· Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die doppeltwandige Hülse (1) relativ weit dimensioniert ist und eine massive Hülse (18) einschließt, die zu ihren beiden Seiten eine Ausnehmung (4a, 4b) gegen eine relativ dünne Außenwand (2) und eine relativ dünne Innenwand (3) gebildet, wobei die beiden Ausnehmungen (4a, 4b) zur gemeinsamen Druckbeaufschlagung und zum gemeinsamen Lösen des Drucks darin miteinander verbunden sind.
    1G. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Spannbuchsen (20, 21) aufweist, von denen eine (20) zum Einsetzen in ein langgestrecktes Werkzeug (19) von einem Ende desselben aus im Preßsitz vorgesehen ist, während die zweite Spannbuehse (21) im Gleitsitz auf das gegenüberliegende Ende des Werkzeugs (19) aufsetzbar ist und die zweite Spannbuehse (21) einen radialen Bund mit axialen Druckschrauben (9) aufweist, die zum Ziehen gegen das Werkzeug (19) vorgesehen sind.
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