DE29614727U1

DE29614727U1 - Dehnspannfutter

Info

Publication number: DE29614727U1
Application number: DE29614727U
Authority: DE
Original assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Current assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2006-08-24
Also published as: BR9711345A; EP0923421B1; JP2000505005A; WO1998007538A1; CA2264069C; EP0923421A1; US6179530B1; CA2264069A1

Description

BEETZ & PARTNER .. Patentanwälte

Steinsdorfstraße &iacgr;&ogr; ■ D-8O538 München : .* I : \.' EjjrqRean Patent Attorneys Telefon (O 89) 29 59IO · Telefax (O 89) 29 3.^3 ...I "J',,'* '^Üä-L· by

Telex522O48 Dipl.-ing. R. BEETZsen. (1897-1991)

545-50. 612G Dr.-Ing. R. BEETZjun.

Dr.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Prof, Dr.rer.nat. W. SCHMITT-FUMIAN Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. C-M. MAYR Dipl.-Ing. A. PFEIFFER Dipl.-Ing. B, MATIAS

23. August I996

Fritz Schunk GmbH, Fabrik für Spann- und Greifwerkzeuge

D-74348 Lauffen a.N.

Dehnspannfutter

Die Erfindung betrifft ein Dehnspannfutter, bestehend aus einem formsteifen Futterkörper mit einer zentralen Aufnahmebohrung für den einzuspannenden Schaft, aus einer im Futterkörper koaxial zur Aufnahmebohrung angeordneten langgestreckten Ringkammer, die nach radial innen von einer unter Druck elastisch verformbaren Innenwand begrenzt wird und mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist sowie aus einer Einrichtung zum Erzeugen eines hydraulischen Druckes in der Ringkammer.

545-(x2798)-Sd/e

Derartige Dehnspannfutter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt und werden in der Regel zum genau zentrierten Einspannen eines Werkzeugschaftes, z.B. eines Bohrer- oder Fräserschaftes, verwendet, um diese Werkzeuge in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Bei diesen, z.B. aus dem DE-GM 94 11 260 oder auch aus der DE-OS 27 00 934 bekannten, hydraulischen Dehnspannfuttern wird die im Futterkörper ausgebildete Ringkammer nach radial innen von einer sog. Dehnhülse begrenzt, die sich bei Anlegen des hydraulischen Druckes in dieser Ringkammer nach radial innen elastisch verformt und dabei den in die Aufnahmebohrung eingeschobenen Werkzeugschaft allseitig fest umgreift.

Ferner ist z.B. aus dem Prospekt TENDO der Firma Schunk ein hydraulisches Dehnspannfutter für Werkzeugschärf- und Schleifmaschinen bekannt, bei welchem in dem zylindrischen Spannteil des Futterkörpers die mit der inkompressiblen Flüssigkeit gefüllte Ringkammer ausgeformt ist, wobei die radiale Innenwand dieser Ringkammer eine relativ geringe Wandstärke besitzt und zum Spannen des Werkzeugschaftes unter dem hydraulischen Druck in der Ringkammer nach radial innen verformt wird. Hinter der zentralen Aufnahmebohrung für den Werkzeugschaft ist in einer Querbohrung ein Bolzen angeordnet, der an seinem von außen zugänglichen Ende eine Mehrkantöffnung zum Einführen eines Werkzeuges sowie in diesem verbreiterten Endkopf ein Außengewinde aufweist, das mit einem in einem Teil dieser Querbohrung eingearbeiteten

Innengewinde in Eingriff steht. Am anderen Ende des Bolzenschaftes ist ein Kolben ausgebildet, der durch eine Schraubbewegung des Bolzens in einem_>Zylinderraum abgedichtet hin und her bewegt wird. Dieser Zylinderraum steht über einen achsparallel im Futterkörperteil ausgebildeten Kanal mit der Ringkammer in Verbindung. Durch Verdrehen des Bolzens mittels eines von außen eingeführten Werkzeuges wird über die entsprechende Kolbenverschiebung in den mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllten Zylinder der für den Spannvorgang bzw. die elastische Verformung der Innenwand erforderliche Innendruck in der Ringkammer erzeugt. Dieses und auch die weiter bekannten Dehnspannfutter sind jedoch nur zum Spannen eines einzigen Bauteils, d.h. eines Werkzeugschaftes, konzipiert.'

Andererseits sind auch sog. Dehnspanndorne zur zentrischen Fixierung von beispielsweise hohlzylindrischen Werkstücken für die Drehbearbeitung bekannt, bei denen eine den jeweiligen Spannbereich bestimmende schmale Ringkammer in einer entsprechenden Ausnehmung des Dornkörpers ausgebildet ist, die nach radial außen von einer Dehnspannhülse begrenzt wird. Durch Aufbau eines hydraulischen Innendruckes in dieser mit inkompressibler Flüssigkeit gefüllten Ringkammer erfolgt eine Dehnung dieser äußeren Dehnhülse nach radial außen und damit eine Spannung des auf den Dorn zuvor aufgesteckten Werkstücks.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dehnspannfutter zu schaffen, das neben der Einspannung eines Schaftes auch die zentrierte Einspannung eines hohlzylindrischen Bauteils auf einfache Weise ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Dehnspannfutter mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die radiale Außenwand der Ringkammer unter dem in dieser Ringkammer erzeugten hydraulischen Druck nach radial außen elastisch verformbar ist und eine äußere Spannfläche aufweist.

Die Erfindung bietet erstmals auf technisch einfache und kostengünstige Weise die Möglichkeit, neben einem vollzylindrischen Bauteil, beispielsweise dem Schaft eines Werkzeuges, zusätzlich noch ein hohlzylindrisches Bauteil, beispielsweise ein weiteres Werkzeug, einen Meßfühlerhalter .od. dgl., mit hoher Festigkeit und genauer Zentrierung auf die Längsachse in jeweils vorgegebener axialer Position zu spannen. Da der im Inneren der Ringkammer erzeugte hydraulische Druck nach radial innen ebenso wie nach radial außen wirkt, tritt eine gleichzeitige elastische Verformung der radial inneren und auch der radial äußeren Begrenzungswand der Ringkammer ein, so daß mit einem einzigen Erzeugungsvorgang des Innendrucks gleichzeitig und ohne weitere Maßnahmen zwei gesonderte Bauteile gespannt werden. Bei Verwendung von zwei gesonderten Werkzeugen, z.B. einem Schaftbohrer und einem ring- oder buchsenförmigen Faswerkzeug,

können in einem einzigen BearbeitungsVorgang eine Bohrung in ein Werkstück eingebracht und eine Fase am Bohrungseingang eingearbeitet werden. Bei Verwendung eines hülsenförmigen Werkzeuges mit geeigneter stirnseitiger Schneidengeometrie lassen sich auch sog. Differentialbohrungen in einem Arbeitsgang herstellen.

Weitere Vorzüge und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Dehnspannfutters lassen sich der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie der Zeichnung entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Dehnspannfutter mit eingespanntem Schaft

und aufgespanntem hohlzylindrischem Faswerkzeug in teilgeschnittener Seitenansicht;

Fig. 2 das Dehnspannfutter nach Fig. 1 im Querschnitt

H-II;

Fig. 3 eine andere Ausführung des Dehnspannfutters im schematischen Querschnitt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Dehnspannfutter aus einem Futterkörper 1, der mit seinem rechten kegelstumpfförmigen Endteil 2 in bekannter Weise in die nicht dargestellte Aufnahmevorrichtung einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine eingespannt wird. An einen mittleren Teil 3 von verbreitertem Durchmesser des

vorzugsweise massiv und einstückig ausgebildeten Futterkörpers 1 schließt ein hohlzylindrischer Spannteil 4 an, der im oberen Teil der Fig. 1 schraffiert und im unteren Teil gestrichelt dargestellt ist und den eigentlichen Spannteil bildet. Im Futterkörper 1 ist ferner eine zentrale Aufnahmebohrung 5 ausgebildet, in die der hier zylindrische Schaft 6 z.B. eines Bohrwerkzeugs eingeschoben wird.

Eine schmale Ringkammer 7 ist im Spannteil 4 des Futterkörpers 1 achszentriert und koaxial zur Aufnahmebohrung 5 ausgebildet, deren Länge etwa dem erforderlichen Spannbereich entspricht. Diese Ringkammer 7 wird nach radial innen von einer Innenwand 8 und nach radial außen von einer Außenwand 9 begrenzt, wobei die Wandstärke der Außenwand 9 etwa 1,5-bis 3-mal größer als die Wandstärke der Innenwand 8 ist. Ferner steht die Ringkammer 7 über einen - gestrichelt dargestellten - Kanal 10 im Futterkörper 1 mit einem Zylinderraum 11 in Verbindung, der endseitig von einem Stellglied 12 begrenzt wird, das in bekannter Weise aus einem Kolben, einem Schaft und einem äußeren Gewindeabschnitt besteht, in welchen ein Drehwerkzeug eingeführt werden kann. Der Zylinder 11, der Kanal 10 und auch der Ringraum 7 sind vollständig mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt.

Die Umfangsflache 13 der Außenwand 9 des Spannteils 4 ist ebenso wie die innere Umfangsflache der Innenwand 8 als zylindrische und feinbearbeitete Spannfläche ausgebildet. Auf diese Umfangsflache 13 der Außenwand 9 ist ein buchsenför-

miges Zusatzwerkzeug 14 aufgeschoben, das an seinem keilförmig zulaufenden rechten Endabschnitt eine Wendeschneidplatte 15 aufweist und im vorliegenden Fall ein Faswerkzeug zum Anfasen des mit dem Bohrer hergestellten Bohrlochendes darstellt. Mittels eines Einstellringes 16 kann die Axialposition dieses Faswerkzeuges 14 in bezug auf die Bohrerspitze bzw. auf den Spannteil 4 des Futterkörpers 1 eingestellt werden.

Durch Einschrauben des Stellgliedes 12 in die Gewindebohrung wird über dessen Kolben ein hoher Druck auf die im Zylinder 11 eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübt, der über den Kanal 10 in die Ringkammer 7 übertragen wird. Dieser hydraulische Druck bewirkt eine elastische Auswölbung der Innenwand 8 bis zu deren fester Anlage an die Außenwandung des Schaftes 6 sowie gleichzeitig eine radiale Auswölbung der Außenwand 9 bis zur festen Anlage an der Innenwand des hülsenförmigen Faswerkzeugs 14. Durch einen einzigen Betätigungsvorgang des Stellgliedes 12 werden somit zwei gesonderte Bauteile, nämlich einmal der Werkzeugschaft 6 und zum anderen das hülsen- bzw. buchsenförmige Teil des Spanwerkzeugs 14 gleichzeitig gespannt, wobei die für das Dehnspannprinzip charakteristische genaue Zentrierung beider Werkzeuge 6 und 14 erreicht wird.

Während bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 die Spannfläche 13 an der Außenwand 9 zylindrisch durchgehend ausgebildet ist, sind bei der Variante nach Fig. 3 in der Außenwand

19 Bereiche 2 0 von verminderter Wandstärke ausgebildet, die sich zweckmäßig in gleicher Winkelversetzung über den Umfang verteilt und in der gesamten Länge des wirksamen Spannbereiches erstrecken. Diese Bereiche von verminderter Wandstärke werden bei der in Fig. 3 gezeigten Variante durch äußere Längsnuten 21 in der Außenwand 19 gebildet. Wenn bei dieser Ausführung der Spanndruck in der schmalen Ringkammer 7 erzeugt wird, erfolgt aufgrund der dünneren Wandstärke eine verstärkte radiale Dehnung in den Wandbereichen 20, die zu einem verstärkten Andruck der dickeren Wandbereiche 22 an die Innenwandung des buchsenförmigen Faswerkzeuges führt. Dieser Effekt läßt sich natürlich auch durch andere Formen von über den Umfang gleichmäßig verteilt vorgesehenen verdünnten Wandbereichen erzielen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können statt des Faswerkzeuges 14 auch andere Zusatzbauteile für bestimmte geeignete Zwecke, beispielsweise zur gleichzeitigen Durchführung von zusätzlichen Bearbeitungsvorgängen, zu Meßzwecken, zur Zuleitung von Kühlmedien in den Arbeitsbereich des Hauptwerkzeuges od. dgl. eingesetzt werden. Ferner können die Innenwand und die Außenwand der Ringkammer gleiche Wandstärken haben und die Innenwand kann auch dikker als die Außenwand sein, so daß sie sich zusammen mit ihrer inneren Spannfläche geringer als die Außenwand dehnt. Es wurde festgestellt, daß zum Spannen ausreichende Dehnungen der jeweils dickeren Wand auch bei Wandstärkenverhält-

nissen über 1 zu 10 erzielt werden können. Ferner kann sich die Wandstärke einer oder beider Wände in Längsrichtung allmählich oder stufenweise ändern, so daß Ringzonen von unterschiedlicher Dehnspannung entstehen.

Claims

* 5 Ansprüche

1. Dehnspannfutter, bestehend

- aus einem formsteifen Futterkörper (1) mit einer zentralen Aufnahmebohrung (5) für den zu spannenden Schaft (6),

- aus einer im Futterkörper koaxial zur Aufnahmebohrung angeordneten langgestreckten Ringkammer (7), die nach radial innen von einer unter Druck elastisch verformbaren Innenwand (8) begrenzt wird und mit einer inkompressiblen Flüssigkeit gefüllt ist sowie

- aus einer Einrichtung (12) zum Erzeugen eines hydraulischen Drucks in der Ringkammer,

dadurch gekennzeichnet ,

- daß die radiale Außenwand (9) unter dem in der Ringkammer (7) erzeugten hydraulischen Druck nach radial außen elastisch verformbar ist und eine äußere Spannfläche (13) aufweist.

2. Dehnspannfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Außenwand (9) eine zylindrische Spannfläche (13) aufweist.

3. Dehnspannfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Außenwand (19) längsgerichtete und über den Umfang verteilte Bereiche (20) von verringerter Wandstärke in wechselnder Folge zu dickeren Wandbereichen (22) aufweist.

4. Dehnspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Dicke der Außenwand (9) kleiner, gleich oder größer als die Dicke der Innenwand (8) ist.

5. Dehnspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zum Erzeugen eines hydraulischen Druckes in der Ringkammer ein von Hand betätigtes Stellglied (12) aufweist, das in einer Querbohrung im breiteren Mittelteil (3) des Futterkörpers (1) manuell verstellbar angeordnet ist und dessen Kolbenteil bei seiner Verstellung einen hydraulischen Druck in einer Zylinderkammer (11) erzeugt, der über einen Kanal (10) in die Ringkammer (7) übertragen wird.

6. Dehnspannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zum Erzeugen des hydraulischen Druckes in der Ringkammer (7) eine äußere z.B. maschineneigene Druckwelle enthält, die über Kanäle im Futterkörper mit der Ringkammer (7) verbunden ist.