DE29623092U1

DE29623092U1 - Spannvorrichtung

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Publication number: DE29623092U1
Application number: DE29623092U
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: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2006-05-08

Description

S PMTNVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einziehen und Spannen eines Werkzeughalters mit Hohlschaftkegel in der Werkzeugaufnahme, z.B. einer Arbeitsspindel od. dgl., mit mehreren im Innenkonus der Werkzeugaufnahme angeordneten Spannklauen und mit einem Spannmechanismus zum radialen Spreizen der Spannklauen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen Adapter zur Längeneinstellung eines Werkzeugs in seinem Werkzeugträger.

In neuerer Zeit haben Werkstückträger mit Hohlschaftkegeln (HSK) eine zunehmende Verbreitung gefunden, weil die genormten Hohlschaftkegel aufgrund ihrer Plananlage am Innenkonus der Werkzeugaufnahmen höchste Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeit auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen erfüllen. Voraussetzung hierfür ist jedoch neben

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der hochgenauen Bearbeitung der Flächenpaarung eine ausreichend kräftiger Einzug des Hohlschaftkegels in den Innenkonus der Werkzeugaufnahme, um eine großflächig planare Anlage des Kegelmantels am Innenkonus zu erzielen. Der axiale Einzug des Hohlschaftkegels erfolgt regelmäßig durch Spannklauen, die in der Werkzeugaufnahme radial beweglich angeordnet sind und an ihrem Ende rampenförmige Schrägflächen aufweisen, welche mit entsprechend ausgebildeten Konusflächen im Inneren des Hohlschaftkegels zusammenwirken. Zum Betätigen bzw. Aufspreizen der Spannklauen sind in der Werkzeugaufnahme keilförmige Stellglieder angeordnet, die hydraulisch oder auch mechanisch axial verschoben werden und über ihre Keilflachen eine radiale Spreizbewegung der Spannklauen herbeiführen.

Bei anderen Systemen mit manueller Betätigung des Einzugmechanismus werden die Spannklauen von einem Gewindestift auseinandergedrückt, der in einer Querbohrung im Hohlschaftkegel angeordnet ist. Um diesen Gewindestift mittels eines Drehwerkzeuges verstellen zu können, muß auch in der Werkzeugaufname eine entsprechende Querbohrung vorhanden sein und der Hohlschaftkegel muß in der Werkzeugaufnahme so positioniert werden, daß beide Querbohrungen miteinander fluchten und erst damit das Einführen eines entsprechenden Werkzeugs zulassen. Eine Reihe von Werkzeugaufnahmen enthält jedoch keine derartigen Querbohrungen, so daß eine solche manuelle Betätigung des Einzugmechanismus nicht möglich ist.

Die automatischen Einzugsmechanismen sind technisch besonders aufwendig und haben einen erheblichen Platzbedarf. Die manuell betätigten Einzugsmechanismen sind hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit auf spezielle Ausführungen beschränkt und kollidieren mit einem im Kegelinneren vorgesehenen Kühlmittelrohr.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einziehen und Spannen eines Werkzeughalters mit Hohlschaftkegel zu schaffen, die bei technisch einfachem Aufbau und geringen Abmessungen einen hocheffektiven Einzug des Hohlschaftkegels in den Innenkonus der Werkzeugaufnahme gewährleistet und die auf einfache Weise von außen betätigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einzugs- bzw. Spannmechanismus eine an den Spannklauen angreifende Schiebebuchse und einen Schneckentrieb zum axialen Verschieben dieser Schiebebuchse aufweist, dessen Schneckenrad über eine Verzahnung mit der Schiebebuchse in Eingriff steht und dessen quer in der Werkzeugaufnahme gelagerte Schnecke mittels eines Werkzeugs von außen verdrehbar ist.

Das Vorsehen der Schiebebuchse und des zweckmäßig axial hinter dem HSK angeordneten Schneckentrieb führt zu einer kompakten Ausbildung der Werkzeugaufnahme, die z.B. in einer relativ schmalen zylindrischen Arbeitsspindel angeordnet sein kann. Die mittels eines geeigneten Einsteckwerkzeuges verdrehbare Schnecke kann in jeder Stellung der Werkzeugaufnahme betätigt werden, so daß die bisher notwendige Ausrichtung des HSK in den Innenkonus der Werkzeugaufnahme entfällt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Adapter zur Längeneinstellung eines Werkzeugs in seiner Werkzeugaufnahme, der in Verbindung mit Voreinstellgeräten eingesetzt wird und einen Spann- bzw. Einzugsmechanismus enthält, der eine an den Spannklauen angreifende Schiebebuchse sowie einen Schneckentrieb zum axialen Verschieben dieser Schiebebuchse aufweist, wobei das Schneckenrad dieses Schneckentriebs über eine Verzahnung mit der Schiebebuchse in Eingriff steht und

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die quer in der Werkzeugaufnähme gelagerte Schnecke mittels eines Werkzeugs von außen verdrehbar ist. Der Adapter umfaßt erfindungsgemäß ferner ein in einem Gehäuse von außen betätigbares Stellglied zum Verdrehen eines als Profilstange
ausgebildeten Steckeinsatzes, die durch eine mit ihr drehfest
gekuppelte Hohlschraube die Lage des Werkzeugschaftes
im Hohlkegelschaft bestimmt.

Vorzüge eines derartigen Adapters sind die geringen radialen Abmessungen und die Betätigung des Einzugs- bzw. Spannmechanismus in jeder beliebigen Drehstellung mittels eines geeigneten Drehwerkzeuges. Durch die Verwendung der Schiebebuchse besteht ein axialer Durchgang zur ggf. mittels einer Feder
vorgespannten Aufnahme des Steckeinsatzes oder - in anderen Anwendungsfällen - zur Durchführung einer Kühlmittelleitung.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Einzugs- bzw. Spannmechanismus ist das Schneckenrad als Mutter ausgebildet, deren Innengewinde mit einem am Endteil der gegen Verdrehung gesicherten Schiebebuchse vorgesehenen
Außengewinde kämmt. Hierdurch wird bei geringen radialen Abmessungen eine wirksame und genaue Verstellung der Schiebebuchse
gewährleistet, wobei die hohe Übersetzung des
Schneckentriebes hohe Einzugskräfte erzeugt und eine planare großflächige Anlage der Flächenpaarung des HSK an der Innenkonusflache der Werkzeugaufnahme gewährleistet.

Zweckmäßig weist die in einer abgesetzten Querbohrung in der Werkzeugaufnahme gelagerte Schnecke in ihrem einen Lagerzapfen eine profilierte Endöffnung zum Einführen des Verdrehwerkzeugs
auf.

Zur effektiven Übertragung der Spannkräfte von der Schiebebuchse
auf die Spannklauen weist die Schiebebuchse einen

sich radial erweiternden konischen Abschnitt auf, der mit inneren Keilflächen der Spannklauen zusammenwirkt, so daß die Spannkräfte über diese Einzugsschrägen auf die Kegelflächen und die Planfläche des Kegelbundes übertragen und der HSK unter Aufweitung seines Durchmessers kraftschlüssig in der Werkzeugaufnahme gehalten wird.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäß ausgebildeten Adapters zeichnet sich dadurch aus, daß das Stellglied als koaxial im Gehäuse gelagerte Rändelschraube ausgebildet ist, die eine innerhalb der drehfesten Schiebebuchse angeordnete Hülse zur Halterung des als Profilstange ausgebildeten Steckeinsatzes aufweist.

Zur einfachen Betätigung der axial neben dem Spannmechanismus im Gehäuse angeordneten Rändelschraube sind in dem zylindrischen Gehäuse seitliche Ausschnitte ausgebildet, die ein Erfassen der Rändelschraube ermöglichen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Werkzeugaufnahme mit dem Spannmechanismus und einem eingezogenen Werkzeugträger im Axialschnitt; Fig. 2 einen Längeneinstelladapter im Axialschnitt.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung umfaßt eine Werkzeugaufnahme 1, einen Werkzeugträger 2 und ein in den Werkzeugträger eingespanntes Spannwerkzeug in Form eines Schaftfräsers 3. Die Werkzeugaufnahme 1 besitzt ein hohlzylindrisches Gehäuse 4 mit einer konischen Ausnehmung 5 und vorzugsweise drei um jeweils 12 0° gegeneinander versetzten Klauen 6, die durch einen elastischen Ring 7 zusammengehalten werden. Ferner ist in der Werkzeugaufnahme 1 eine Schiebebuchse 8

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drehfest und axial verschiebbar angeordnet, die auf ihrem in Fig. 1 linken Endabschnitt 9 ein Außengewinde trägt und in ihrem mittleren Teil einen sich nach außen erweiternden konischen Abschnitt 10 aufweist. Das Außengewinde am Endabschnitt 9 der Schiebebuchse 8 kämmt mit dem Innengewinde eines hohlen Schneckenrads 11, das koaxial im Gehäuse 4 gelagert ist und dessen äußere Verzahnung mit einer Schnecke 12 kämmt, die quer zur Längsachse 14 im Gehäuse 4 drehbar gelagert ist. In Flucht zu einer Innenbohrung 13 der Schnekke 12 ist im Gehäuse 4 eine - in Fig. 1 nicht ersichtliche Zugangsbohrung ausgebildet, welche die Einführung eines geeigneten Werkzeugs in die Innenbohrung 13 ermöglicht, welche in dem entsprechenden Abschnitt ebenfalls einen Sechskantquerschnitt besitzt. Durch Verdrehen dieses eingeführten Werkzeuges wird die Drehbewegung der Schnecke 12 mit entsprechender Untersetzung in eine Drehbewegung des Schnekkenrades 11 und über dessen Innenverzahnung in eine axiale Verstellbewegung der Schiebebuchse 8 umgesetzt.

Der Werkzeugträger 2 besitzt einen Hohlkegelschaft 15 mit einer inneren Konusfläche 16, gegen welche am Endteil der Spannklauen 6 ausgebildete Schrägflächen 17 zur Anlage kommen, wenn durch eine Axialbewegung der Schiebebuchse 8 deren konischer Abschnitt 10 an inneren Schrägflächen 18 der Spannklauen 6 anliegen und eine Aufspreizung der Spannklauen erfolgt. Die Schiebebuchse 8 weist einen in Fig. 1 rechten Abschnitt 19 von vergrößertem Durchmesser auf, der an den konischen Abschnitt 10 anschließt.

Der in Fig. 2 dargestellte Adapter weist ein mehrteiliges zylindrisches Gehäuse 20 auf, dessen linker Endteil 21 mit einem Spannkegel 22 und einer zentralen Blindausnehmung 23 versehen ist. Der mittlere Gehäuseteil 24 weist zwei sektorförmige Ausschnitte 25, 26 sowie einen zentralen Axialansatz

27 auf, der in der Blindausnehmung 23 des linken Endteils über einen Wälzlagersatz 28 drehbar gelagert und mittels eines zentralen Spannbolzens 29 festgelegt ist. Im mittleren Gehäuseteil 24 ist eine Rändelscheibe 3 0 verdrehbar gelagert, die mit ihrem Außenumfang in die sektorförmigen Gehäuseausschnitte 25 und 26 hineinragt und dadurch von Hand verdreht werden kann. An der Rändelscheibe 3 0 ist eine relativ dünnwandige koaxiale Hülse 31 befestigt, z.B. angeformt, in welcher eine Schraubenfeder 32 zwischen einer Anschlagschraube 34 in der Rändelscheibe 3 0 und einer axial verschiebbaren Einsatzbuchse 35 eingespannt ist. Die Hülse 31 begrenzt durch einen endseitigen Abschnitt die axiale Verschiebebewegung der Einsatzbuchse 3 5 und hat eine Endöffnung, deren Querschnitt dem Querschnitt einer Profilstange 50 angepaßt ist. Ferner wird die Hülse 31 von dem schmaleren Abschnitt 3 6 einer axial verschiebbaren und gegen Verdrehung gesicherten Schiebebuchse 3 7 umgeben, die in ihrem mittleren Teil einen äußeren Ringbund 3 8 aufweist und über einen konischen Abschnitt 3 9 in einen rechten Endabschnitt 40 mit vergrößertem Durchmesser und verdickter Wandung übergeht. Der linke schmalere Abschnitt 36 steht über ein Außengewinde mit dem Innengewinde eines hohlzylindrischen Schnekkenrads 41 in Eingriff, das mit den Gängen einer Schnecke 42 kämmt und durch diese verdreht wird. Die Schnecke 42 ist im rechten Gehäuseteil 43 quer zur Längsachse 44 drehbar gelagert und weist eine Längsbohrung 45 auf, deren - nicht dargestellter - Endteil einen Mehrkant-Querschnitt hat. Im Gehäuseteil 43 erstreckt sich eine - nicht dargestellte - Querbohrung in Verlängerung der Längsbohrung 45, die das Einführen eines Mehrkant-Werkzeuges in den Mehrkant-Endteil der Längsbohrung 45 ermöglicht. Der vorstehend beschriebene Spann- und Einzugsmechanismus mit Schiebebuchse 3 7 und Schneckentrieb 41, 42 entspricht im wesentlichen demjenigen nach Fig. 1.

Der in Fig. 2 rechte Gehäuseteil 43 bildet eine Werkzeugaufnahme und weist eine konische Ausnehmung 46 auf, in die der Hohlschaftkegel 15 eines üblichen Werkzeughalters 2 von drei winkelversetzt in der Werkzeugaufnahme 43 angeordneten Spannklauen 6 in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eingezogen wird.

In einer Zentralbohrung 47 mit Innengewinde des Werkzeughalters 2 ist axial angrenzend an die Stirnfläche des Werkzeugschafts 3 eine Hohlschraube 48 mit Außengewinde drehbar gelagert, die endseitig einen Bund 51 hat und deren Innenöffnung einen Mehrkant-Querschnitt zur drehfesten Aufnahme eines entsprechend profilierten Endteils 49 eines als Profilstange 50 ausgebildeten Steckeinsatzes aufweist. Das in Fig. 2 linke Ende der Profilstange 50 sitzt drehfest in der Einsatzbuchse 35, die sich an der Schraubendruckfeder 32 abstützt. Die Gehäuseteile 24 und 43 des Adapters sind durch geeignete Befestigungselemente, z.B. Senkschrauben, fest miteinander verbunden.

Der beschriebene Adapter 2 0 zur Längeneinstellung eines Werkzeugs 3 funktioniert wie folgt.

Der Adapter 2 0 wird in herkömmlicher Weise mittels des Kegelschaftes 22 in ein Voreinstellgerät eingespannt, das die verschiedenen Instrumente zur Werkzeugvermessung enthält. Der Werkzeughalter 2 wird mittels seines Hohlkegelschaftes 15 in der konischen Ausnehmung 4 6 des Gehäuseteils 43 eingespannt, so daß eine durchgehende Anlage der beiden Konusflächen zustandekommt. Zu diesem Zweck wird in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ein Sechskant-Steckschlüssel in die - nicht dargestellte - Querbohrung im Gehäuseteil 43 und in die Längsbohrung 45 der

Schnecke 42 eingeführt und verdreht. Die Drehbewegung der Schnecke 45 wird mit entsprechender Untersetzung in eine Verdrehung des koaxial zur Längsachse 44 auf dem Gewindeabschnitt 3 6 der Schiebebuchse 3 7 gelagerten Schneckenrads 41 umgesetzt, wodurch die gegen Verdrehung gesicherte Schiebebuchse 3 7 über den Gewindeeingriff axial in die dargestellte Position gezogen wird. Der konische Buchsenabschnitt 3 9 drückt dabei die Spannklauen 6 über deren Schrägflächen 18 nach radial außen, so daß ihre äußeren Keilflächen 17 mit den inneren Schrägflächen des Hohlschaftkegels 15 in Druckanlage gebracht werden. Damit ist der Hohlkegelschaft 15 des Werkzeughalters 2 kraftschlüssig und fest in dem eine Werkzeugaufnahme bildenden Gehäuseteil 43 des Adapters 2 0 eingespannt.

Zur Längeneinstellung des Werkzeugs 3, dessen Klemmung im Werkzeugträger zuvor gelöst worden ist, wird die von außen leicht zugängliche Rändelschraube 3 0 manuell verdreht, was eine gleiche Drehbewegung der in der Hülse 31 drehfest und axial verschiebbar gelagerten Sechskant-Profilstange 50 und der mit dem verbreiterten Stangenende 49 drehfest gekuppelten Hohlschraube 48 zur Folge hat. Die Hohlschraube 48 wird dabei über den Gewindeeingriff in der Zentralbohrung 4 7 axial verstellt und schiebt über ihren Bund 51 den Werkzeugschaft 3 in die gewünschte Axialposition.

Der vorstehend beschriebene Spannvorgang und auch die Längeneinstellung lassen sich schnell und einfach vornehmen, was die Rüstzeiten erheblich verkürzt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann bei dem in Fig. 2 dargestellten Adapter statt der Rändelschraube 3 0 auch ein anderes

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Stellglied, z.B. ein weiterer Schneckentrieb, zum Verdrehen der Profilstange 50 vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Einziehen und Spannen eines Werkzeughalters mit Hohlkegelschaft in der Werkzeugaufnahme, z.B. einer Arbeitsspindel od. dgl., mit mehreren im Innenkonus (5) der Werkzeugaufnahme (2) angeordneten Spannklauen (6) und mit einem Spannmechanismus zum radialen Spreizen der Spannklauen,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Spannmechanismus eine an den Spannklauen (6) angreifende Schiebebuchse (8) und einen Schneckentrieb {11, 12) zum axialen Verschieben der Schiebebuchse (8) aufweist, dessen Schneckenrad (11) über eine Verzahnung (9) mit der Schiebebuchse (8) in Eingriff steht und dessen quer in der Werkzeugaufnahme (1) gelagerte Schnecke (12) mittels eines Werkzeugs von außen verdrehbar ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Schneckenrad (11) als Mutter ausgebildet ist, deren Innengewinde mit einem am Endteil der Schiebebuchse (8) vorgesehenen Außengewinde kämmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die in einer abgesetzten Querbohrung in der Werkzeugaufnahme (1) gelagerte Schnecke (12) eine profilierte Endöffnung (13) zum Einführen eines Verdrehwerkzeugs aufweist.

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

die Schiebebuchse (8) in ihrem Mittelteil einen äußeren

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Ringbund und einen sich radial erweiternden konischen Abschnitt (10) aufweist, der mit inneren Keilflächen (18) der Spannklauen (6) zusammenwirkt.

5. Adapter zur Längeneinstellung eines Werkzeugs, gekennzeichnet durch

einen Spannmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, und ein in einem Gehäuse (20; 24) von außen betätigbares Stellglied (30) zum Verdrehen einer Stange (50), die durch eine mit ihr drehfest gekuppelten Hohlschraube (48) die Lage des Werkzeugschafts (3) im Werkzeughalter (2) bestimmt.

6. Adapter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Stellglied als koaxial im mehrteiligen Gehäuse (20) gelagerte Rändelscheibe (3 0) ausgebildet ist, die eine in der drehfesten Schiebebuchse (3 7) angeordnete Hülse (31) aufweist, in welche die Stange (50) gegen Verdrehung gesichert und längsverschiebbar eingreift.

7. Adapter nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß

der Schneckentrieb (41, 42) des Spannmechanismus axial neben der Rändelscheibe (30) im Gehäuse (2 0) angeordnet ist.

8. Adapter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

in dem zylindrischen Gehäuse (20) seitliche Ausschnitte (25, 26) zur Handbetätigung der Rändelscheibe (3 0) ausgebildet sind.

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. Adapter nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß

in der mit der Rändelscheibe (3 0) einstückig ausgebildeten Hülse (31) eine Einsatzbuchse (35) mit einer profilierten Aufnahmeöffnung für die drehfeste Halterung der Stange (50) gegen die Kraft einer Schraubenfeder (32)
abgestützt ist.