-
-
Spannvorrichtung für Werkzeuge od.dgl.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für Werkzeuge,
Einsätze od.dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Bei solchen Spannvorrichtungen wird normalerweise das Werkzeug mittels
der Spannschraube in die Grundaufnahme hineingezogen, wobei sich die Planflächen
am Werkzeug und an der Stirnseite des Kopfes der Grundaufnahme aneinander anlegen.
-
Hierbei handelt es sich also um eine axiale Verspannung, bei der das
Problem der Genauigkeit in radialer Richtung Schwierigkeiten bereitet.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der gattungsgemäßen
Art zu schaffen, die sowohl eine hohe Starrheit des Gesamtsystems aus Grundaufnahme
und eingespanntem Werkzeug od.dgl. besitzt als auch hohen Ansprüchen an die Rundlaufgenautigkeit
genügen kann. Die Erfindung strebt dabei
ferner eine vorteilhafte
Ausbildung der Vorrichtung mit ihren Teilen im einzelnen an. Weitere Probleme, mit
denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der Erläuterung der jeweils aufgezeigten
Lösung.
-
Die Erfindung sieht eine Spannvorrichtung mit dem im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen vor.
-
Bei einer solchen Vorrichtung ist ein axial und radial spannendes
System gegeben, welches infolge der Aufweitung der betreffenden Wandungsbereiche
des Schaftansatzes des Werkzeuges od.dgl. eine absolut feste und satte Anlage an
dem mit hoher Genauigkeit herstellbaren zylindrischen Sitz der Grundaufnahme ergibt
und dadurch eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit gewährleistet. Zugleich wird die
Planfläche des Werkzeuges od.dgl. fest gegen die stirnseitige Anlagefläche der Grundaufnahme
gepreßt, was in axialer Richtung einen sicheren Zusammenhalt und eine große Starrheit
des Gesamtsystems axial und radial ergibt.
-
Die Aufweiteinrichtung läßt sich in verschiedener Weise ausbilden.
Bei einer vorteilhaften Ausführung weist dieselbe ein am Schaftansatz des Werkzeuges
od.dgl. lösbar befestigtes Widerlager für die Spannkörper und ein mit Innengewinde
für die Spannschraube versehenes Druckstück auf, mittels dessen die sich einerseits
an dem Widerlager abstützenden und andererseits an der Außenseite des Druckstückes
anliegenden Spannkörper radial auswärts bewegbar sind. Das Widerlager ist zweckmäßig
ein in eine kurze Gewindebohrung am Ende des Schaftansatzes eingeschraubte mutternartige
Scheibe. Vorteilhaft wird die Ausbildung so getroffen, daß das Widerlager eine Bohrung
aufweist, die größer ist, als es zum Durchtritt der Spannschraube nötig wäre, und
das Druckstück mit einem Ansatz versehen ist, der in dieser Bohrung des Widerlagers
geführt ist.
-
Das Druckstück weist bei einer günstigen Ausführung in seinem den
Spannkörpern zugewandten Teil eine Kegelfläche auf.
-
Es ist weiterhin auch möglich, an dem Druckstück einzelne Schrägflächen
vorzusehen, die den einzelnen Spannkörpern zugeordnet sind.
-
Die Spannkörper können je nach den Gegebenheiten unterschiedlich ausgebildet
sein. Insbesondere kommen Kugeln in Betracht oder weiterhin-auch Teile eines Ringes.
In diesem Fall haben die Ringteile vorteilhaft eine im wesentlichen zylindrische
Außenfläche, mit der sie sich gegen die Innenseite des Schaftansatzes legen können,
und innen eine Konusfläche, die einer Kegelfläche am Druckstück zugewandt ist.
-
Als Material für die Spannkörper kommt Stahl oder ein anderes geeignetes
Metall, weiterhin aber auch Kunststoff in Betracht. Bei einer sehr zweckmäßigen
Ausführung bestehen die Spannkörper wenigstens teilweise aus schwingungsdämpfendem
Material.
-
Die Spannschraube kann an sich eine normale Kopfschraube sein, die
mit ihrem Kopf z.B. an einer nach hinten gewandten Schulter der Grundaufnahme zur
Anlage kommt und bei ihrer Drehung die Aufweitvorrichtung betätigt. Auch läßt sich
bei Verwendung einer Kopfschraube die Ausbildung so treffen, daß in einer hinter
dem zylindrischen Sitz in der Grundaufnahme vorgesehenen Gewindebohrung eine Scheibe
od.dgl. einschraubbar ist, die dann ein Widerlager für den Kopf der Spannschraube
bildet.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist als Spannschraube
eine Differentialschraube vorgesehen, die mit einem rückwärtigen Gewindeteil in
einem Gewinde der Grundaufnahme schraubbar ist.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen
Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 eine Spannvorrichtung im axialen
Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1 ohne Druckstück
und Spannschraube, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer abgewandelten Ausführung
und Fig. 4 eine weitere Ausführung der Spannvorrichtung in einem der Fig. 1 entsprechenden
Schnitt.
-
In den Fig. 1 und 2 ist eine Grundaufnahme 1 gezeigt, die einen hinteren,
als Kegel 2 (insbesondere Steilkegel) ausgebildeten Teil aufweist, der in den Aufnahmekonus
der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine, z.B. eines NC- oder CNC-Bearbeitungszentrums,
einsetzbar und dort in bekannter Weise zur drehenden Mitnahme durch die Spindel
festlegbar ist. Ein Ringflansch 3 kann mit einer nicht dargestellten Umfangsnut
zum Erfassen durch den Greifer eines Werkzeugwechselsystems versehen sein. Ein vorderer
Kopfteil 4 der Grundaufnahme 1 weist eine stirnseitige ringförmige Anlagefläche
5 für eine entsprechende Gegenfläche 6 an einem lösbar festzulegenden Werkzeug 7
oder einem sonstigen Einsatz auf, von dem nur der rückwärtige Teil wiedergegeben
ist. Der vordere Teil kann als Fräser, Bohrer oder in anderer Weise ausgebildet
bzw. mit einer oder mehreren Schneiden oder sonstigen Arbeitselementen bestückt
sein. An zwei sich diametral gegenüberliegenden Stellen der Anlagefläche 5 ist jeweils
in einer Vertiefung ein Mitnehmerstein 8 mit einer Schraube 9 befestigt, der in
eine angepaßte Ausnehmung 10 in der Gegenfläche 6 des Werkzeuges 7 eingreift. Hierdurch
ist eine von der noch zu erläuternden Verspannung unabhängige bzw. zu dieser zusätzliche
Drehmomentübertragung gegeben.
-
Die Grundaufnahme 1 weist eine Bohrung 11 auf, deren vorderer Teil
einen z.B. durch Schleifen bearbeiteten genauen zylindrischen Sitz 12 für einen
mit geeigneter Passung gefertigten zylindrischen Schaftansatz 13 des Werkzeuges
7 bildet. Im Schaftansatz 13 ist ein Hohlraum 14 vorhanden.
-
Die Dicke der im Bereich desselben verbleibenden Wandung 15 ist in
Verbindung mit den Eigenschaften des insbesondere aus Stahl bestehenden Schaftansatzes
so gewählt, daß zumindest eine geringe elastische Verformbarkeit in radialer Richtung
vorhanden ist, ohne daß dazu übermäßig große Kräfte aufgebracht werden müßten.
-
Im Hohlraum 14 ist eine insgesamt mit der Ziffer 16 bezeichnete Aufweiteinrichtung
untergebracht, die mittels einer Spannschraube 17 betätigt werden kann und die quer
zur Längsachse L des Schaftansatzes 13 bzw. des Werkzeuges und der Grundaufnahme
gegen die Innenseite 15a der Wandung 15 preßbare Spannkörper 18 enthält. Letztere
haben bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 die Form von Abschnitten eines unterteilten
Ringes. Es sind z.B. acht solcher Ringteile vorhanden (Fig. 2). Ihre Außenseiten
sind der Form der Innenseite 15a der Wandung 15 angepaßt, hier im wesentlichen also
zylindrisch. Auf ihren Unterseiten sind die Spannkörper 18 eben und stützen sich
auf der ebenen Stirnfläche eines Widerlagers 19 ab, das bei dieser Ausführung eine
mit Außengewinde versehene Ringscheibe ist, die in ein Innengewinde 14a am Ende
des Hohlraumes 14 eingeschraubt ist. Innenseitig bilden die Spannkörper insgesamt
eine Konusfläche 18a. Dieser entspricht eine Kegelfläche 20a an einem Druckstück
20, das eine Gewindebohrung 21 für ein entsprechendes Gewinde 22 an vorderen Teil
17a der Spannschraube 17 aufweist. Das Druckstück 20 ist ferner mit einem Ansatz
25 versehen, der mit seiner Außenfläche in der entsprechend ausgebildeten Mittelbohrung
19a des Widerlagers 19 geführt ist.
-
Die Spannschraube 17 ist bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 eine
Differentialschraube, deren hinterer Teil 17b mit einem Außengewinde 24 versehen
ist, das eine andere Steigung als das Gewinde 22 des vorderen Teiles 17a hat und
in eine entsprechende Gewindebohrung 23 der Grundaufnahme 1 eingeschraubt ist. Insbesondere
kann es so sein, daß bei gleicher Richtung der Steigung das Gewinde 24 eine größere
Steigung als das Gewinde 22 hat.
-
Die Differentialschraube 17 hat am Ende einen Innensechskant 26 für
den Eingriff eines Schlüssels. Durch Drehen der Schraube 17 wird das Druckstück
20 in Richtung auf das Widerlager 19 gezogen. Dadurch werden die Spannkörper 18
radial nach außen gegen die Innenseite 15a der Wandung 15 gedrückt, so daß die letztere
eine Dehnung im Sinne einer elastischen Aufweitung erfährt und dadurch der Schaftansatz
13 radial allseitig fest gegen den zylindrischen Sitz 12 der Grundaufnahme 1 gepreßt
wird. Zuvor bzw. im Verlauf dieses Vorgangs ist durch die mit der Einrichtung erzeugte
Kraft in Längsrichtung auch die Gegenfläche 6 des Werkzeuges 7 fest gegen die Anlagefläche
5 der Grundaufnahme 1 gezogen worden. Insgesamt ist somit eine spielfreie axiale
und radiale Verspannung des Werkzeuges 7 mit der Grundaufnahme 1 erreicht.
-
Die Erfindung schließt auch eine Ausführung ein, bei der anstelle
mehrerer Ringteile 18 od.dgl. als Spannkörper ein einteiliger Spannkörper vorhanden
ist, namentlich ein Ring.
-
Dessen Formgebung und Dimensionierung läßt sich so wählen, daß dieser
Spannkörper selbst eine Aufweitung unter der Einwirkung des Druckstückes erfahren
kann, die dann zur gewünschten Radialbelastung der Wandung des Schaftansatzes führt.
Außer Stahl oder ggfs. einem Nichteisenmetall kommt insbesondere auch Kunststoff
als Material für den bzw. die Spannkörper in Betracht.
-
Fig. 3 zeiqt eine AusfUhrung, bei der als Spaniikbrper eino Anzahl
von regelmäßig über den Umfang verteilten Kugeln 30 vorgesehen ist, wobei ggfs.
zwischen den Kugeln Abstandhalter vorhanden sein können, z.B. in Form eines Käfigs.
Im übrigen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen
wie in Fig. 1 und 2 bezeichnet.
-
Das Druckstück 20 kann statt mit einer Kegelfläche 20a auch mit einzelnen
über den Umfang verteilten Schrägflächen versehen sein, von denen dann jede einer
Kugel zugeordnet ist.
-
Sinngemäß und entsprechend gilt dies auch für andere Arten von Spannkörpern.
-
Bei der Ausführung nach Fig. 4 ist in eine mit Abstand hinter dem
zylindrischen Sitz 12 angeordnete Gewindebohrung 32 in der Grundaufnahme 31 eine
mit Außengewinde versehene Scheibe 33 eingeschraubt, die ein Mittelloch 34 für den
Durchtritt der hier als Kopfschraube ausgebildeten Spannschraube 27 aufweist und
als Anlage für den mit Innensechskant 26 versehenen Kopf 28 der Schraube dient.
Die Schraube 27 kann durch eine vom (nicht gezeigten) hinteren Ende der Grundaufnahme
31 ausgehende Bohrung 35 her angezogen werden.
-
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.