DE3814565C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit an einem axialen Ende angeordneter Spannzange zur auswechselbaren Halterung eines Schneidwerkzeuges wie eines Gewindebohrers, eines Spiralbohrers od. dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Bearbeiten von Werkstoffen mit schneidenden Werkzeugen besteht an den Schneiden der Werkzeuge und an den Schnitt­ stellen des Werkstoffes insbesondere bei hohen Drehzahlen eine starke Wärmeentwicklung, wobei sich die hohen Temperaturen vor allem auf die Standzeit des Schneidwerkzeuges nachteilig auswirken. Es wird daher den Schneiden und der Schnittstelle ein flüssiges Kühlmittel zugeführt, dem durch Zusätze auch schmierende Eigenschaften verliehen werden können, um die Reibkräfte zu verringern.

Aus der DE 37 06 534 C1 ist ein Spannfutter bekannt, dessen Anzugsbolzen mittels einer Spannzange eines Spannfutters drehfest mit einer Werkzeugspindel verbunden ist. Das Spannfutter weist einen inneren Kühlmittelraum auf, dem über einen Zuführkanal - der axial den Anzugsbolzen durchragt - Kühlmittel zugeführt ist. Zur Kühlmittelzufuhr ragt ein in der Werkzeugspindel angeordnetes Übergaberohr mit seinem freien Ende in eine Übergabebohrung des Anzugsbolzens ein, wobei zwischen der Innenwand der Übergabebohrung und dem Außenmantel des Übergaberohres ein Dichtring angeordnet ist.

Aus der DE 83 16 689 U1 ist bekannt, bei einem Tiefbohrwerkzeug mit innerer Kühlmittelzufuhr das Kühlmittel über ein Dichtrohr zuzuführen, welches in eine Bohrung im Schaft des Werkzeugs dichtend eingreift.

Für die Funktion der Kühlmittelübergabe ist eine genaue, achsgleiche Anordnung zwischen dem auswechselbaren Einsatzteil und dem Übergaberohr zwingend erforderlich. Auch müssen die Abmessungen der Übergabebohrung im Einsatzteil und des Übergaberohres aufeinander abgestimmt sein, um die gewünschte Dichtfunktion zu erzielen. Bei Schneidwerkzeugen mit mehreren axialen Kühlkanälen oder mit Kühlkanälen verschiedener Durchmesser müssen aufwendige Anpassungsmaßnahmen vorgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine verlustfreie Zufuhr des Kühlmittels zu einem auch unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Schneidwerkzeug im Spannfutter möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Kühlmittelraum ist innerhalb des Spannfutters an seinem der Spannzange zugewandten Ende mit einem Grundkörper verschlossen, der einen zur Spannzange ragenden Anschlußteil aufweist. Dieser Anschlußteil liegt mit seiner Stirnwand an einer Gegenfläche des Schaftes eines in der Spannzange eingespannten Schneidwerkzeugs dichtend an, wobei der Grundkörper sowie das Anschlußteil eine Durchgangsbohrung für das Kühlmittel aufweisen. Da die Durchgangsbohrung in der Stirnfläche mündet, die dichtend auf der Gegenfläche des Schaftes aufliegt, liegen die axiale Kühlmittelbohrung im Werkzeugschaft und die Durchgangsbohrung im Anschlußteil einander etwa deckungsgleich gegenüber, wodurch eine Kühlmittelübergabe gewährleistet ist. Für die Kühlmittelübergabe ist ein eventuell auftretender geringfügiger Achsversatz ohne Bedeutung, da auch bei einer Teilüberdeckung der Kühlkanäle eine verlustfreie Kühlmittelübergabe gewährleistet bleibt. Insbesondere können Schneidwerkzeuge mit Kühlmittelkanälen unterschiedlicher Durchmesser bei ein und demselben Anschlußteil eingesetzt werden, so daß Anpassungsmaßnahmen nicht erforderlich sind. Für die Dichtfunktion ist von Vorteil, daß ein in die Spannzange eingesetztes Schneidwerkzeug beim Festziehen der Spannmutter zusammen mit den Spannzangen in Axialrichtung auf das Anschlußteil zu bewegt wird, so daß die der Stirnwand des Anschlußteils zugewandte Gegenfläche des Schaftendes axial dichtend an die Stirnwand angedrückt wird und eine verlustfreie Kühlmittelübergabe gewährleistet.

Ist als Stirnwand die Innenwand eines Aufnahmetrichters vorgesehen, in den die Durchgangsbohrung mündet, so wird lediglich der Rand der Gegenfläche des Schaftes am Anschlußteil anliegen und eine Dichtkante bilden, bei deren Anlegen an die trichterförmige Stirnwand eine hohe Dichtwirkung gegeben ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Anschlußteil ein Stößel, wobei vorteilhaft zwischen der Stirnfläche des Stößels und der Gegenfläche am Werkzeug eine Dichtung angeordnet ist. Der Stößel ist insbesondere in einer axialen Bohrung des Grundkörpers axial beweglich geführt, wobei zur dichtenden Anlage der Stirnfläche des Stößels an der Gegenfläche eine Feder angeordnet ist, die zwischen einer Ringschulter des Stößels und dem Grundkörper eingespannt liegt. Zur Begrenzung der Axialbewegung des gleitend geführten Stößels beim Entnehmen des in der Spannzange aufgenommenen Werkzeuges dient ein Sicherungsring.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Spannfutters, teilweise geschnitten, mit einem Stößel als Anschlußteil,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Spannfutters, mit einem Aufnahmetrichter am Anschlußteil,

Fig. 3 im Schnitt eine vergrößerte Seitenansicht durch einen Winkelausgleichseinsatz aus einem Grundkörper und einem Anschlußteil,

Fig. 4 den Grundkörper des Winkelausgleichseinsatzes der Fig. 3 in geschnittener Seitenansicht,

Fig. 5 den Grundkörper nach Fig. 4 in Draufsicht,

Fig. 6 den Anschlußteil des Winkelausgleichseinsatzes der Fig. 3 in geschnittener Seitenansicht und

Fig. 7 einen Anschlußteil ähnlich Fig. 6, jedoch in anderer Ausbildung für die Aufnahme von Werkzeug­ schäften größeren Durchmessers.

Das im Innenkonus 16 einer rotierenden Werkzeugspindel 15 aufgenommene Spannfutter 1 wird durch einen Anzugsbolzen 2 kraftschlüssig in der Werkzeugspindel 15 gehalten. Im frei abragenden Teil des Spannfutters 1 ist eine das Werkzeug, z. B. einen Gewindebohrer 6, aufnehmende Spannzange 3 ein­ gesetzt. Durch Festziehen einer Spannmutter 17 auf dem Spannfutter 1 werden in bekannter Weise sowohl die Spann­ zange 3 als auch das Werkzeug 6 drehfest verspannt. Zur Zuführung des Kühlmittels an die Schneiden des Werkzeuges und an die Schnittstelle im Werkstück ist das Werkzeug mit Zuleitungen versehen, deren Eingangs­ öffnung 18 in einer Gegenfläche 19 des Werkzeuges 6 an­ geordnet ist. Das zur Kühlung der Werkzeugschneiden bzw. der Schnittstelle zugeführte Kühlmittel wird über einem stillstehenden Übertragungsring 20, der am rotierenden Spannfutters 1 anliegt, zugeführt und durch Zuführkanäle 21, 22 in einen Kühlmittelraum 25 eingespeist. Der Kühlmittelraum 25 ist durch einen Grundkörper 5 verschlossen, in dem beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Anschlußteil ein axial beweglicher Stößel 4 angeordnet ist, der eine Durchgangsbohrung 26 aufweist, über die das Kühlmittel vom Raum 25 dem eingespannten Werkzeug 6 zuströmt.

Der Stößel 4 ist so angeordnet, daß er mit seinem der Spannzange 3 abgewandten Ende 27 in den Kühlmittelraum 25 und mit dem der Spannzange 3 zugewandten Ende 28 in eine Auf­ nahmebohrung 29 der Spannzange 3 derart tief einragt, daß der Stößel 4 mit seiner Stirnwand 30 an der Gegenfläche 19 des in der Spannzange 3 eingespannten Werkzeuges 6 vorzugsweise unter dem Druck einer Feder 7 dichtend anliegt. Zum sicheren Ab­ dichten zwischen der Stirnwand 30 des Stößels 4 und der Gegenfläche 19 am Werkzeug 6 ist eine ringförmige Dichtung 8 an der Stirnwand 30 des Stößels 4 ange­ bracht. Der Weg des axial beweglichen Stößels 4 ist so bemessen, daß der in die Spannzange 3 eingeführte Werk­ zeugschaft, z.B. eines Gewindebohrers 6, den Stößel 4 um einige Millimeter in Richtung zur Werkzeugspindel 15 hin bewegt, so daß die Stirnwand 30 mit der angeordneten Dichtung 8 fest an der Gegenfläche 19 anliegt, so daß eine sichere Abdichtung gegen aus­ tretendes Kühlmittel erreicht wird. Der Anpreßdruck der Feder 7 wird durch das eine Ringfläche 31 des Stößelendes 27 beaufschlagende, unter Druck zugeführte Kühlmittel noch unterstützt. Beim Entnehmen des Werkzeuges 6 aus der Aufnahmebohrung 29 der Spannzange 3 wird der Stößel 4 durch die Feder 7 nur so weit in Richtung auf die Spannzange 3 hin bewegt, bis der auf dem Ende 27 des Stößels 4 aufgebrachte Sicherungsring 11 am Grundkörper 5 anliegt. Der in eine Bohrung mit Gewinde 32 eingeschraubte Grundkörper 5 ist mit einem Dichtring 10 versehen, dessen Werkstoff so gewählt ist, daß beim Einschrauben des Grundkörpers 5 in das Gewinde 32 der geringfügig den Außendurchmesser des Grundkörpers 5 überragende Dichtring 10 dichtend in die Gewindegänge des Gewindes 32 einge­ drückt wird. Die in die Werkzeugspindel 15 mündende Öffnung 35, in welche der Anzugsbolzen 2 eingeschraubt ist, ist durch Dichtringe 9 gegen den Austritt von Kühlmittel abgedichtet.

Durch diese Ausbildung des Spannfutters 1 in Verbindung mit der Spannzange 3 für eine innere Kühlmittelzufuhr ist gewährleistet, daß unabhängig von der Lage des Werkzeuges ohne Kühlmittelverluste eine sichere und ausreichende Kühlmittelzufuhr zu den Werkzeugschneiden und der Schnittstelle im Werkstück und damit auch eine kontinuierliche Späneabschwemmung erzielt ist.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Spannfutters 1 entspricht im wesentlichen dem in Fig. 1, weshalb für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Für die innere Kühlmittelzufuhr zu dem Werkzeug, das ein Spiralbohrer 50 sein kann, ist ein Winkel­ ausgleicheinsatz 51 vorgesehen, der in den Fig. 3 bis 7 näher dargestellt ist. Dieser Winkelausgleicheinsatz 51 besteht aus einem Grundkörper 52 und einem Anschlußteil 53, der über einen Sprengring 54 mit dem Grundkörper 52 lösbar verbunden sein kann.

Der als Gewindeeinsatz ausgebildete Grundkörper 52 be­ sitzt ein Außengewinde 55 und ist in das Ge­ winde 32 der Bohrung des Kühlmittelraums 25 des Spannfutters 1 eingeschraubt. Der Grundkörper 52 weist außerdem eine Durchgangsbohrung 56 auf, die koaxial zur Längs­ achse 57 des Spannfutters 1 verläuft und in eine im Durchmesser größere Ausnehmung 58 einmündet, die in dem dem Anschlußteil 53 zugewandten Ende des Grundkörpers 52 ausgebildet ist. Der Boden der Ausnehmung 58 ist als kegelförmige Pfanne 59 ausgebildet, die auch kugelförmig gestaltet sein kann. Der in die Ausnehmung 58 einmündende Endbereich der Durchgangsbohrung 56 ist als Innen­ sechskant 60 ausgeführt (Fig. 4 und 5), in den zum Einschrauben des Grundkörpers 52 in das Gewinde 32 ein Sechskantschlüssel einge­ steckt werden kann.

In der die Ausnehmung 58 begrenzenden Umfangswand ist eine Ringnut 61 für den Sprengring 54 vorgesehen. Außerdem können an der dem Anschlußteil 53 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 52 zwei einander diametral gegenüberliegende Schlitze 62 zum Eingriff eines Schraubendrehers od. dgl. vorgesehen sein.

Der Anschlußteil 53 besitzt eine zur Längsachse 57 koaxial verlaufende Durchgangsbohrung 63 für das Kühlmittel, die sich an die Durchgangsbohrung 56 des Grundkörpers 52 anschließt. Die Durchgangsbohrung 63 kann im Durchmesser etwa gleich oder kleiner als die Durchgangsbohrung 56 sein. An dem dem Grund­ körper 52 zugewandten Ende des Anschlußteils 53 kann eine bevorzugt etwa halbkugelförmige Kuppe 64 ausgebildet sein, die in der Ausnehmung 58 des Grundkörpers 52 beweglich ge­ lagert ist und mit ihrer Kugelfläche 65 an der Kegelfläche der Pfanne 59 anliegt. Die halbkugelförmige Kuppe 64 kann einen Bund 66 aufweisen, der von dem Sprengring 54 in der Ausnehmung 58 übergriffen ist, so daß der Anschlußteil 53 in der Ausnehmung 58 beweglich gehalten ist.

In dem der Kuppe 64 gegenüberliegenden Ende des Anschluß­ teils 53 ist ein Aufnahmetrichter 67 für den Schaft 68 des Werk­ zeuges 50 ausgebildet. Der Aufnahmetrichter 67 hat eine konische Wand 69 die bezüglich der Längsachse 57 vorzugsweise im Winkel von etwa 30° geneigt ist, so daß der Aufnahmetrichter 67 einen Öffnungs­ winkel von etwa 60° besitzt. Es kann auch ein kleinerer oder größerer Winkel als 60° vorgesehen sein. Die Durchgangsbohrung 63 mündet an dem unteren verjüngten Teil in den Auf­ nahmetrichter 67 ein. Die gegenüberliegende Öffnung 70 des Aufnahmetrichters 67, die dem Werkzeug 50 zugewandt liegt, ist im Durchmesser größer als der Schaft 68 des Werkzeuges 50 ausgebildet, so daß der Schaft 68 in den Aufnahmetrichter 67 eingeführt und mit seinem Um­ fangsrand als Gegenfläche 71 dicht an die konische Wand 69 angelegt werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß über den Winkelaus­ gleichseinsatz 51 eine einwandfreie innere Kühlmittel­ zufuhr sowohl bei Werkzeugen mit nur einem zentralen Kühlkanal (Werkzeug 6 in Fig. 1) als auch mit zwei oder mehr Kühlkanälen 72 (Werkzeug 50 in Fig. 2) erzielt werden kann. Die Kühlmittelzufuhr ist von der Lage des Werkzeuges unabhängig und erfolgt aufgrund des dichten Anschlusses des Schaftes 68 in dem Aufnahmetrichter 67 weitgehend verlustfrei, so daß eine intensive Kühlung des Werkzeugs 6 bzw. 50, der Werkzeugschneiden sowie und des zu bearbeitenden Werkstücks gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in den konischen Aufnahmetrichter 67 des Winkelausgleich­ einsatzes 51 Werkzeuge mit unterschiedlich großen Schaft­ durchmessern wahlweise eingesetzt werden können. Bei Werk­ zeugen mit einem kleineren Schaftdurchmesser erfolgt die dichte Anlage des Umfangrandes 71 im unteren Bereich des Aufnahmetrichters 67, während Werkzeugschäfte mit größeren Durchmessern im oberen Bereich des Aufnahmetrichters 67 mit ihrem Umfangsrand 71 an der konischen Wand 69 dicht anliegen. Um einen möglichst großen Bereich unterschiedlicher Schaftdurchmesser abzudecken, ist das Anschlußteil 53 des Winkelausgleicheinsatzes 51 auswechselbar; in die Ausnehmung 58 des Grundkörpers 52 können mindestens zwei verschiedene Anschlußteile 53 mit unter­ schiedlich großen Schaftaufnahmetrichtern 67 wahlweise eingesetzt werden. Derartig verschiedene Anschlußteile 53 sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. In den Aufnahmetrichter 67 des Anschlußteils 53 gem. Fig. 6 können bei­ spielsweise Werkzeuge, wie Spiralbohrer, mit einem Schaft­ durchmesser von bis zu 7 mm eingesetzt werden, während der Aufnahmetrichter 67 des in der Fig. 7 dargestellten Anschlußteils 53 für Werkzeuge, wie Spiralbohrer, mit einem Schaftdurchmesser von etwa 7 bis 13 mm vorgesehen ist. Das Werkzeug 50 wird beim Einspannen in den Aufnahmetrichter 67 des Anschlußteils 53 gedrückt, der in der Pfanne 59 des Grund­ körpers 52 beweglich gelagert ist, so daß sich der Schaft 68 und der Anschlußteil 53 beim Anlegen des Umfangrands 71 an die konische Wand 69 exakt zentrieren können, wodurch eine einwandfreie Abdichtung erzielt wird.

Claims (18)

1. Spannfutter mit an einem axialen Ende angeordneter Spannzange (3) zur auswechselbaren Halterung eines Schneidwerkzeugs (6, 50) wie eines Gewindebohrers, eines Spiralbohrers od. dgl., und mit an dem anderen axialen Ende angeordnetem Anzugsbolzen (2) zum Verbinden mit einer rotierenden Werkzeugspindel (15) einer Werkzeugmaschine, wobei im Spannfutter (1) ein innerer Kühlmittelraum (25) vorgesehen ist, dem über einen Zuführkanal (21, 22) Kühlmittel zufließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelraum (25) durch einen innerhalb des Spannfutters (1) liegenden Grundkörper (5, 52) mit einem der Spannzange (3) zugewandten Anschlußteil (4, 53) verschlossen ist, wobei der Anschlußteil (53) mit einer Stirnwand (30, 69) an einer Gegenfläche (19, 71) des Schaftes (68) eines in der Spannzange (3) eingespannten Schneidwerkzeugs (6, 50) dichtend anliegt, und daß der Grundkörper (5, 52) sowie das Anschlußteil (4, 53) eine Durchgangsbohrung (26, 56, 63) für das Kühlmittel aufweisen.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand durch die Wand (69) eines Aufnahmetrichters (67) gebildet ist, in den die Durchgangsbohrung (63) mündet.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Werkzeug zugewandte Öffnung (70) des Aufnahmetrichters (67) im Durchmesser größer als die Einmündung der Durchgangsbohrung (63) und des Werkzeugschaftes (68) ist, der mit dem Umfangsrand (71) seiner Stirnfläche an der Stirnwand (69) des Aufnahmetrichters (67) anliegt.

4. Spannfutter nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Stirnwand (69) des Aufnahmetrichters (67) in seinem Winkel von etwa 15° bis 80°, vorzugsweise etwa 30°, zur Längsachse (57) des Anschlußteils (53) verläuft.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (53) in einer Ausnehmung (58) des Grundkörpers (52) beweglich gelagert und über einen Sprengring (54) od. dgl. gehalten ist.

6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (53) eine kugelförmige Kuppe (64) aufweist, die in der Ausnehmung (58) in einer kegel- oder kugelförmigen Pfanne (59) des Grundkörpers (52) lagert und gegenüber dem Grundkörper (52) beweglich ist.

7. Spannfutter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausnehmung (58) des Grundkörpers (52) Anschlußteile (53) mit verschiedenen großen Aufnahmetrichtern (67) und/oder Durchgangsbohrungen (63) wahlweise einsetzbar sind.

8. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil ein Stößel (4) ist.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnwand (30) des Stößels (4) und der Gegenfläche (19) am Werkzeug (6) eine Dichtung (8) angeordnet ist.

10. Spannfutter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (4) in einer axialen Bohrung (38) des Grundkörpers (5) axial beweglich geführt ist.

11. Spannfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (4) unter der Kraft einer Feder (7) am Werkzeug (6) anliegt.

12. Spannfutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) zwischen einer Ringschulter des Stößels (4) und dem Grundkörper (5) eingespannt liegt.

13. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbewegung des Stößels (4) durch einen Sicherungsring (11) begrenzt ist.

14. Spannfutter nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kühlmittelraum (25) liegende radiale Ringfläche (31) des Stößels (4) als Druckbeaufschlagungsfläche für das Kühlmittel ausgebildet ist.

15. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (52) des Anschlußteils (53) ein Außengewinde (55) aufweist und mit diesem in ein Gewinde (32) des Kühlmittelraums (25) einschraubbar ist.

16. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußteil (53) mit der Durchgangsbohrung (63), der Grundkörper (52) mit der Durchgangsbohrung (56) und der Kühlmittelraum (25) koaxial im Spannfutter (1) liegen.

17. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (21, 22) aus mindestens zwei sich kreuzenden Bohrungen besteht.

18. Spannfutter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Paare von Zuführungskanälen (21, 22) rotationssymmetrisch im Spannfutter (1) angeordnet sind.