DE3838451A1

DE3838451A1 - Draw-in collet chuck with longitudinally adjustable stop bolt for the length adjustment of a cutting tool

Info

Publication number: DE3838451A1
Application number: DE19883838451
Authority: DE
Inventors: Hermann Diebold
Original assignee: DIEBOLD HELMUT WERKZEUG MASCH
Current assignee: DIEBOLD HELMUT WERKZEUG MASCH
Priority date: 1988-11-12
Filing date: 1988-11-12
Publication date: 1990-05-17

Abstract

The invention relates to a draw-in collet chuck for accommodating a shank, clamped in the collet, of a rotating cutting tool in the rotating tool spindle of a machine tool. The draw-in collet chuck is provided with an axially movable stop bolt, against the front end of which the end face of the shank, clamped in the collet, of the rotating cutting tool bears, the stop bolt being axially displaceable via an adjusting mechanism from the outside of the draw-in collet chuck in order to permit dimensional correction after the resharpening of the tool edges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannzangenfutter zum Spannen einer ein rotierendes zerspanendes Werkzeug aufnehmenden Spannzange in der rotierenden Werkzeugspindel einer Werk zeugmaschine, wobei innerhalb des Spannzangenfutters ein über ein Stellgetriebe längenverstellbarer Anschlagbolzen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 enthalten ist.The invention relates to a collet chuck for clamping a receiving a rotating cutting tool Collet in the rotating tool spindle of a plant machine tool, being within the collet chuck Stop bolts adjustable in length via an actuator is contained according to the preamble of claim 1.

Zum Spannen von rotierenden zerspanenden Werkzeugen in den rotierenden Werkzeugspindeln von Werkzeugmaschinen wird in bekannter Weise in die konische Aufnahmebohrung der rotie renden Werkzeugspindel ein Spannzangenfutter mit konischem Einsteckschaft eingesetzt. Dieses Spannzangenfutter ist mit einem Innenkonus versehen, in welchen die mit einem identi schen Außenkonus versehene Spannzange eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen des Schaftes eines zerspanenden Werkzeuges in die Aufnahmebohrung der Spannzange wird die Spannzange durch Festziehen der als Schraubenmutter ausgebildeten Spannmutter mit dem Spannzangenfutter kraftschlüssig verbunden. Zur Er zielung des für die Übertragung des Arbeitsdrehmomentes für das rotierende Werkzeug erforderlichen Drehmoments und damit zur Erzielung des erforderlichen Reibschlusses ist die Spannzange durch achsparallele Schlitze in z.B. 16 elastisch verformbare Segmente unterteilt, die so ausgebildet und an geordnet sind, daß sich durch das Eindrücken der Spannzange in den Innenkonus des Spannzangenfutters unter der Anzugs kraft der Spannmutter eine kraftschlüssige, sichere Reibver bindung zur Übertragung des für die Bearbeitung durch das rotierende zerspanende Werkzeug erforderliche Drehmoment ergibt. Durch die arbeitsbedingte Schneiden-Abnützung und Schneidenstumpfung ist in bestimmten Zeitabständen ein Nachschärfen der Werkzeugschneiden erforderlich. Dieses Nachschärfen der Werkzeugschneiden bedingt eine Maßverände rung an dem zu bearbeitenden Werkstück, da die Nachschärfung eine Längenänderung (Verkürzung) des Schneidenabstandes von der Werkzeugaufnahme aus zur Folge hat. Zur Herstellung der erforderlichen Maßhaltigkeit des zu bearbeitenden Werkstücks ist es erforderlich, den Längenverlust am Werkzeug durch Nachsetzen des Werkzeuges auszugleichen und damit die Werk zeugschneiden wieder in die ursprüngliche Position zu brin gen. Dies bedingt ein aufwendiges Nachjustieren des Werkzeu ges, z.B. durch Entnahme des Werkzeuges aus der Werkzeug spindel und Nachstellen z.B. auf einem Werkzeug-Voreinstell gerät. Bei einem sehr engen Toleranzfeld des mit dem nachge schärften Werkzeug zu bearbeitenden Werkstück-Abschnitts ist dies eine sehr zeitraubende Justierarbeit, da sich der axi ale Bewegungsspielraum der Werkzeugschneiden und damit des Werkzeuges im Bereich von wenigen Hundertstel Millimetern bewegt.For clamping rotating cutting tools in the rotating tool spindles of machine tools is used in known way in the conical receiving bore of the rotie tool spindle a collet chuck with conical Insert shaft inserted. This collet chuck is included an inner cone in which the identi Collet provided with the outer cone is used. To inserting the shank of a cutting tool into the mounting hole of the collet becomes through the collet Tighten the clamping nut designed as a screw nut non-positively connected to the collet chuck. To Er aiming for the transmission of the working torque for the rotating tool required torque and thus to achieve the required frictional engagement is the Collet through axially parallel slots in e.g. 16 elastic deformable segments divided that are designed and attached are ordered that by pressing the collet in the inner cone of the collet chuck under the suit thanks to the clamping nut, a non-positive, secure friction Binding to transfer the for processing by the rotating cutting tool required torque results. Due to the work-related cutting wear and Blunt cutting is at certain intervals Resharpening of the cutting edges required. This Resharpening the tool edges requires a change in dimension tion on the workpiece to be machined, since the re-sharpening a change in length (shortening) of the cutting edge distance from the tool holder. To make the required dimensional accuracy of the workpiece to be machined it is necessary to compensate for the length loss on the tool Repositioning the tool and thus compensating for the work cutting the tool back to its original position gen. This requires a complex readjustment of the tool tot, e.g. by removing the tool from the tool spindle and readjustment e.g. on a tool preset device. With a very narrow tolerance range with the sharpened tool to be machined workpiece section this is a very time-consuming adjustment work, since the axi All freedom of movement for the tool cutting edges and thus the Tool in the range of a few hundredths of a millimeter emotional.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannzangen futter zur Aufnahme einer Spannzange mit dem darin gespann ten Werkzeug so auszubilden, daß bei einfacher Bedienung ein Maßausgleich nach dem Nachschräften der Werkzeugschneiden durch eine axiale Längsverschiebung mit geringstem Aufwand und maßgenau erfolgen kann.The invention has for its object a collet chuck to hold a collet with the clamped in it ten tool so that a simple operation Dimensional adjustment after re-tool cutting through an axial longitudinal displacement with the least effort and can be made to measure.

Diese Aufgabe wird bei einer Spannzange gemäß Gattungsbe griff mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst.This task is done with a collet according to the genus reached with the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Ein mit einem Außengewinde versehener Anschlagbolzen, an dem der Schaft des in der Spannzange eingespannten Werkzeuges anliegt, ist in einem mit dem identischen Innengewinde ver sehenen Abschnitt des Spannzangenfutters aufgenommen und durch Verdrehen um das Maß der Gewindesteigung axial beweg lich.An externally threaded stop pin on which the shank of the tool clamped in the collet is in a ver with the identical internal thread see section of the collet chuck and by turning the thread pitch axially Lich.

Das dem Gewindeteil entgegengesetzte Ende des Anschlagbol zens ragt gegen die Aufnahmebohrung der das Werkzeug aufneh menden Spannzange, so daß das Schaftende des in der Spann zange aufgenommmenen Werkzeuges an der Stirnfläche des An schlagbolzen-Endes anliegt.The end of the stop bolt opposite the threaded part zens protrudes against the mounting hole that holds the tool menden collet, so that the shaft end of the in the collet pliers picked up tool on the face of the An firing pin end rests.

Der mittlere Bereich des Anschlagbolzens zwischen dem das Außengewinde aufweisenden Ende und dem gegen die Spannzange ragenden Teil ist im Durchmesser größer gehalten und mit einem mehrgängigen Gewinde mit großem Steigungswinkel ver sehen und z.B. als Schneckenrad eines Schneckengetriebes ausgebildet. Ein auf einem Stellbolzen aufgebrachtes Gewinde mit einem flachen Steigungswinkel, z.B. als Schnecke eines Schneckengetriebes, greift in das mehrgängige Gewinde/ Schneckenrad ein. Der Stellbolzen ist in einer Bohrung senk recht zur Längsachse des Spannzangenfutters gelagert, wobei die Längsachse der den Stellbolzen aufnehmenden Bohrung im Abstand der beiden Teilkreishalbmesser von Schnecke und Schneckenrad zur Längsmittelachse des Spannzangenfutters verläuft. Der Stellbolzen ist an seinen beiden Enden jeweils als Lagerzapfen ausgebildet. Der Durchmesser des "einragen den" Lagerzapfens ist kleiner, und der Durchmesser des "aus ragenden" Lagerzapfens ist größer als das als Schnecke eines Schneckengetriebes ausgebildete Mittelteil. Der im Durchmes ser großere "ausragende" Lagerzapfen ist z.B. mit einem In nensechskant versehen, in den ein Innensechskantschlüssel eingesteckt und damit der Stellbolzen verdreht wird. Hier durch erfährt der mit dem Stellbolzen über das Schneckenge triebe im Eingriff stehende Anschlagbolzen ebenfalls eine im Verhältnis zum Stellbolzen jedoch nur Teildrehung, wodurch, bedingt durch die Gewindeverbindung zwischen dem Spannzan genfutter und dem Anschlagbolzen, dieser eine Axialbewegung entsprechend der Steigung des Gewindes erfährt, wodurch der am Anschlagbolzen anliegende Schaft des in der Spannzange eingespannten Werkzeuges ebenfalls axial verschoben wird.The middle area of the stop pin between which the Male end and against the collet protruding part is kept larger in diameter and with a multi-start thread with a large lead angle see and e.g. as a worm gear of a worm gear educated. A thread on an adjusting bolt with a flat pitch angle, e.g. as a snail one Worm gear, engages in the multi-start thread / Worm wheel. The adjusting bolt is lowered in a hole stored right to the longitudinal axis of the collet chuck, where the longitudinal axis of the bore receiving the adjusting pin in Distance between the two pitch circle diameters of the worm and Worm wheel to the longitudinal center axis of the collet chuck runs. The adjusting bolt is at both ends designed as a journal. The diameter of the "protrude the "bearing pin is smaller, and the diameter of the" protruding "journal is larger than that of a worm Worm gear trained middle part. The one in diameter This larger "protruding" journal is e.g. with an in hexagon, in which an Allen key inserted and thus the adjusting bolt is rotated. Here through it finds out with the adjusting bolt about the worm gear drives engaged stop pin also one in Relation to the adjusting bolt only partial rotation, whereby, due to the threaded connection between the chuck gene lining and the stop pin, this an axial movement experiences according to the pitch of the thread, whereby the the shaft of the in the collet clamped tool is also axially displaced.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigenAn exemplary embodiment is shown in the drawings. Show it

Fig. 1 das Spannzangenfutter im Längsschnitt, Fig. 1 the collet chuck in longitudinal section;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung nach der Schnittlinie I-I in Fig. 1, Fig. 2 is a sectional view taken along the section line II in Fig. 1,

Fig. 3 den Anschlagbolzen in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 shows the striker pin in an enlarged scale,

Fig. 4 den Stellbolzen in vergrößertem Maßstab. Fig. 4 shows the adjusting bolt on an enlarged scale.

Das Spannzangenfutter 1 nimmt in seinem der Werkzeugspindel 2 abgewandten Teil 3 enthaltenden Aufnahmekonus 4 die Spann zange 5 mit dem eingesteckten Schaft 8 eines zerspanenden Werkzeuges auf. Durch Festziehen der Spannmutter 9 wird die Spannzange 5 in den Aufnahmekonus 4 des Spannzangenfutters 1 eingedrückt, wodurch eine Durchmesserverkleinerung der Auf nahmebohrung 10 für den Werkzeugschaft 8 der Spannzange 5 erfolgt, so daß der in die Aufnahmebohrung 10 eingesteckte Schaft 8 eines zerspanenden Werkzeuges kraftschlüssig ver spannt wird. Die Stirnfläche des Werkzeugschaftes 8 eines zerspanenden Werkzeuges liegt an der Stirnfläche 11 des vor deren Teiles 12 des Anschlagbolzens 17 an.The collet chuck 1 takes in its holding cone 4 facing away from the tool spindle 2 part 3 , the collet 5 with the inserted shaft 8 of a cutting tool. By tightening the tightening nut 9, the collet is pushed in the collet chuck 1 into the receiving cone 4 5, whereby a reduction in diameter of the On receiving bore takes place 10 for the tool shaft 8 of the collet 5, so that the inserted into the receiving bore 10 shaft 8 of a machining tool frictionally ver biases becomes. The end face of the tool shank 8 of a cutting tool lies against the end face 11 of the part 12 of the stop bolt 17 in front of it.

Der Anschlagbolzen 17 - Fig. 3 - ist an seinem der Werkzeug spindel 2 zugewandten Ende 15 mit einem Schraubengewinde versehen, welches in das identische Muttergewinde 16 des Spannzangenfutter-Mittelteiles 18 eingeschraubt ist. Ein Außendurchmesser des Anschlagbolzens 17 ist in der Führungs passung 22 axial beweglich gelagert.The stop bolt 17 - FIG. 3 - is provided at its end 15 facing the tool spindle 2 with a screw thread which is screwed into the identical nut thread 16 of the collet chuck middle part 18 . An outer diameter of the stop pin 17 is axially movable in the guide fit 22 .

Der mittlere Bereich des Anschlagbolzens 17 ist am Außenum fang mit einem mehrgängigen Gewinde 23 mit großem Steigungs winkel versehen und als Schneckenrad eines Schneckengetrie bes ausgebildet. Quer zur Längsachse 24 des Spannzangenfut ters 1 ist eine abgestufte Bohrung 25, deren Längsachse 26 im Abstand (A) zur Längsachse 24 des Spannzangenfutters 1 verläuft (Fig. 2). In dieser abgestuften Querbohrung 25 fin det der Stellbolzen 29 Aufnahme. Der Stellbolzen 29 ist an seinen beiden Enden als Lagerzapfen 30 und 31 ausgebildet, wobei der Durchmesser des Lagerzapfens 30 kleiner und der Durchmesser des Lagerzapfens 31 größer ausgeführt ist als das Mittelteil 32 des Stellbolzens 29. Das Mittelteil 32 ist an seiner Umfangsfläche mit einem ein oder mehrgängigen Ge winde 33 versehen, das als Schnecke eines Schneckengetriebes ausgebildet ist. Der Stellbolzen 29 greift mit seinem als Schnecke ausgebildeten Mittelteil 32 in das als Schneckenrad 23 ausgebildete Mittelteil des Anschlagbolzens 17 ein. Beim Verdrehen des Stellbolzens 29 um seine Längsachse 26 führt der Anschlagbolzen 17 in Abhängigkeit des Übersetzungsver hältnisses zwischen der Schnecke 33 des Stellbolzens 29 und dem Schneckenrad 23 des Anschlagbolzens 17 eine Teildrehung aus. Zur Verdrehung des Stellbolzens 29 ist der im Durch messer größere Lagerzapfen 31 mit z.B. einem Innensechskant versehen, so daß die Verdrehung des Stellbolzens 29 problem los mit einem Innensechskantschlüssel erfolgen kann. Bedingt durch die Verschraubung des Anschlagbolzens 17 mit dem Mut tergewinde 16 des Spannzangenfutters 1 erfährt der Anschlag bolzen 17 eine Axialbewegung, die zweckentsprechend in Rich tung auf den in der Spannzange 5 eingespannten Schaft 8 eines zerspanenden Werkzeuges einwirkt.The central region of the stop bolt 17 is at the Außenum catch with a multi-start thread 23 with a large pitch angle and formed as a worm gear of a worm gear bes. Transversely to the longitudinal axis 24 of the collet chuck 1 is a stepped bore 25 , the longitudinal axis 26 of which is at a distance ( A ) from the longitudinal axis 24 of the chuck chuck 1 ( FIG. 2). In this stepped transverse bore 25 fin det 29 adjusting pin. The adjusting pin 29 is designed at both ends as a bearing pin 30 and 31 , the diameter of the bearing pin 30 being smaller and the diameter of the bearing pin 31 being larger than the central part 32 of the adjusting pin 29 . The middle part 32 is provided on its circumferential surface with a single or multiple thread Ge 33 , which is designed as a worm of a worm gear. The adjusting bolt 29 engages with its central portion 32 configured as a worm in the worm gear 23 formed as a central portion of the stop pin 17 a. When turning the adjusting bolt 29 about its longitudinal axis 26 , the stop bolt 17 performs a partial rotation depending on the translation ratio between the worm 33 of the adjusting bolt 29 and the worm wheel 23 of the stop bolt 17 . To twist the adjusting bolt 29 , the larger diameter journal 31 is provided with, for example, a hexagon socket, so that the twisting of the adjusting bolt 29 can be done without problems using an Allen key. Due to the screwing of the stop bolt 17 with the courage thread 16 of the collet chuck 1 , the stop bolt 17 experiences an axial movement, which appropriately acts in Rich direction on the clamped in the collet 5 shaft 8 of a cutting tool.

Zur axialen Fixierung des Stellbolzens 29 in der Querbohrung 25 ist der den Lagerzapfen 31 aufnehmende Bohrungsabschnitt mit einem Sprengring oder quer liegenden Stift 37 versehen. Die Steigungsrichtung der Schnecke 33 des Schneckenrades 23 und der Verschraubung 16 zischen dem Spannzangenfutter 1 und dem Anschlagbolzen 17 sind so gewählt, daß sich der Stell bolzen 29 beim Verdrehen mit seiner Schulter oder Kugel 38 in der Aufnahmebohrung des Lagerzapfens 31 abstützt. To axially fix the adjusting bolt 29 in the transverse bore 25 , the bore section receiving the journal 31 is provided with a snap ring or transverse pin 37 . The direction of inclination of the worm 33 of the worm wheel 23 and the screw connection 16 between the collet chuck 1 and the stop bolt 17 are selected so that the adjusting bolt 29 is supported in the receiving bore of the bearing pin 31 when it is rotated with its shoulder or ball 38 .

Bei einer angenommenen Zähnezahl des Schneckenrades von 35 Zähnen und einer eingängigen Schnecke und einer Gewindestei gung von 1,75 mm der Schraubverbindung zwischen dem Spann zangenfutter 1 und dem Anschlagbolzen 17 ergibt eine Umdre hung des Stellbolzens 29 eine Axialverschiebung des An schlagbolzens 17 um fünf Hundertstel Millimeter. Durch die se Nachstelleinrichtung ist eine genaue Nachjustierung der nachgeschärften Werkzeugschneiden und damit eine maßgenaue Fertigung ohne nennenswerte Unterbrechung des Fertigungsab laufs möglich. Zur Information der damit arbeitenden Person ist im Bereich der Stellbolzen-Bohrung ein entsprechender Hinweis z.B. in Form einer Skala angebracht.With an assumed number of teeth of the worm wheel of 35 teeth and a single-start worm and a thread pitch of 1.75 mm of the screw connection between the collet chuck 1 and the stop bolt 17 , a rotation of the adjusting bolt 29 results in an axial displacement of the stop bolt 17 by five hundredths of a millimeter . Through this adjustment device, an exact readjustment of the resharpened tool cutting edges and thus a dimensionally accurate production is possible without any significant interruption in the production process. To inform the person working with it, a corresponding note, for example in the form of a scale, is attached in the area of the adjusting bolt bore.

Die Erfindung ist nicht nur für das beschriebene und zeich nerisch dargestellte Spannzangenfutter geeignet. Sie läßt sich z.B. ebenso bei Spannfuttern für Fräser einsetzen, bei denen die Zylinderschäfte gemäß der deutschen Industrie-Norm (DIN 1835 E) eine geneigte Spannfläche aufweisen.The invention is not only for the described and drawing nerisch shown collet chuck suitable. She leaves e.g. also use for chucks for milling cutters, at which the cylindrical shanks according to the German industry standard (DIN 1835 E) have an inclined clamping surface.

Claims

1.Collet chuck for clamping a rotating cutting tool receiving collet in the rotating tool spindle of a machine tool, the clamped tool shaft resting on the end face of an axially movable stop bolt accommodated in the collet chuck, characterized in that the axially movable stop bolt ( 17 ) via an adjustment gear ( 16 ; 23 ; 32 ) from the outside of the collet chuck ( 1 ) against the end face of the tool shank ( 8 ) with which it can be moved axially.

2. Collet chuck according to claim 1, characterized in that the axially movable on firing pin ( 17 ) is provided at least over part of its length with a screw thread.

3. Collet chuck according to claim 1 or 2, characterized in that the screw thread of the firing pin ( 17 ) can be screwed into an identical nut thread ( 16 ) of the collet chuck ( 1 ).

4. Collet chuck according to one of claims 1 to 3, characterized in that the part of the stop bolt ( 17 ) provided with the screw thread is smaller in diameter than the central part ( 21 ) of the stop bolt ( 17 ).

5. Collet chuck according to one of claims 1 to 4, characterized in that the central part ( 21 ) of the stop bolt ( 17 ) is provided on its outer circumference with a multi-start thread ( 23 ) with a large pitch angle.

6. Collet chuck according to claim 5, characterized in that the multi-start thread ( 23 ) is designed as a toothing of a worm gear for a worm gear.

7. Collet chuck according to one of claims 5 or 6, characterized in that the multiple thread ( 23 ) forming the toothing of a worm wheel extends at least over part of the length of the stop bolt ( 17 ).

8. Collet chuck according to one of claims 1 to 7, characterized in that the part of the stop bolt ( 17 ) facing the tool shaft ( 8 ) received in the collet ( 5 ) is smaller in diameter than the central part ( 21 ) of the stop bolt ( 17 ).

9. Collet chuck according to one of claims 1 to 8, characterized in that the collet chuck ( 1 ) is provided with a transverse bore ( 25 ) whose longitudinal axis ( 26 ) is arranged approximately perpendicular to the longitudinal axis ( 24 ) of the collet chuck ( 1 ).

10. Collet chuck according to claim 9, characterized in that the longitudinal axis ( 26 ) of the transverse bore ( 25 ) at a distance ( A ) to the longitudinal axis ( 24 ) of the collet chuck ( 1 ).

11. Collet chuck according to claim 9 or 10, characterized in that the transverse bore ( 25 ) is designed as a basic bore and has sections with different diameters.

12. Collet chuck according to one of claims 1 to 11, characterized in that the transverse bore ( 25 ) cuts the receiving bore ( 27 ) for the worm wheel ( 23 ) bil denden part of the stop bolt ( 17 ) approximately in the middle of its longitudinal extent.

13. Collet chuck according to one of claims 1 to 12, characterized in that an adjusting bolt ( 29 ) is rotatably mounted in the transverse bore ( 25 ).

14. Collet chuck according to claim 13, characterized in that the adjusting bolt ( 29 ) over a part of its length, preferably over the central region ( 32 ), is provided with a thread ( 33 ) with a flat pitch angle.

15. Collet chuck according to claim 14, characterized in that the adjusting bolt ( 29 ) provided with a thread ( 33 ) with a flat pitch angle is designed as a worm of a worm gear.

16. Collet chuck according to one of claims 13 to 15, characterized in that the adjusting bolt ( 29 ) is provided at both ends with bearing journals ( 30 ; 31 ).

17. Collet chuck according to claim 16, characterized in that the bearing pins ( 30 ; 31 ) have un different diameters.

18. Collet chuck according to claim 17, characterized in that the bearing pin ( 30 ) is kept smaller in diameter than the threaded portion ( 33 ) provided with the central portion ( 32 ) of the adjusting bolt ( 29 ).

19. Collet chuck according to claim 17, characterized in that the bearing pin ( 31 ) is kept larger in diameter than the threaded portion ( 33 ) provided with the central portion ( 32 ) of the adjusting bolt ( 29 ).

20. Collet chuck according to claim 19, characterized in that the larger diameter bearing journal ( 31 ) of the adjusting bolt ( 29 ) has an investment school ter ( 38 ).

21. Collet chuck according to claim 19 or 20, characterized in that the larger diameter bearing journal ( 31 ) is provided with profile surfaces for an adjusting tool.

22. Collet chuck according to claim 21, characterized in that the profile surfaces form a hexagon socket ( 36 ).

23. Collet chuck according to one of claims 1 to 22, characterized in that the adjusting bolt ( 29 ) is secured against axial displacement.