DE3902559A1 - Schnellwechselfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnellwechselfutter zum Gewindeschneiden, Gewindeformen od.dgl. der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Es ist ein Schnellwechselfutter dieser Art bekannt (DE-GM 70 22 326, US-PS 45 47 105), das eine in vollem Umfang befrie­ digend arbeitende Längenausgleichseinrichtung aufweist, die auf Zug und auf Druck wirksam ist und einen Ausgleich von Unterschieden zwischen dem maschinenseitigen Vorschub und der Gewindesteigung ermöglicht. Um die Leistungen beim Ge­ windeschneiden, Gewindeformen od.dgl. noch zu steigern, wird werkzeugseitig eine innere Führung für das Kühlmittel, die zusätzlich zur Kühlung eine Schmierung und einen Späneabtrans­ port bewirkt, angestrebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellwechsel­ futter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das eine innere Kühlmittelführung für das Werkzeug zum Gewindeschneiden, Gewindeformen od.dgl. ermöglicht und dabei alle Voraussetzungen für einen nach wie vor leicht­ gängigen und störungsfrei arbeitenden Längenausgleich auf Zug und Druck selbst bei größeren Drücken des zugeführten Kühlmittels schafft.

Die Aufgabe ist bei einem Schnellwechselfutter der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Auf diese Weise ist eine innere Kühlmittelführung bis hin zu einem in das Futter einsetzbaren Schnellwechseleinsatz und einem darin enthaltenen Werkzeug zum Gewindeschneiden, Gewindeformen od.dgl. geschaffen. Bei allem ist das Schnell­ wechselfutter kompakt, nach wie vor vom Aufbau her einfach und aus nur wenigen Bauelementen gebildet, die im übrigen zumindest im wesentlichen denjenigen bisher bekannter Schnell­ wechselfutter dieser Art entsprechen und nur hinsichtlich einiger geringer Details angepaßt werden müssen. Zugleich ist durch die Erfindung die Voraussetzung dafür geschaffen, daß selbst größere Drücke, unter denen das zugeführte Kühl­ mittel hindurchgeleitet wird, keine zusätzlichen Axialkräfte auf die Längenausgleichseinrichtung ausüben, so daß deren störungsfreie Funktion und Leichtgängigkeit trotz der inneren Kühlmittelführung gewährleistet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus Anspruch 2 sowie den Ansprüchen 3-5. Die Führungshülse als Teil der Längenausgleichseinrichtung ermöglicht mit einfachen Mitteln die Anordnung der Federn für den Längenausgleich auf Druck und auf Zug. Außerdem ermöglicht die Führungshülse eine Führung des Zapfens des Gehäuses relativ dazu bei der Ausgleichsbewegung in einer Achsrichtung und zugleich eine Führung bei der Ausgleichsbewegung in der entgegengesetzten Achsrichtung, bei der der Zapfen und die Führungshülse gemein­ sam relativ zur Aufnahme verschoben und somit die Führungs­ hülse durch Führung in der Aufnahme auch die Führung des Zapfens bewirkt. Die Führungshülse stellt ein einfaches, im Durchmesser kleines Bauteil dar, wodurch die radialen Abmessungen des Futters praktisch nicht verändert werden.

Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 6-19. Aufgrund der Merkmale in den Ansprüchen 14 und 15 und demgemäß gleich großen Abdichtungsdurchmessern in den genannten Bereichen ist das aus Führungshülse und Zapfen bestehende System unter dem Druck der Kühlflüssigkeit hydraulisch im Gleichgewicht. Etwaige unter dem Druck der Kühlflüssigkeit auf radiale Ringflächen des Zapfens und/oder der Führungshülse wirkende Kräfte sind somit axial völlig kompensiert. Selbst bei hohem Druck des zugeführten Kühl­ mittels werden dadurch somit keinerlei zusätzliche axiale Kräfte auf die Bauteile der Längenausgleichseinrichtung aus­ geübt, deren störungsfreie Funktionsfähigkeit und Leichtgän­ gigkeit somit auch bei dieser inneren Kühlmittelführung voll erhalten bleibt. Man muß also nicht zu dem für den angestreb­ ten Längenausgleich nachteiligen Mittel greifen, die Druckfe­ dern der Längenausgleichseinrichtung zu verstärken, was nicht nur hinsichtlich der Druckfedern selbst erhebliche Nachteile mit sich bringen würde, sondern auch die Leichtgängigkeit und vor allem Feinfühligkeit der Längenausgleichseinrichtung zunichte machen würde.

Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Ansprüchen 20-30. Bei dieser Ausgestaltung ist auch bei der zentralen inneren Kühlmitteleinleitung in den Zapfen eine Kompensation axialer Kräfte auf hydraulischem Wege er­ reicht. Die Elemente der Längenausgleichseinrichtung sind hydraulisch kompensiert. Durch die Merkmale in den Ansprüchen 26-30 ist außerdem die Leichtgängigkeit des Futters noch weiter gesteigert, wie insbesondere in der speziellen Be­ schreibung herausgestellt ist.

Weitere Einzelheiten, insbesondere Erfindungsmerkmale, sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchs­ nummern darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese An­ spruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfin­ dungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehm­ baren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn diese nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen axialen Längsschnitt eines Schnellwechselfutters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen schematischen axialen Längsschnitt eines Schnellwechselfutters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das in Fig. 1 gezeigte Schnellwechselfutter 10 ist insbesondere zum Gewindeschneiden, Gewindeformen od.dgl. gedacht. Es weist eine Aufnahme 11 und ein Gehäuse 12 auf. Die Aufnahme 11 ist am in Fig. 1 oberen Ende 13 zum Einsetzen in eine nicht gezeigte Maschinenspindel eingerichtet, wobei dieses Ende 13 als Schaft ausgebildet ist, der z.B. einen Morsekegel oder Steilkegel haben kann oder mit Gewinde und Stellmutter zur axialen Verstellung sowie mit einer Paßfeder zur Mitnahme versehen sein kann. Solche Schaftausbildungen sind bekannt.

Am gegenüberliegenden, in Fig. 1 unten befindlichen Ende weist die Aufnahme 11 einen Kopf 14 auf, der mit einer Zylin­ derwandung 15 versehen ist innerhalb der eine koaxiale, zylin­ drische Öffnung 16 enthalten ist, die in Fig. 1 nach unten hin offen ist. In dieser Öffnung 16 ist das Gehäuse 12 undreh­ bar jedoch axial relativ verschiebbar aufgenommen und geführt. Über die Zylinderwandung 15 der Aufnahme 11 ist eine Betäti­ gungshülse 17 geschoben, die mit dem Gehäuse 12 an dessen unterem Ende, z.B. über einen Sprengring 18, verbunden ist, so daß durch Verschieben der Betätigungshülse 17 das Gehäuse 12 relativ zum Kopf 14 axial verschiebbar ist. Das Gehäuse 12 ist in bekannter Weise - z.B. entsprechend DE-GM 70 22 326 oder US-PS 45 47 105 - mit dem Kopf 14 verbunden. Es weist auf seinem Umfang z.B. drei Mitnahmekugeln 19 auf, die in einem nur schematisch angedeuteten Kugelkäfig 20 gehalten sind und jeweils zum Teil in eine Axialnut 21 des Gehäuses 12 und zum Teil in eine Axialnut 22 in der Wandung 15 des Kopfes 14 eingreifen.

Das Gehäuse 12 ist etwa umgekehrt topfförmig gestaltet und weist eine Zylinderwandung 23 auf, die eine koaxiale, zylin­ drische und in Fig. 1 nach unten offene Öffnung 24 umschließt, die am in Fig. 1 oberen Ende über einen damit einstückigen Boden 25 abgeschlossen ist. In die Öffnung 24 ist ein nur angedeuteter üblicher Schnellwechseleinsatz 26 einsetzbar und damit axial und drehmomentübertragend kuppelbar. Der Schnellwechseleinsatz 26 trägt ein Werkzeug 27 zum Gewinde­ schneiden, Gewindeformen od.dgl. Die axiale formschlüssige Arretierung und Drehmitnahme des eingesetzten Schnellwechsel­ einsatzes 26 erfolgt in üblicher Weise (DE-GM 70 22 326) über mehrere, z.B. drei, in Radialöffnungen der Zylinderwan­ dung 23 des Gehäuses 12 gehaltene Haltekugeln 28. Die Halte­ kugeln 28 und die Mitnahmekugeln 19 folgen in Umfangsrichtung in jeweils gleichen Winkelabständen aufeinander, bei jeweils drei Stück also in 60° Umfangswinkelabständen.

Das Gehäuse 12 trägt ferner am anderen, in Fig. 1 nach oben weisenden Ende einen koaxialen Zapfen 29, der lösbar aber fest mit dem Gehäuse 12 verbunden ist, und zwar im Bereich des Bodens 25, den der Zapfen 29 durchsetzt. Die Aufnahme 11 enthält für die Aufnahme des Zapfens 29 eine koaxiale, im Durchmesser größere Bohrung 30, in die der Zapfen 29 ein­ greift und in der der Zapfen 29 bei einer axialen Relativver­ schiebung des Gehäuses 12 relativ zur Aufnahme 11 zusammen mit dem Gehäuse 12 axial relativ verschiebbar ist.

Das Schnellwechselfutter 10 weist ferner eine Längenausgleichs­ einrichtung 31 auf, die axial zwischen dem Gehäuse 12 und der Aufnahme 11 wirksam ist und einen axialen Längenausgleich bei einer Relativverschiebung in beiden Achsrichtungen, somit auf Zug und Druck, ermöglicht. Die Längenausgleichseinrichtung 31 weist mindestens eine Druckfeder 32 für den Ausgleich in einer Achsrichtung (Druck) und mindestens eine Druckfeder 33 für den Längenausgleich in der anderen Achsrichtung (Zug) auf. Die Längenausgleichseinrichtung 31 erlaubt bei Relativ­ bewegungen zwischen Aufnahme 11 und Gehäuse 12 in der einen oder anderen Achsrichtung, hervorgerufen durch Unterschiede zwischen dem Vorschub und der Gewindesteigung des Werkzeuges 27 beim Einbringen eines Gewindes in ein Werkstück, ein Ein­ federn bzw. Ausfedern gegen die Wirkung der Druckfeder 32 bzw. 33 und somit einen selbsttätigen, leichtgängigen Längen­ ausgleich bei Druck sowie bei Zug in Axialrichtung.

Das Schnellwechselfutter 10 weist ferner eine Anschnittdruck­ verstärkungseinrichtung 34 bekannter Art (DE-GM 70 22 326, US-PS 45 47 105) auf.

Der Zapfen 29 enthält zumindest einen inneren Kanal 35, z.B. in Form einer koaxialen Axialbohrung, der sich zumindest über einen Teil der Zapfenlänge und bis in das Gehäuse 12 erstreckt und in dessen zylindrische Öffnung 24 ausmündet, wobei der Kanal 35 über mindestens eine Öffnung 36, die hier als radialer Kanal im Zapfen 29 ausgebildet ist, mit einer Zuführung 37 in der Aufnahme 11 in Verbindung steht. Der innere Kanal 35 dient der Führung eines unter Druck stehenden, insbesondere flüssigen Kühlmittels, das in üblicher Weise natürlich zugleich der Schmierung und dem Spanabtransport dient, durch den Zapfen 29 und das Gehäuse 12 bis hin zum Schnellwechseleinsatz 26, durch den dieses Kühlmittel hin­ durch bis zum Werkzeug 27 gelangt, wobei das Kühlmittel auch durch das Werkzeug 27 hindurch gelangt. Das zugeführte Kühl­ mittel kann unter recht hohem Druck stehen, der 3 bis 4 bar beträgt oder bis hin zu 40 bar und mehr betragen kann. Der Kühlmitteldruck beaufschlagt ihm ausgesetzte Flächen des Zapfens 29 und des Schnellwechseleinsatzes 26, so daß das Gehäuse 12 und der Schnellwechseleinsatz 26 dadurch mit zu­ sätzlichen Axialkräften belastet sind, die die Funktionsweise der Längenausgleichseinrichtung 31 schon bei relativ kleinen Drücken des Kühlmittels beeinträchtigen könnten. Dem ist jedoch durch konstruktive Maßnahmen entgegengewirkt.

Der Zapfen 29 weist einen zylindrischen Abschnitt 38 wesentli­ cher axialer Länge mit zylindrischer Außenfläche 39 auf. In Axialabstand vom Boden 25, den der Zapfen 29 durchsetzt, trägt letzterer einen etwa kolbenartigen und somit zylindri­ schen Ringbund 40 größeren Durchmessers. Der axial daran anschließende Teil des Zapfens 29 besteht aus einem koaxialen, zylindrischen Führungsbolzen 41 mit gleichem Außendurchmesser wie der zylindrische Abschnitt 38. Der Führungsbolzen 41 durchsetzt eine durchmessergleiche, koaxiale Lagerbohrung 42 innerhalb der Bohrung 30 der Aufnahme 11 und ist in dieser Lagerbohrung 42 relativ verschiebbar geführt.

Der Zapfen 29 trägt eine koaxiale, dazu relativ verschiebbare zylindrische Führungshülse 43, die mit einem zylindrischen Führungsabschnitt 44 mit zylindrischer Außenfläche 45 inner­ halb der durchmessergleichen Bohrung 30 der Aufnahme 11 rela­ tiv verschiebbar aufgenommen und geführt ist. Mit dem in Fig. 1 unteren Ende, und zwar der dortigen Stirnfläche 46, ist die Führungshülse 43 axial am Boden 25 des Gehäuses 12 abstützbar.

Die Führungshülse 43 ist in der zum Werkzeug 27 hin gerichteten Achsrichtung relativ zur Aufnahme 11 bis zu einem Anschlag 47 in Form eines radialen Vorsprunges, z.B. Bolzens, der Aufnahme 11 zwischen beiden verschiebbar. Der Anschlag 47 greift in eine axiale Längsnut 48 der Führungshülse 43, insbesondere ihres Führungsabschnittes 44, ein und wirkt als Endanschlag mit einer Endfläche 49 der Längsnut 48 zusammen. Der Anschlag 47 kann zugleich eine Axialverschie­ bung in entgegengesetzter Richtung dadurch begrenzen, daß dann ebenfalls die andere Endfläche 50 der Längsnut 48 daran anschlägt.

Die zwischen der Führungshülse 43 und der Aufnahme 11 angeord­ nete Druckfeder 32 ist mit ihrem in Fig. 1 oberen Ende am Boden 51 innerhalb der Bohrung 30 der Aufnahme 11 abgestützt. Das gegenüberliegende Ende ist axial an der Führungshülse 43 abgestützt. Die andere Druckfeder 33 umgibt den Zapfen 29, und zwar dessen zylindrischen Abschnitt 38. Sie ist mit dem in Fig. 1 oberen Ende am kolbenartigen Ringbund 40 axial abgestützt und mit ihrem gegenüberliegenden Ende an der Füh­ rungshülse 43. Wie ersichtlich ist, ist zwischen der Führungs­ hülse 43 und dem Zapfen 29, insbesondere auf dem Längenbereich des zylindrischen Abschnittes 38, ein radialer Ringraum 52 gebildet, in dem die Druckfeder 33 enthalten ist. Der in der durchmessergleichen Bohrung 30 der Aufnahme 11 geführte Führungsabschnitt 44 der Führungshülse 43 schließt am in Fig. 1 unteren Ende mit einem vom zylindrischen Abschnitt 38 des Zapfens 29 durchsetzten Boden 53 ab, der dort auch den Ringraum 52 abschließt und an dem die Druckfeder 33 mit dem zugewandten Ende axial abgestützt ist. An den Führungs­ abschnitt 44 der Führungshülse 43 schließt sich ein im Durch­ messer reduzierter koaxialer Zylinder 54 an, der außen von der Druckfeder 32 umgeben ist und dessen zylindrische Innen­ fläche eine Zylinderführung für den kolbenartigen Ringbund 40 des Zapfens 29 bildet. Somit ist der Ringraum 52 axial einerseits vom Boden 53 der Führungshülse 43 und andererseits vom Ringbund 40 des Zapfens 29 begrenzt. Der Führungsabschnitt 44 mit zylindrischer Außenfläche 45 geht unter Bildung einer Schulter 55 in den Zylinder 54 kleineren Außendurchmessers über. An dieser Schulter 55 ist die Druckfeder 32 mit ihrem in Fig. 1 unteren Ende axial abgestützt.

Zwischen dem Zapfen 29, und zwar dessen zylindrischen Abschnitt 38, einerseits und dem davon durchsetzten, gehäusenahen Ende, insbesondere Boden 53, der Führungshülse 43 andererseits ist eine Dichtung 56 in Form mindestens eines Dichtungsringes angeordnet. Ferner ist zwischen dem Zapfen 29, und zwar dessen Führungsbolzen 41, einerseits und dem davon durchsetzten, gehäusefernen Bereich der Aufnahme 11, insbesondere deren Lagerbohrung 42, andererseits eine Dichtung 57 in Form ins­ besondere mindestens eines Dichtungsringes angeordnet. Der Abdichtdurchmesser des Zapfens 29, insbesondere des zylindri­ schen Abschnittes 38, auf dem die Führungshülse 43, insbeson­ dere deren Boden 53, durchsetzenden Bereich ist ebenso groß bemessen wie der Abdichtdurchmesser des Zapfens 29, insbeson­ dere seines Führungsbolzens 41, auf dem die Aufnahme 11, insbesondere deren Lagerbohrung 42, durchsetzenden Bereich. Der Durchmesser der Dichtung 56 ist also genauso groß bemessen wie der Durchmesser der Dichtung 57. Dadurch wird im Hinblick auf das innerhalb der Bohrung 30 und des Kanals 35 fließende Kühlmittel die Voraussetzung für eine hydraulische Axialkom­ pensation geschaffen.

Ferner ist zwischen dem äußeren Führungsabschnitt 44 der Führungshülse 43 einerseits und der diese aufnehmenden Auf­ nahme 11, insbesondere deren führende Bohrung 30 andererseits, eine Dichtung 58, insbesondere mindestens ein Dichtungsring, angeordnet, wodurch die das Kühlmittel führende Bohrung 30 auch in diesem Bereich in Fig. 1 axial nach unten abgedichtet ist.

Die mindestens eine Öffnung 36 in Form des radialen Kanals des Zapfens 29 befindet sich auf dem Axialbereich, der von der Führungshülse 43, insbesondere deren Zylinder 54, nicht überdeckt ist. Dies ist somit der Bereich, der der der Füh­ rungshülse 43 abgewandten Axialseite des kolbenartigen Ring­ bundes 40 benachbart ist. Zumindest befindet sich in diesem Bereich die Ausmündungsöffnung der mindestens einen Öffnung 36 in die Bohrung 30 der Aufnahme 11.

Der zwischen der Bohrung 30 in der Aufnahme 11 einerseits und dem sich dort erstreckenden Bereich des Zapfens 29, ins­ besondere des Führungsbolzens 41, sowie der Führungshülse 43, insbesondere des Zylinders 54, andererseits gebildete Ring­ raum 30, in dem die Druckfeder 32 enthalten ist, ist als Druckraum für Kühlmittel ausgebildet, in dem sich Kühlmittel unter dem Zuführdruck befindet. Dieser Druckraum steht einer­ seits mit der mindestens einen Öffnung 36 des Zapfens 29 und andererseits mit mindestens einem z.B. radialen Zuführkanal 59 in Verbindung, der in der Aufnahme 11 enthalten ist und über den das Kühlmittel unter Druck in die Aufnahme 11 und den Druckraum 30 einleitbar ist. Wie ersichtlich ist, endet der innere Kanal 35 im Zapfen 29 etwa im Bereich der mindestens einen Öffnung 36. Ab dort hat der Führungsbolzen 41 des Zapfens 29 einen Vollmaterialquerschnitt.

Der Zapfen 29 weist im Bereich des Bodens 25 des Gehäuses 12 und dort, wo der Zapfen in die Öffnung 24 hinein axial vorsteht, einen Dichtzapfen 60 mit koaxialer Durchlaßöffnung 61 auf. Im Bereich des Dichtzapfens 60 erfolgt der Anschluß an den Schnellwechseleinsatz 26 und der druckdichte Abschluß der das Kühlmittel in den Schnellwechseleinsatz 26 leitenden Kanäle. Hierzu kann der Dichtzapfen 60 eine Dichtung 62, z.B. mindestens einen Dichtungsring, tragen.

Das über die Zuführung 37 und den Zuführungskanal 59 der Aufnahme 11 in den Druckraum 30 unter Druck eingeleitete Kühlmittel gelangt durch die mindestens eine Öffnung 36 in den inneren Kanal 35 des Zapfens 29 und durch die Durchlaßöff­ nung 61 des Dichtzapfens 60 in den Schnellwechseleinsatz 26, wo das Kühlmittel z.B. durch eine zentrale Durchlaßbohrung des Werkzeuges 27 axial hindurchgeführt wird. Dadurch, daß die Abdichtungsdurchmesser im Bereich der Dichtungen 56 und 57 gleich groß bemessen sind, ist das innerhalb des Druck­ raumes 30 befindliche System hydraulisch im Gleichgewicht, so daß der Zapfen 29 und die Führungshülse 43 nicht unter dem Druck des Kühlmittels, das auf radiale Flächen dieser einwirkt, mit zusätzlichen Axialkräften belastet sind. Das System ist somit schwimmend und in Axialrichtung hydraulisch kompensiert. Dadurch hat der Druck des Kühlmittels keinen nachteiligen Einfluß auf die Funktion und Leichtgängigkeit der Längenausgleichseinrichtung 31 insbesondere auf Zug. Die Druckfedern 32 und 33 können unverändert relativ leicht und schwach bemessen sein. Eine etwaige stärkere Ausführung dieser Federn, um durch den Druck des Kühlmittels erzeugte zusätzliche Axial­ kräfte auf die Längenausgleichseinrichtung 31 zu kompen­ sieren, ist somit nicht erforderlich. Das Schnellwechselfutter 10 ist somit einfach, leicht, kompakt und raumsparend, wobei es aus nur wenigen Einzelelementen zusammengesetzt ist, die zudem mit wenigen Abänderungen herkömmlichen Bauteilen bisher bekannter Schnellwechselfutter dieser Art entsprechen. Bei allem ist eine innere Kühlmittelführung verwirklicht bei leichtgängiger Längenausgleichseinrichtung 31.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind für die Teile, die dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen, um 100 größere Bezugszeichen verwendet, so daß dadurch zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispieles Bezug genommen ist. Beschrieben sind dabei nur die Elemente, die zum Verständnis notwendig sind und über das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 hinausgehen.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 die mindestens eine Öffnung 136 in Form des Radialkanals des Zapfens 129 auf der anderen Axialseite des etwa kolbenartigen Ringbundes 140 vorgesehen, wobei diese Öffnung 136 in Verbindung mit dem inneren Kanal 135 steht. Außerdem ist in axialem Abstand davon, dem Ring­ bund 140 unmittelbar benachbart, mindestens eine weitere ra­ diale Öffnung 136′, ebenfalls in Form eines Radialkanales, im Zapfen 129 vorhanden, wobei diese Öffnung 136′ mit einem weiteren koaxialen inneren Kanal 163 im Zapfen 129, insbeson­ dere dessen Führungsbolzen 141, in Verbindung steht.

Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der innere Ringraum 152, der zwischen der Führungshülse 143 einerseits und dem Zapfen 129, insbe­ sondere dessen zylindrischen Abschnitt 138, andererseits gebildet ist und der die Druckfeder 133 enthält, als Druck­ raum ausgebildet, in dem sich unter Druck stehendes Kühlmit­ tel befindet. Dieser als Druckraum ausgebildete Ringraum 152 ist durch eine Dichtung 164, insbesondere mindestens einen Dichtungsring, am in Fig. 2 oberen Ende abgedichtet. Die Dichtung 164 befindet sich zwischen dem etwa kolbenarti­ gen Ringbund 140 einerseits und der Führungshülse 143, ins­ besondere deren Zylinder 154, andererseits. Ferner ist analog dem ersten Ausführungsbeispiel eine Dichtung 156 zwischen der Führungshülse 143 und dem Zapfen 129, insbesondere dessen zylindrischem Abschnitt 138, vorgesehen, sowie am gegenüberlie­ genden Ende eine Dichtung 157 zwischen dem Zapfen 129, insbe­ sondere dessen Führungsbolzen 141, und der Lagerbohrung 142 der Aufnahme 111. Dagegen ist im Vergleich zum ersten Ausfüh­ rungsbeispiel dessen Dichtung 58 hier nicht notwendig.

Beide radiale Öffnungen 136 und 136′ der Kanäle 135 bzw. 163 münden in den Ringraum 152 aus, und dabei in dem Bereich, der von der Führungshülse 143, insbesondere deren Zylinder 154, überdeckt ist und bleibt. Sie liegen also axial auf der anderen Seite des Ringbundes 140 als beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel in Fig. 1.

Der zweite koaxiale innere Kanal 163 des Zapfens 129 setzt sich im Führungsbolzen 141 fort und reicht bis zu dem dem Gehäuse 112 gegenüberliegenden Ende 165 des Zapfens 129. Dort mündet der zweite Kanal 163 in einen dortigen Zentral­ raum 130 der Aufnahme 111 aus, in den unter Druck Kühlmittel einführbar ist. Der zweite innere Kanal 163 steht mit dem ersten inneren Kanal 135 nicht in Verbindung.

Die dem Druck des Kühlmittels im Druckraum 152 ausgesetzte Ringfläche 166 des etwa kolbenartigen Ringbundes 140, an der die Druckfeder 133 mit ihrem in Fig. 2 oberen Ende axial abgestützt ist, ist so groß bemessen wie die hydraulisch wirksame Ringfläche 167 am in den oberen Zentralraum 130 hineinragenden Ende 168 des Zapfens 129, insbesondere des Führungsbolzens 141. Dadurch ist der Zapfen 129, dessen beide Ringflächen 166 und 167 unter dem Druck des Kühlmittels stehen, hydraulisch im Gleichgewicht und somit axial kompensiert. Somit vermag das hier zentral durch die Aufnahme 111 und den Zapfen 129 hindurchgeführte, unter Druck stehende Kühlmittel, das radiale Ringflächen des Systems beaufschlagt, keine zusätzlichen Axialkräfte auf den Zapfen 129 und die Führungshülse 143 auszuüben. Durch die beschriebene hydraulische Kompensation sind somit derartige zusätzliche Kräfte vermieden.

Das Schnellwechselfutter 110 weist noch eine weitere Beson­ derheit auf, die auch beim ersten Ausführungsbeispiel ver­ wirklicht werden könnte. Dort wird der Schnellwechseleinsatz 26 vom Druck des Kühlmittels so beaufschlagt, daß eine axiale Kraftkomponente zwischen dem Schnellwechseleinsatz 26 und dem Gehäuse 12 wirksam ist, die den Schnellwechseleinsatz 26 in Fig. 1 nach unten zwingt, was über die Ringnut, in die die Haltekugeln 28 zur axialen Verriegelung eingreifen, eine radial nach außen gerichtete Zusatzkraft auf die Halte­ kugeln 28 zur Folge hat, die die Leichtgängigkeit bei der Axialbewegung des Gehäuses 12 relativ zum Kopf 14 beeinträch­ tigen könnte. Dem ist durch folgende Maßnahmen beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 entgegengewirkt.

Innerhalb der zylindrischen Öffnung 124 des Gehäuses 112 ist eine koaxiale Zylinderhülse 170 relativver­ schiebbar gehalten. Die Zylinderhülse 170 bildet auf der Stirnfläche 171, die dem Zapfen 129 abgewandt ist, eine Anla­ gefläche für einen Schnellwechseleinsatz 126. Sie steht eben­ falls unter dem Druck des hindurchgeführten Kühlmittels. Der axiale Verschiebeweg der Zylinderhülse 170 ist in beiden Achsrichtungen durch Anschläge begrenzt, z.B. durch einen Sprengring 172 einerseits und zwei axial in Abstand angeordnete Ringschultern 173, 174 der Zylinderhülse 170 andererseits. Die Ringschultern 173, 174 bilden zugleich mit ihrer äußeren Umfangsfläche eine Führungsfläche, die mit der durchmesser­ gleichen inneren Zylinderfläche der Öffnung 124 zur Führung zusammenwirkt.

Die Zylinderhülse 170 ist mittels einer Druckfeder 175 in Ausschieberichtung gemäß Fig. 2 nach unten beaufschlagt und bei nicht eingebrachtem Schnellwechseleinsatz 126 mit der Ringschulter 173 gegen den Anschlag in Form des Sprengringes 172 gedrückt. Die Druckfeder 175 ist axial zwischen dem Boden 125 des Gehäuses 112 und der Zylinderhülse 170, z.B. einem inneren Ringbund 176 auf Höhe der Ringschulter 174, abgestützt.

Zwischen der Zylinderhülse 17 D und der diese führenden Zylin­ derwandung 123 des Gehäuses 112 ist eine Dich­ tung 177, insbesondere mindestens ein Dichtungsring, angeord­ net. Ferner weist die Zylinderhülse 170 auf ihrer dem Zapfen 129 abgewandten Stirnfläche 171 eine Dichtung 178, insbeson­ dere mindestens einen Dichtungsring, auf. Bedeutsam ist dabei, daß der Durchmesser d der Zylinderhülse 170 am dem Zapfen 129 zugewandten Ende, also an der dortigen Stirnseite 179 der Zylinderhülse 170, größer bemessen ist als der mittlere Ab­ dichtungsdurchmesser d _i der Zylinderhülse 170 auf deren gegen­ überliegender Stirnseite 171. Dadurch wird im Bereich der Stirnfläche 179 der Zylinderhülse 170 aufgrund des dort wir­ kenden Druckes des Kühlmittels eine axial in Fig. 2 nach unten gerichtete Kraft erzeugt, der eine auf der gegenüberlie­ genden Stirnfläche 171, und zwar auf dem Bereich des mittleren Abdichtungsdurchmessers d _i , unter dem Druck des Kühlmittels wirkende kleinere Axialkraft entgegengerichtet ist. Durch diese Dimensionierung ist somit eine auf die Zylinderhülse 170 relativ zum Gehäuse 112 wirkende Axialkraft erzeugt, mit der die Zylinderhülse 170 axial mit ihrer Dich­ tung 178 fest gegen den eingebrachten Schnellwechseleinsatz 126 angedrückt wird, so daß in diesem Bereich eine zuverlässi­ ge Abdichtung erreicht und ein Leckstrom des Kühlmittels verhindert ist.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird das Kühlmittel unter Druck in den Raum 130 des Schaftes 113 über seitliche Kanäle 180 eingeleitet, die schräg verlaufen und zur äußeren Umfangs­ fläche der Aufnahme 111 ausmünden, wo die Einleitung des Kühl­ mittels unter Druck erfolgen kann. In der Darstellung links der Mittellinie ist der Kanal 180 über eine koaxial einge­ schraubte Gewindeschraube 181 zu einem dazu spitzwinklig ver­ laufenden schrägen Kanal 182 offen, über den die Einleitung des Kühlmittels von außen her erfolgen kann. Die Gewinde­ bohrung, in die die Gewindeschraube 181 eingeschraubt ist, reicht über die Kreuzung der Kanäle 180, 182 hinaus und weiter in den Kanal 180 hinein. Dadurch ist es möglich, durch weiteres Einschrauben der Gewindeschraube 181 über diese genannte Kreuzung hinweg und in die Position, die in Fig. 2 rechts der Mittellinie zu sehen ist, den Kanal 180 nach außen und zum Kanal 182 zu verschließen. In dieser Einstellung kann das Kühl­ mittel somit zentral durch die koaxiale Bohrung 130 im Schaft am Ende 113 zugeführt werden.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind abweichend von Fig. 2 die beiden koaxialen Kanäle 135 und 163 miteinander z.B. durch eine im Durchmesser kleinere Axial­ bohrung verbunden.

Claims (30)

1. Schnellwechselfutter zum Gewindeschneiden, Gewindeformen od.dgl., mit einer Aufnahme (11, 111), die am einen Ende zum Einsetzen in eine Maschinenspindel eingerichtet ist und am gegenüberliegenden Ende einen Kopf (14; 114) aufweist, der eine koaxiale zylindrische Öffnung (16; 116) enthält, in der undrehbar jedoch axial relativverschiebbar ein Gehäuse (12; 112) aufgenommen und geführt ist, das einer­ seits eine koaxiale, zylindrische Öffnung (24; 124), in die ein Schnellwechseleinsatz (26; 126) für ein Werkzeug (27; 127) zum Gewindebohren, Gewindeformen od.dgl. einsetzbar und damit kuppelbar ist, und andererseits einen koaxialen Zapfen (29; 129) aufweist, der in eine koaxiale Bohrung (30; 130) der Aufnahme (11; 111) eingreift und in dieser bei einer axialen Relativverschiebung des Gehäuses (12; 112) mit letzterem axial relativverschiebbar ist, und mit einer axial zwischen dem Gehäuse (12; 112) und der Aufnahme (11; 111) wirksamen Längenausgleichseinrichtung (31; 131) für einen axialen Längenausgleich bei einer Relativverschiebung in beiden Achsrichtungen, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zapfen (29; 129) zumindest einen inneren Kanal (35; 135, 163) enthält, der sich zumindest über einen Teil der Zapfenlänge und bis in das Gehäuse (12; 112) erstreckt und in dessen zylindrische Öffnung (24; 124) ausmündet, wobei der Kanal (35; 135, 163) über mindestens eine Öffnung (36; 136, 136′, 163) im Zapfen (29; 129) mit einer aufnahme­ seitigen Zuführung (37, 59, 30; 180, 130) in Verbindung steht und der Führung eines unter Druck stehenden Kühl­ mittels durch den Zapfen (29; 129) und das Gehäuse (12; 112) bis hin zum Schnellwechseleinsatz (26; 126) dient.

2. Schnellwechselfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (29; 129) eine koaxiale, dazu relativverschiebbare Führungshülse (43; 143) trägt, die ihrerseits in einer Führungsbohrung (30; 130) der Aufnahme (11; 111) relativverschiebbar aufgenommen ist und mit einem Ende (46; 146) axial am Gehäuse (12; 112) abstützbar ist.

3. Schnellwechselfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (43; 143) in der zum Werkzeug (27; 127) hin gerichteten einen Achsrichtung relativ zur Aufnahme (11; 111) bis zu einem Anschlag (47) zwischen beiden verschiebbar ist, der die Verschiebung zumindest in dieser Achs­ richtung, vorzugsweise auch in dazu entgegengerichteter Achsrichtung, begrenzt.

4. Schnellwechselfutter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führungs­ hülse (43; 143) und der Aufnahme (11; 111) mindestens eine die Führungshülse (43; 143) umgebende, dem axialen Längenausgleich in einer Achsrichtung (Druck) dienende Druckfeder (32; 132) angeordnet ist, deren eines Ende aufnahmeseitig und deren anderes Ende führungshülsen­ seitig abgestützt ist.

5. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zapfen (29; 129) und der Führungshülse (43; 143) mindestens eine den Zapfen (29; 129) umgebende, dem axialen Längenausgleich in der anderen Achsrichtung (Zug) dienende Druckfeder (33; 133) angeordnet ist, deren eines Ende zapfenseitig und deren anderes Ende führungshülsenseitig abgestützt ist.

6. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führungshülse (43; 143) und dem Zapfen (29, 38, 129, 138) ein radialer Ringraum (52; 152) gebildet ist.

7. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (29; 129) in axialem Abstand vom Boden (53; 153) der Führungshülse (43; 143), den der Zapfen (29; 129) durchsetzt, einen etwa kolbenartigen Ringbund (40; 140) trägt und daß die Führungshülse (43; 143) einen den Ringbund (40; 140) führenden Zylinder (54; 154) bildet, dessen zwischen dem Zapfen (29; 129) und der Führungs­ hülse (43; 143) gebildeter innerer Ringraum (52; 152) axial einerseits vom Boden (53; 153) der Führungshülse (43; 143) und andererseits vom Ringbund (40; 140) des Zapfens (29; 129) begrenzt ist.

8. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (43; 143) einen sich über einen Teil ihrer axialen Länge erstreckenden, der Führungsbohrung (30; 130) der Aufnahme (11; 111) entsprechend bemessenen äußeren Führungsabschnitt (44; 144) aufweist, mit dem die Führungshülse (43; 143) in der Führungsbohrung (30; 130) geführt ist.

9. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Führungshülse (43; 143) umgebende mindestens eine Druckfeder (32; 132) an einer Schulter (55; 155) der Führungshülse (43; 143) abgestützt ist, die vom Übergang des Führungsabschnittes (44; 144) zum im Durchmesser kleineren Zylinder (54; 154) gebildet ist.

10. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (47) aus einem radialen Vorsprung, z.B. Bolzen, der Aufnahme (11), der in eine axiale Längsnut (48) der Führungshülse (43), insbesondere in dessen Führungs­ abschnitt (44) , eingreift, sowie aus zumindest einer Endfläche (49, 50) der Längsnut (48) gebildet ist.

11. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (29; 129) auf dem der Führungshülse (43; 143) abgewandten Bereich einen koaxialen Führungsbolzen (41; 141) aufweist, der eine im Durchmesser entsprechend bemessene koaxiale Lagerbohrung (42; 142) der Aufnahme (11; 111) durchsetzt und in dieser relativverschiebbar geführt ist.

12. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zapfen (29, 38; 129, 138) und dem davon durchsetzten, gehäusenahen Ende der Führungshülse (43; 143), insbe­ sondere deren Boden (53; 153), eine Dichtung (56; 156), insbesondere mindestens ein Dichtungsring, angeordnet ist.

13. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zapfen (29; 129), insbesondere dessen Führungsbolzen (41; 141), und dem davon durchsetzten, gehäusefernen Bereich der Aufnahme (11; 111), insbeson­ dere deren Lagerbohrung (42; 142), eine Dichtung (57; 157), insbesondere mindestens ein Dichtungsring, ange­ ordnet ist.

14. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtdurchmesser des Zapfens (29, 38; 129, 138) auf dem die Führungshülse (43; 143), insbesondere deren Boden (53; 153), durchsetzenden Bereich ebenso groß bemessen ist wie der Abdichtdurchmesser des Zapfens (29; 129), insbesondere seines Führungsbolzens (41; 141), auf dem die Aufnahme (11; 111), insbesondere deren Lagerbohrung (42; 142), durchsetzenden Bereich.

15. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtung (57; 157), insbesondere des mindestens einen Dichtungsringes, zwischen Aufnahme (11; 111) und Zapfen (29; 129) ebenso groß bemessen ist wie derjenige der Dichtung (56; 156), insbesondere des mindestens einen Dichtungsringes, zwischen Führungs­ hülse (43; 143) und Zapfen (29; 129).

16. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führungshülse (43), insbesondere deren äußerem Führungsabschnitt (44), und der diese aufnehmenden Aufnahme (11), insbesondere deren Führungsbohrung (30), eine Dichtung (58), insbesondere mindestens ein Dich­ tungsring, angeordnet ist.

17. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (29) auf dem an das Ende der Führungshülse (43, 44) axial anschließenden Bereich und dabei in Axial­ abstand von der aufnahmeseitigen Lagerbohrung (42) für den Führungsbolzen (41) mindestens einen radialen Kanal (36) aufweist, der mit dem inneren Kanal (35) des Zapfens (29) in Verbindung steht, und daß der zwischen der Bohrung (30) in der Aufnahme (11) einerseits und diesem Bereich des Zapfens (29) sowie der Führungshülse (43, 54) andererseits gebildete Ringraum (30) als Druck­ raum für Kühlmittel ausgebildet ist, der einerseits mit dem mindestens einen radialen Kanal (36) des Zapfens (29) und andererseits mit mindestens einem, z.B. radialen, Zuführungskanal (59) in Verbindung steht, der in der Aufnahme (11) enthalten ist und über den Kühlmittel unter Druck in die Aufnahme (11) einleitbar ist.

18. Schnellwechselfutter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kanal (35) des Zapfens (29) im Bereich des mindestens einen radialen Kanals (36) endet und der Führungsbolzen (41) des Zapfens (29) einen Vollmaterialquerschnitt hat.

19. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine radiale Kanal (36) des Zapfens (29) auf dem Bereich, der der der Führungshülse (43) abgewandten Axialseite des etwa kolbenartigen Ringbundes (40) des Zapfens (29) benachbart ist, in den Ringraum (30) aus­ mündet.

20. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 2-16, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ringraum (152) zwischen dem Zapfen (129, 138) und der Führungshülse (143) als Druckraum für Kühlmittel ausgebildet ist.

21. Schnellwechselfutter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem etwa kolbenartigen Ringbund (140) und der Führungshülse (143) eine Dichtung (164), insbesondere mindestens ein Dichtungsring, angeordnet ist.

22. Schnellwechselfutter nach Anspruch 20 oder 21, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zapfen (129) auf dem Bereich (138), der von der Führungs­ hülse (143) umgriffen und überdeckt ist und der der Seite des etwa kolbenartigen Ringbundes (140) benachbart ist, die axial zur Führungshülse (143) hinweist, min­ destens einen radialen Kanal (136) aufweist, der in den Druckraum (152) aufmündet.

23. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 20-22, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (129, 141) einen zweiten koaxialen inneren Kanal (163) enthält, der bis zu dem dem Gehäuse (112) gegen­ überliegenden Ende (165) des Zapfens (129, 141) reicht und in einem dortigen Zentralraum (130) der Aufnahme (111) ausmündet, in den unter Druck ein Kühlmittel ein­ führbar ist, und daß der zweite innere Kanal (163) über mindestens einen eigenen, damit in Verbindung stehenden radialen Kanal (136′) in den ringförmigen Druckraum (152) ausmündet, wobei vorzugsweise der zweite innere Kanal (163) vom ersten inneren Kanal (135) getrennt ist.

24. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 20-23, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Druck des Kühlmittels im ringförmigen Druckraum (152) ausgesetzte Ringfläche (166) des etwa kolben­ artigen Ringbundes (140) so groß bemessen ist wie die hydrau­ lisch wirksame stirnseitige Ringfläche (167) am in den Zentral­ raum (130) hineinragenden Ende (168) des Zapfens (129, 141).

25. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (29) sich axial mit einem Dichtzapfen (60) in die Öffnung (24) des Gehäuses (12) hineinerstreckt und dort axial vorsteht.

26. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß inner­ halb der zylindrischen Öffnung (124) des Gehäuses (112) eine koaxiale Zylinderhülse (170) relativverschiebbar gehalten ist, die auf ihrer dem Zapfen (129) abgewandten Stirnfläche (171) eine Anlagefläche für einen Schnell­ wechseleinsatz (126) bildet und unter dem Druck des hindurchgeführten Kühlmittels steht.

27. Schnellwechselfutter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Verschiebe­ weg der Zylinderhülse (170) in beiden Achsrichtungen mittels Anschlägen (172-174) begrenzt ist und daß die Zylinderhülse (170) von mindestens einer Druck­ feder (175), die zwischen dem Boden (125) des Gehäuses (112) und der Zylinderhülse (170) axial abgestützt ist, in Ausschiebrichtung beaufschlagt ist.

28. Schnellwechselfutter nach Anspruch 26 oder 27, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Zylinderhülse (170) und der diese führenden Zylinderwandung (123) des Gehäuses (112) eine Dichtung (177), insbesondere mindestens ein Dichtungsring, ange­ ordnet ist.

29. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 26-28, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderhülse (170) auf ihrer dem Zapfen (129) abge­ wandten Stirnfläche (171) eine Dichtung (178), insbe­ sondere mindestens einen Dichtungsring, aufweist.

30. Schnellwechselfutter nach einem der Ansprüche 26-29, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdichtungsdurchmesser (d) der Zylinderhülse (170) am dem Zapfen (129) zugewandten Stirnende (179) größer bemessen ist als der mittlere Abdichtungsdurchmesser (d _i ) der Zylinderhülse (170) auf deren gegenüber­ liegender Stirnfläche (171).