DE4041683A1

DE4041683A1 - Hydraulic nut for clamping cutter on mandrel - has piston pressing on inside of flexible ring forming abutment face of nut

Info

Publication number: DE4041683A1
Application number: DE19904041683
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: SCHREM WERKZEUGFAB ALBERT
Current assignee: SCHREM WERKZEUGFAB ALBERT
Priority date: 1990-12-23
Filing date: 1990-12-23
Publication date: 1992-06-25

Abstract

The nut consists of a cylindrical body (3) with a central threaded hole screwing onto the mandrel, a flexible ring (9) with opposite facing annular seatings (11, 12) and a piston (4). The ring (9) is screwed onto the body and can be regarded as integral with it. Two screws (8) enable pressure to be applied through grease to the space (5") in front of the piston. Three equally spaced back-ups screws (15) can be brought to bear on the face (14) of the piston. The tool, e.g. a slab mill, is first nipped by hand between the nut and mandrel collar. Pressure is then applied by turning screws (8) to force the piston and hence seating (12) hard against the tool end face. The back-up screws are tightened and hydraulic pressure released so that clamping is preserved only by the back-up screws.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannelement zum axialen Verspannen von scheiben- oder walzenförmigen Werk stücken oder Werkzeugen, insbesondere Wälzfräsern, auf einem Dorn entsprechend den Merkmalen des Gattungsbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulic clamping element for axial clamping of disk or cylinder work pieces or tools, in particular hobs, on one Dorn according to the characteristics of the generic term des Claim 1.

Hydraulische Spannelemente, auch Spannmuttern genannt, dieser Art sind eine Weiterentwicklung der mecha nischen Spannmuttern, wobei durch das vorgesehene hydrau lische System ein Vielfaches an axialen Spannkräften aufge bracht werden kann. Das hydraulische Spannelement wird auf das freie Ende eines angetriebenen Dornes einer Werkzeug maschine beispielsweise mittels eines Schraubgewindes aufgebracht, bis es am Werkzeug (Fräser oder dgl.) oder am Werkstück anliegt. Durch Eindrehen von einer oder mehreren, vorzugsweise von zwei, Druckschrauben wird über das hydrau lische System, nämlich über einen den Druckschrauben zuge ordneten Druckraum mit Kanälen, der schwimmend im Grund körper des Spannelements gelagerte Ringkolben axial gegen den Rotationskörper verschoben und so eine im Vergleich zu mechanischen Spannmuttern mehrfach größere axiale Spannkraft erzeugt, mit der der Rotationskörper auf dem Dorn der Werk zeugmaschine festgespannt wird. Hydraulic clamping elements, including clamping nuts called, of this type are a further development of the mecha niche clamping nuts, whereby the provided hydrau system, a multiple of the axial clamping forces can be brought. The hydraulic clamping element is on the free end of a driven mandrel of a tool machine for example by means of a screw thread applied until it is on the tool (milling cutter or the like.) Or on Workpiece. By screwing in one or more, preferably of two, pressure screws is via the hydrau Lische system, namely on one of the pressure screws supplied arranged pressure room with channels that are floating in the ground body of the clamping element mounted annular piston axially against shifted the solid of revolution and so one compared to mechanical clamping nuts several times greater axial clamping force generated with which the body of revolution on the mandrel of the work machine machine is clamped.

Infolge der schwimmenden Lagerung des Ringkolbens kann es durch unvermeidliche ungleiche innere Druckverteilung im hydraulischen System, das mit einem Druckmedium, beispiels weise Hydraulikflüssigkeit oder Fett gefüllt ist, und/oder durch ungleiche Reibungsverhältnisse zu einer geringfügig ungleichmäßigen Axialverschiebung des Ringkolbens kommen, was wiederum zu einer unerwünschten radialen Verschiebung des Werkzeuges bzw. Werkstückes und/oder auch zu einem sogenannten Abknicken des freien Dornendes führen kann, worunter eine geringfügige Neigung des freien Dornendes gegenüber der Rotationsachse zu verstehen ist. Die Folge einer solchen inneren unterschiedlichen Druckverteilung bzw. ungleicher Reibungsverhältnisse oder dgl. sind Rundlaufab weichungen des Rotationskörpers, also der Werkzeuge bzw. der Werkstücke. Um solche Rundlaufabweichungen zu beseitigen, ist es notwendig, die Werkzeuge bzw. die Werkstücke genau nachzujustieren, was im Spitzenbock mit bekannten Spann elementen erfolgen kann, wobei das Werkzeug so oft gespannt werden muß, bis seine Ideallage wenigstens annähernd her gestellt ist. Eine solche Justierung erfordert eine große Geschicklichkeit der Bedienungsperson, ist darüber hinaus äußerst zeitaufwendig und durch die damit verbundene Er höhung der Nebenzeiten teuer.As a result of the floating bearing of the annular piston, it can due to unavoidable unequal internal pressure distribution in the hydraulic system that works with a pressure medium, for example wise hydraulic fluid or grease is filled, and / or due to unequal friction conditions to a minor extent uneven axial displacement of the annular piston, which in turn leads to undesirable radial displacement of the tool or workpiece and / or to a can cause so-called kinking of the free end of the mandrel, including a slight inclination of the free end of the mandrel is to be understood in relation to the axis of rotation. The consequence such an internal different pressure distribution or unequal friction conditions or the like. are concentricity ab deviations of the rotational body, so the tools or the Work pieces. To eliminate such concentricity deviations, it is necessary to be precise about the tools or the workpieces readjusting what is known in the Spitzbock with instep elements can be done, with the tool clamped as often must be until its ideal location at least approximately is posed. Such an adjustment requires a great deal Operator skill is beyond that extremely time consuming and due to the associated he increase in non-productive times expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Spannelement der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß die axiale Steifigkeit des Aufspannsystems verbessert wird, eine gezielte, zeitsparende und genaue Justierung von Rundlauf fehlern beim Einrichten ermöglicht wird und eine radiale Spielfreiheit im Betriebszustand gewährleistet ist. The invention is based on the object of a hydraulic To train clamping element of the generic type so that the axial rigidity of the clamping system is improved, a targeted, time-saving and precise adjustment of concentricity errors when setting up is enabled and a radial Backlash is guaranteed in the operating state.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Spannelement nach Gattungsbegriff durch die Merkmale des Anspruches l ge löst.According to the invention, this object is achieved with a tensioning element according to the generic term by the features of claim l ge solves.

Dadurch daß der Grundkörper des Spannelementes in seinem radial äußeren Bereich einen ringförmigen Teil aufweist, der vorzugsweise auf den Grundkörper aufgeschraubt wird, und einen sich radial zum Dorn hin erstreckenden federnden Teil in Form eines Flansches aufweist, der mit Anlageflächen einerseits am Ringkolben und andererseits am Rotationskörper anliegt, ist ein Spannelement geschaffen, das äußerst ein fach aufgebaut und leicht zu bedienen ist. Es besteht näm lich im wesentlichen aus dem Grundkörper mit Hydrauliksystem und einem auf den Grundkörper außen fest, aber lösbar aufge brachten ringförmigen Teil nach Art eines Ringes oder einer Hülse mit einem von außen nach innen radial weisenden federnden Flansch. Diese Ausbildung ermöglicht es, außer den Druckschrauben zur Aufbringung des hydraulischen Spann druckes auch die Ausgleichsschrauben, die den Ringkolben fixieren und die bei der Justierung betätigt werden müssen, auf der freien Stirnseite des Spannelementes anzuordnen, und zwar so, daß sie achsparallel zur Dornachse liegen. Hier durch ist neben der baulichen Einfachheit auch eine leichte Zugänglichkeit bei der Einstellung des Rundlaufes gewähr leistet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles angegeben. Es zeigenCharacterized that the base body of the clamping element in his radially outer region has an annular part which is preferably screwed onto the base body, and a resilient part extending radially towards the mandrel in the form of a flange with contact surfaces on the one hand on the annular piston and on the other hand on the rotating body is applied, a clamping element is created that is extremely a well constructed and easy to use. It exists namely Lich essentially from the base body with hydraulic system and one fixed on the outside of the base body, but detachable brought annular part in the manner of a ring or one Sleeve with a radially pointing from the outside to the inside resilient flange. This training makes it possible, besides the Pressure screws for applying the hydraulic clamping pressure also the compensating screws, which the ring piston and which must be actuated during adjustment, to be arranged on the free face of the clamping element, and so that they are axially parallel to the mandrel axis. Here in addition to the structural simplicity, there is also an easy one Ensure accessibility when adjusting the concentricity perform. Further advantageous refinements are shown in Subclaims and the following description of a Embodiment specified. Show it

Fig. 1 einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Spannelement, das auf einen Dorn mit darauf befindlichem Rotationskörper aufgeschraubt ist, Fig. 2 eine Ansicht auf das freie Stirnende des auf den Dorn aufgeschraubten Spannelementes. 1 shows a section through the clamping element according to the invention, which is screwed onto a mandrel with a rotating body located thereon, FIG. 2 shows a view of the free end of the clamping element screwed onto the mandrel.

Auf dem rotierbaren Dorn 2 ist ein Rotationskörper 1, der beispielsweise ein Wälzfräser sein kann, als Werkzeug auf geschoben. Der Rotationskörper 1 liegt gegen einen radialen Bund am anderen Dornende oder gegen einen ähnlichen Anschlag an und ist so in seiner Lage festgelegt. Das freie Ende des Dornes 2 trägt ein Gewinde 16, auf das der Grundkörper 3 des hydraulischen Spannelementes aufgeschraubt ist. Anstelle eines Gewindes kann auch eine andere geeignete Formschluß verbindung zwischen Grundkörper und Dorn vorgesehen werden. In dem Grundkörper 3 befindet sich das hydraulische System, bestehend aus dem eigentlichen Druckraum 6, der mit einem Druckmittel, beispielsweise Hydrauliköl oder Fett, gefüllt ist, und den Kanälen 5, die den Druckraum 6 mit einem zentrisch zur Achse 3′ des Grundkörpers angeordneten ring förmigen Druckraum 5′ verbinden, und mit einer Ringdichtung 7, die ihn gegenüber dem benachbarten Ringkolben 4 ab dichtet. Mittels der Druckschrauben 8, 8, die durch Dichtungen 6′ gegen den Druckraum 6 abgedichtet sind, wird der erforderliche hydraulische Spanndruck des Ringkolbens 4 eingestellt. Eine aus Fig. 2 ersichtliche Druckanzeige 17, die mit dem Druckmittel in hydraulischer Verbindung steht, zeigt durch einen verlagerbaren Stift 17′ an, wenn der er forderliche Spanndruck aufgebracht ist. Bei der darge stellten Ausführungsform sind zwei einstellbare Druckschrau ben 8, 8, (vgl. Fig. 2) vorgesehen, die in dem im Querschnitt kreisförmigen Grundkörper nach Art einer Sekante, also sekantal, angeordnet ist. In gleicher Weise hat auch die Druckanzeigevorrichtung 17 eine sekantale Lage im Grund körper. Der in dem zentrisch zur Achse 3′ vorgesehenen Druckraum 5′ verschiebbar gelagerte Ringkolben 4 kann ent sprechend dem aufgebrachten hydraulischen Druck in Richtung auf den Rotationskörper 1 geschoben werden. Vorteilhaft weist der Ringkolben 4 einen Teil 13 auf, der sich radial zum Dorn 2 hin erstreckt und eine Abstützung, vorzugsweise eine Abstützfläche 14, für mindestens eine, vorzugsweise für drei, Ausgleichsschrauben 15 bildet. Diese Ausgleichsschrau ben 15 sind parallel zur Achse 3′ des Grundkörpers stirn seitig an diesem angeordnet, so daß sie von der freien Stirnseite des Spannelementes leicht einstellbar sind. Der im Ausführungsbeispiel im Querschnitt (vgl. Fig. 1) winkel förmig ausgebildete Ringkolben 4 hat an seiner vorderen, dem Rotationskörper 1 zugewandten Stirnseite eine Planfläche, mit der er an einer ersten Anlagefläche 11 eines federnden Flansches zur Anlage gebracht werden kann. Der federnde Flansch 10 ist Teil eines im radial äußeren Bereich auf den Grundkörper 3 aufgebrachten ringförmigen Teiles 9, der sich radial zum Dorn 2 erstreckt und mit dieser ersten Anlage fläche 11 am Ringkolben 4 anliegt, während er mit seiner zweiten, der ersten Anlagefläche 11 gegenüberliegenden Anlagefläche 12 gegen den Rotationskörper 1 zur reibschlüs sigen Anlage gebracht werden kann. Dadurch, daß der Teil 9, vorzugsweise in Form eines Ringes, mit seinem nach innen gerichteten, federnden Flansch 10 auf den äußeren Umfang des Grundkörpers 3, vorzugsweise mittels eines Schraubgewindes, fest aufgeschraubt werden kann, ergibt sich eine einfache konstruktive Ausbildung des Spannelementes, das im wesent lichen aus zwei Teilen, nämlich dem Grundkörper 3 und dem aufgeschraubten Ring 9 mit federndem Flansch 10, besteht. Zweckmäßig sind dabei Ring 9 und federnder Flansch 10 ein einziger Bauteil. Der elastische Flansch 10 beaufschlagt somit den Rotationskörper 1, also das Werkzeug, nur in einem kreisringartigen Bereich a, dessen äußere Begrenzung 18 etwa dem Durchmesser des Außenumfanges des Flansches 10 ent spricht, und dessen innere Begrenzung 19 einen ausreichenden Abstand von dem inneren Umfang des ringförmigen Teiles 13 des Ringkolbens 4 hat.A rotary body 1 , which can be a hob cutter, for example, is pushed onto the rotatable mandrel 2 as a tool. The rotary body 1 rests against a radial collar at the other end of the mandrel or against a similar stop and is thus fixed in its position. The free end of the mandrel 2 has a thread 16 onto which the base body 3 of the hydraulic clamping element is screwed. Instead of a thread, another suitable positive connection can be provided between the base body and the mandrel. In the base body 3 is the hydraulic system, consisting of the actual pressure chamber 6 , which is filled with a pressure medium, for example hydraulic oil or grease, and the channels 5 , which the pressure chamber 6 with a ring arranged centrally to the axis 3 'of the base body shaped pressure chamber 5 'connect, and with an annular seal 7 , which seals it against the adjacent annular piston 4 from. By means of the pressure screws 8 , 8 , which are 'sealed against the pressure chamber 6 by seals 6 , the required hydraulic clamping pressure of the annular piston 4 is set. A visible from Fig. 2 pressure indicator 17 , which is in hydraulic connection with the pressure medium, shows by a displaceable pin 17 'when the he required clamping pressure is applied. In the Darge presented embodiment, two adjustable Druckschrau ben 8 , 8 , (see. Fig. 2) is provided, which is arranged in the circular cross-section of the base body in the manner of a secant, that is, secantally. In the same way, the pressure indicator device 17 has a secantal position in the base body. The in the center of the axis 3 'provided pressure chamber 5 ' displaceably mounted annular piston 4 can be pushed in the direction of the rotary body 1 accordingly to the applied hydraulic pressure. The annular piston 4 advantageously has a part 13 which extends radially towards the mandrel 2 and forms a support, preferably a support surface 14 , for at least one, preferably for three, compensating screws 15 . These compensating screws ben 15 are parallel to the axis 3 'of the base body arranged at the end of this so that they are easily adjustable from the free end face of the clamping element. In the exemplary embodiment in cross-section (see. Fig. 1) angle-shaped annular piston 4 has on its front, the rotating body 1 end facing a plane surface, with which it can be brought to a first contact surface 11 of a resilient flange to the plant. The resilient flange 10 is part of an applied in the radially outer region of the base body 3 annular part 9 , which extends radially to the mandrel 2 and with this first contact surface 11 rests on the annular piston 4 , while its second, the first contact surface 11 is opposite Contact surface 12 can be brought against the rotating body 1 to the Reibschlüs termed system. The fact that the part 9 , preferably in the form of a ring, with its inwardly directed, resilient flange 10 can be firmly screwed onto the outer circumference of the base body 3 , preferably by means of a screw thread, results in a simple structural design of the clamping element, which essentially union of two parts, namely the base body 3 and the screwed-on ring 9 with resilient flange 10 , consists. Appropriately, the ring 9 and the resilient flange 10 are a single component. The elastic flange 10 thus acts on the rotating body 1 , so the tool, only in a circular ring-like area a, the outer boundary 18 corresponds approximately to the diameter of the outer circumference of the flange 10 ent, and the inner boundary 19 a sufficient distance from the inner circumference of the annular Part 13 of the annular piston 4 has.

Das Hydrauliksystem wird, wie beschrieben, mittels der radial angeordneten Druckschrauben 8, 8, gespannt, die als Imbusschrauben ausgebildet sein können. Das Hydraulikmedium preßt den Ringkolben 4 gegen den federnden Flansch 10, der wiederum den Rotationskörper, also beispielsweise einen Fräser, fest verspannt. Radial gerichtete Verstellkräfte, wie sie insbesondere durch die Schnittkraftbelastung beim Fräsen entstehen, können somit nicht mehr auf den Ringkolben 4 einwirken. Die Gefahr einer axialen Verschiebung dieses schwimmend gelagerten Ringkolbens 4 wird dadurch vermieden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden die auftretenden Kräfte vielmehr durch den tellerartigen Flansch 10 aufge nommen. Ein ungleichmäßiges axiales Verschieben des Ring kolbens 4 beim Spannen führt somit nicht mehr zu einem radialen Auswandern beispielsweise eines Fräsers, da der zwischengeschaltete federnde Tellerflansch 10 diese un gleichförmige Bewegung kompensiert.As described, the hydraulic system is tensioned by means of the radially arranged pressure screws 8 , 8 , which can be designed as Allen screws. The hydraulic medium presses the annular piston 4 against the resilient flange 10 , which in turn firmly clamps the rotary body, for example a milling cutter. Radially directed adjustment forces, such as those generated in particular by the cutting force loading during milling, can therefore no longer act on the annular piston 4 . The risk of an axial displacement of this floating annular piston 4 is avoided. In the illustrated embodiment, the forces occurring are rather taken up by the plate-like flange 10 . An uneven axial displacement of the ring piston 4 when clamping thus no longer leads to a radial migration, for example of a milling cutter, since the interposed resilient plate flange 10 compensates for this un uniform movement.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird wie folgt betätigt. Zunächst wird das hydraulische Spannelement von Hand auf den Dorn 2 aufgeschraubt, bis die Planfläche 12 des federnden Flansches 10 des Ringes 9 am Werkzeug, beispielsweise dem Fräser, anliegt. Danach wird mittels der Druckschrauben 8, 8, das hydraulische System betätigt und damit der erforderliche Spanndruck aufgebracht. Danach werden die drei gleichmäßig über den Umfang verteilten stirnseitig angeordneten Ausgleichsschrauben 15 festgedreht und somit der Kolben 4 in seiner mittels der Hydraulik eingestellten Lage fixiert. Nach erfolgter Justierung kann der Ringkolben 4 durch Zurückdrehen der Druckschrauben 8, 8, hydraulisch entlastet werden. Der federnde Flansch 10 und mit ihm das Werkzeug ist dann durch die gleichmäßig über den Umfang angeordneten Ausgleichsschrauben 15 mechanisch fest verspannt und in seiner Lage fixiert. Ergibt die nunmehrige Messung des Rundlaufes eine zu große Rundlaufabweichung, wird die Hydraulik durch Eindrehen der Druckschrauben 8, 8, erneut betätigt, also das Werkzeug abermals hydraulisch verspannt, und die jeweilige Ausgleichsschraube 15 so stark angezogen, bis eine einwandfreie Rundlaufjustierung gegeben ist. Danach wird die Hydraulik wieder entlastet. Diese wechselseitige Einstellung von Hydrauliksystem und Ausgleichsschrauben wird so oft wiederholt, bis die geforderte Rundlaufgenauigkeit erreicht ist. Der federnde Flansch 10 überträgt nicht nur die axiale Spannkraft, sondern stellt die Hydraulik auch infolge seiner federnden Eigenschaften nach Entspannung zurück. Außerdem verhindert er, daß das Spannelement, also die Spannmutter, mit dem Dornende abknickt, wobei gleich zeitig ermöglicht ist, daß mittels dem erfindungsgemäßen Spannelement ein abgeknicktes Dornende wieder axial aus gerichtet werden kann.The device according to the invention is operated as follows. First, the hydraulic clamping element is screwed onto the mandrel 2 by hand until the plane surface 12 of the resilient flange 10 of the ring 9 rests against the tool, for example the milling cutter. Then the hydraulic system is actuated by means of the pressure screws 8 , 8 and the required clamping pressure is applied. Thereafter, the three equalizing screws 15, which are arranged on the end face and are evenly distributed over the circumference, are tightened and thus the piston 4 is fixed in its position set by means of the hydraulics. After the adjustment has been made, the annular piston 4 can be hydraulically relieved by turning back the pressure screws 8 , 8. The resilient flange 10 and with it the tool is then mechanically firmly braced and fixed in its position by the compensating screws 15 arranged evenly over the circumference. If the current measurement of the concentricity results in too great a concentricity deviation, the hydraulics are actuated again by screwing in the pressure screws 8 , 8 , i.e. the tool is clamped hydraulically again, and the respective compensating screw 15 is tightened until a perfect concentricity adjustment is achieved. The hydraulic system is then relieved again. This reciprocal adjustment of the hydraulic system and compensating screws is repeated until the required concentricity is achieved. The resilient flange 10 not only transmits the axial clamping force, but also resets the hydraulic system after relaxation due to its resilient properties. In addition, it prevents the clamping element, ie the clamping nut, from kinking with the mandrel end, which at the same time enables a kinked mandrel end to be axially aligned again by means of the clamping element according to the invention.

Claims

1. Hydraulic clamping element for the axial tensioning of rotating bodies (1 ), for example disc-shaped or roller-shaped workpieces, tools or the like., On a rotatable mandrel ( 2 ) with a base body fixed on the mandrel ( 3 ) and a floating body in the base Ring piston ( 4 ) which is axially displaceable relative to the base body ( 3 ) via a self-contained hydraulic system by means of pressure elements, for example pressure screws ( 8 ), and axially tightly clamps the rotary body ( 1 ), characterized in that the base body ( 3 ) is in its radially outer area has an annular part ( 9 ) with a resilient flange ( 10 ) which extends radially to the mandrel ( 2 ) and with a first contact surface ( 11 ) on the annular piston ( 4 ) and a second, the first opposite, Contact surface ( 12 ) can be supported against the rotational body ( 1 ).

2. Clamping element according to claim 1, characterized in that the annular piston ( 4 ) has a part ( 13 ) extending towards the mandrel (2 ) and forms a support surface ( 14 ) for at least one, preferably three, compensating screws ( 15 ).

3. Clamping element according to claim 1 or 2, characterized in that the compensating screws ( 15 ) are arranged parallel to the axis ( 3 ') of the base body ( 3 ).

4. Clamping element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular part ( 9 ) can be screwed onto the outer jacket of the base body ( 3 ), preferably with a thread ( 16 ).

5. Clamping element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular part ( 9 ) and the resilient flange are made in one piece.

6. Clamping element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the resilient flange ( 10 ) acts on the rotary body ( 1 ) only in an annular region (a), the outer boundary ( 18 ) of which is approximately the outer circumference of the flange ( 10 ) corresponds, and the inner boundary ( 19 ) has a radial distance (s) from the inner circumference of the annular projection ( 13 ) of the annular piston ( 4 ).