DE4127770A1 - Werkzeug-spanndorn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spanndorn, der insbesondere für solche Werkzeuge geeignet ist, welche durch ihre Ar­ beit, z. B. eine Zerspanungs- oder Verformungsarbeit, we­ sentlich höheren Belastungen als z. B. Tastbelastungen als Meßwerkzeugen ausgesetzt ist. Der Spanndorn weist zweckmä­ ßig zur Befestigung an der Arbeitsspindel einer Werkzeugma­ schine o. dgl. einen Spindel-Halter, z. B. einen Außenko­ nus, einen Pinolendorn o. dgl. auf und hat zur Aufnahme eines Werkzeugeinsatzes einen Werkzeug-Halter, an dem der Werkzeugeinsatz lös- bzw. auswechselbar oder unlösbar befe­ stigt ist. Der Spindel-Halter und der Werkzeug-Halter defi­ nieren eine Längsachse, die als Arbeits- bzw. Drehachse den Rundlauf des Werkzeugeinsatzes insofern bestimmt, als diese Längsachse möglichst achsgleich zur Drehachse der Arbeits­ spindel ausgerichtet sein oder eine demgegenüber genau ab­ weichende Lage einnehmen soll.

Der Rundlauf oder Schlag eines über eine Arbeitsspindel frei vorstehenden Arbeitsbereiches eines Werkzeuges liegt meist in der Größenordnung weit unterhalb 1/10tel mm bzw. im Bereich von 100stel oder 1000stel mm und entsprechend schwierig ist eine Korrektur dieses unrunden Laufes, weil sie einer äußerst feinfühligen Herstellung in extrem klei­ nen Stellschritten bedarf. Man kann zwar versuchen, durch wiederholt relativ verdrehtes Einspannen des Spanndornes in der Arbeitsspindel eine Stellung zu finden, in der der Rundlauf innerhalb der geforderten Toleranz liegt, jedoch führt dies meist nicht zu befriedigenden Ergebnissen und außerdem ist ein solches Verfahren sehr zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ei­ nen Werkzeug-Spanndorn zu schaffen, bei dem Nachteile be­ kannter Ausbildungen bzw. die beschriebenen Nachteile ver­ mieden sind und der insbesondere im in eine Arbeitsspindel eingespannten Zustand eine hinreichend genaue Rundlaufkor­ rektur ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind Mittel vorgesehen, um den Werkzeug-Halter hinsichtlich der Lage seiner Längsachse gegenüber der Längsachse des Spindel-Halters, insbesondere in den genannten feinsten Stellschritten, zu verstellen und in der eingestellten Lage die beiden Halter so gegeneinan­ der zu sichern, daß sie aufgrund der betriebsbedingt auf­ tretenden hohen Arbeitsbelastungen nicht weiter gegeneinan­ der verstellt werden können, sondern unverrückbar fest mit­ einander verbunden sind. Dadurch kann der Werkzeug-Halter genau fluchtend zur Arbeitsspindel ausgerichtet werden, unabhängig davon, wie genau die Arbeitsspindel den Spindel- Halter hinsichtlich der Achslage aufnimmt. Diese Verstel­ lung kann eine Kipp-Verstellung und/oder bevorzugt eine streng achsparallele Verstellung sein, so daß alle mögli­ chen Lagerabweichungen korrigiert werden können.

Zwar können die beiden Halter im wesentlichen starr anein­ ander befestigt sein bzw. einteilig ineinander übergehen und wenigstens zum Teil durch Verformung wenigstens eines entsprechenden Dornabschnittes gegeneinander verstellbar sein, jedoch ergibt sich eine besonders günstige und kom­ pakte Ausbildung bei hoher Präzision gegeneinander zu bewe­ gender Teile, wenn beide Halter durch gesonderte Bauteile gebildet sind, die z. B. über eine Ebenen-Führung aneinan­ der geführt sind. Die beiden Halter können nach Art eine Kreuzschlittens in zwei zueinander und/oder zur Längsachse mindestens eines Halters etwa rechtwinkligen Richtungen gegeneinander verstellbar sein, wobei für die beiden Rich­ tungen zweckmäßig nicht gesonderte Führungen, sondern eine einzige Führung, nämlich z. B. eine Planführung vorgesehen ist, die Bewegungen in allen Richtungen parallel zu einer Ebene ermöglicht, ansonsten jedoch keinerlei weitere Rela­ tivbewegungen zuläßt.

Zur Verstellung ist vorteilhaft mindestens ein Stelltrieb vorgesehen, der in besonders einfacher Weise durch eine einzige Stellschraube bzw. Spindel mit einem Feingewinde o. dgl. gebildet sein kann, die etwa radial zu mindestens ei­ ner Längsachse liegt sowie in einem Halter mit Gewinde ge­ führt ist und am anderen Halter mit einer stirnseitigen Druckfläche anliegt. Dadurch sind feinste Stellbewegungen möglich und der jeweilige Stelltrieb wirkt in jeder Ein­ stellung derart selbstsichernd, daß ohne zusätzliche Maß­ nahmen eine starre Festsetzung der Einstellage gegeben ist. Zweckmäßig greifen jeweils zwei Stelltriebe etwa in einer gemeinsamen Axialebene mindestens einer Längsachse und/oder annähernd achsgleich an einem oder beiden Haltern an, so daß diese beiden Stelltriebe nach Art einer Radialspan­ nung entgegengesetzt wirken können und eventuelles Spiel ihrer Stellglieder durch gegenseitige Verspannung sowie Verspannung gegenüber den Haltern eliminieren. Außerdem kann dadurch allein durch die Anordnung von zwei Paaren von Stelltrieben die Verstellbarkeit in zwei zueinander quer liegenden Richtungen erreicht werden, die auch die Verstel­ lung in allen übrigen Richtungen ermöglicht.

Damit die jeweilige Einstellung der beiden Halter gegenein­ ander nicht zu sonstigen Lageveränderungen zwischen den Haltern führt und am Ende des Einstellvorganges ohne jegli­ ches weiteres Zutun starr gesichert ist, ist es zweckmäßig, wenn die gegeneinander bzw. aneinander bewegbaren Flächen der Führung unter sehr hoher Normalspannung gegeneinander gepreßt sind, nämlich insbesondere in Richtung der Längs­ achse gegeneinander mit einer Kraft verspannt sind, die wesentlich höher als alle bei der Arbeit mit dem Werkzeug auf die Führung wirkenden Kräfte sind. Diese Verspannung kann durch ein Federglied mit extrem steiler, nämliche we­ nige Winkelgrade von der Vertikalen abweichender Federkenn­ linie erzeugt sein, wie es z. B. durch einen Streck-Zug­ stab, ein Tellerfederpaket o. dgl. gebildet sein kann. Die­ se Spannung ist vorteilhaft von der Außenseite des Werkzeu­ ges insbesondere auch dann nachstellbar, wenn das Werkzeug in die Arbeitsspindel eingespannt ist. Ferner ist es zweck­ mäßig, wenn die Spannkraft außer parallel zu mindestens einer Längsachse auch stufenlos um wenige Winkelgrade ab­ weichend davon gerichtet werden kann, wofür z. B. vier paarweise einander gegenüberliegende, unabhängig voneinan­ der betätigbare Spannglieder vorgesehen sein können, die um die Längsachse verteilt und vom Außenumfang des Spanndornes her jederzeit zugänglich sind. Vorteilhaft kann die Span­ neinrichtung mit einer Grobeinstellung, z. B. einer etwa in der Längsachse liegenden Gewindeverbindung zwischen dem Feder- bzw. Zugglied und einem Halter, eingestellt werden, wonach die Spannung mit dem unabhängig davon geführten Spannglied fein eingestellt bzw. nachgestellt werden kann. Das Spannglied wirkt hierfür unmittelbar auf das Feder­ glied.

Um möglichst geringe Kippkräfte zu gewährleisten, liegt der jeweilige Stelltrieb unmittelbar benachbart zur Führung und von dieser vorteilhaft in einem Axialabstand, der nur so groß ist, daß zwischen der Führung und dem Stelltrieb aus­ reichend feste Materialquerschnitte zur Lagerung des Stell­ triebes gegeben sind. Dadurch wirkt der Stelltrieb nahezu in der Ebene der Führung. Mit entsprechend geringem Abstand von dem Stelltrieb kann auch das jeweilige Spannglied vor­ gesehen sein, das zweckmäßig unter einem Winkel von etwa 45° zur Längsachse wirkt. Jeweils ein Spannglied liegt zweckmäßig etwa in derselben Axialebene der Längsachse wie ein Stellglied, so daß beide Glieder jederzeit vom Außenum­ fang des Spanndornes her zugänglich sind, jedoch im wesent­ lich versenkt innerhalb des Außenumfanges des Spanndornes liegen.

Der Spanndorn kann auch mit einer Fluidführung zur Versor­ gung des Schneid- bzw. Zerspanungsbereiches mit einer Schneid- oder Kühlflüssigkeit versehen sein, wobei die Fluidführung zweckmäßig vom spindelseitigen Ende des Spann­ dornes durch beide Halter zum Bereich des Werkzeugeinsatzes führt und im Bereich eines Trennspaltes zwischen den beiden Haltern zwei aneinanderschließende Kanalabschnitte auf­ weist. Dieser Trennspalt kann durch die aneinanderliegenden Gleitflächen der Führung und/oder durch einen Hüllspalt gebildet sein und ist beiderseits der Verbindungszone zwi­ schen den beiden Kanalabschnitten abgedichtet, so daß eine flüssigkeitsführende, dichte Hohlkammer gebildet ist. Eine dieser Dichtungen ist zweckmäßig ohne zusätzliche elasti­ sche Dichtungskörper unmittelbar durch die Gleitflächen gebildet, die somit durch die meist ölhaltige Flüssigkeit mit einer Schmierung versorgt sind. Eine das andere Ende des Hohlraumes verschließende Abdichtung kann durch einen Dichtring zwischen einer Außen- und einer Innenumfangsflä­ che der beiden Halter gebildet sein.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu meh­ reren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungs­ form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh­ rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Werkzeug-Spanndorn im wesentlichen im Axialschnitt und

Fig. 2 bis 5 weitere Ausführungsformen in Darstellungen entsprechend Fig. 1.

Der Spanndorn 1 besteht im wesentlichen aus zwei seinen Außenumfang in axial aufeinanderfolgenden Bereichen bestim­ menden Haltern 2, 3, die einander zur Zentrierung in Achs­ richtung über eine Länge übergreifen, die kleiner als ihre kleinste Außenweite ist. Der zur Befestigung des Spanndor­ nes 1 an einer Arbeitsspindel dienende Spindel-Halter 2 weist als Zentrierfläche 4 zur Ausrichtung gegenüber der Maschinenspindel einen Spitzkonus auf, welcher mit einem von seiner hinteren Endfläche zugänglichen Spann-Angriffs­ glied 5, nämlich einer Gewinde-Sacklochbohrung, für den zerstörungsfrei lösbaren Eingriff einer Zugstange versehen ist, die in der hohlen Arbeitsspindel liegt und mit welcher die Zentrierfläche 4 in einen genau angepaßten Innenkonus der Arbeitsspindel festsitzend hineingezogen werden kann. Im Anschluß an die Zentrierfläche 4 weist der Halter 2 ei­ nen über seinen Außenumfang vorstehenden, ringscheibenför­ migen Bund 6 auf, wie er z. B. dafür zweckmäßig ist, daß der Spanndorn 1 einschließlich eines eingesetzten Werkzeug­ einsatzes mit einer Werkzeugwechsel-Vorrichtung automatisch zwischen seiner Arbeitslage an der Arbeitsspindel und einer Speicherlage in einem Werkzeugmagazin überführt werden kann. Dieser Bund 6 ist zweckmäßig mit mindestens zwei ein­ ander gegenüberliegenden Axialnuten für den Eingriff von Nutensteinen der Arbeitsspindel versehen, die eine dreh­ schlüssige Verbindung gewährleisten.

Der an die vordere Endfläche des Halters 2 anschließende Werkzeug-Halter 3 liegt vollständig innerhalb der Hüllflä­ che des Außenumfanges des Bundes 6 und kann wesentlich kür­ zer als der Halter 2 sein. Der Halter 3 weist eine von sei­ ner vorderen Endfläche her zugängliche Werkzeugaufnahme 7 in Form einer zentralen Bohrung auf, die zweckmäßig durch einen erweiterten Abschnitt einer Durchgangsbohrung gebil­ det ist und in welchen ein Werkzeugeinsatz mit einem eng angepaßten Schaft im wesentlichen spielfrei zentriert, ein­ gesetzt sowie durch Verspannen axial und/oder in Drehrich­ tung gesichert werden kann. Der Werkzeugeinsatz bzw. dessen Schaft kann aber auch einteilig mit dem Halter 3 ausgebil­ det sein.

Die beiden Halter 2, 3 sind durch eine Stelleinrichtung 8 ausschließlich rechtwinklig zu ihren Längsachsen 10, 11 gegeneinander im Mikrobereich verstellbar und hierzu durch eine Gleit-Führung 9 quer zur Verstellebene spielfrei an­ einander geführt. Die Spielfreiheit, auch während des Ver­ stellens, wird durch eine Spanneinrichtung 12 erreicht, welche die Gleitfläche 13, 14 der Führung 9 in Richtung der Längsachsen 10, 11 annähernd rechtwinklig gegeneinander preßt. Die beiden Gleitflächen 13, 14 sind durch annähernd gleich große, zu den Längsachsen 10, 11 ringförmig konzen­ trische und genau plane Ringflächen gebildet und reichen bis zum Außenumfang des Spanndornes, so daß die beiden Halter 2, 3 in diesem Bereich annähernd spaltfrei ineinander über­ gehen können und ein Eindringen von Schmutz zwischen die Gleitflächen 13, 14 vermieden ist.

Zur gegenseitigen Zentrierung der Halter 2, 3 sowie zur Aufnahme der Spanneinrichtung 12 bildet der Halter 2 eine bei abgenommenem Halter 3 von seiner vorderen Endfläche her zugängliche Kammer 15, die durch eine über ihre Länge durchgehend im wesentlich konstant weite Sacklochbohrung gebildet ist, welche den Innenumfang der zugehörigen Gleit­ fläche 13 begrenzt und bis in den Bereich der hinteren Stirnfläche des Bundes 6 reicht. In diese Kammer 15 greift der Halter 3 mit einem gegenüber seinem äußeren Abschnitt in der Weite und/oder Länge reduzierten Abschnitt 16 ein, dessen Länge kürzer als die Hälfte der Länge der Kammer 15 ist und dessen größter, durch einen radial vorstehenden Endbund definierter Außenumfang mit geringem Radialspiel dem Innenumfang der Kammer 15 gegenüberliegt. In eine Um­ fangsnut im Endbund ist eine ringförmige Dichtung 17 einge­ setzt, welche unter Pressung am Innenumfang der Kammer 15 anliegt und eine unmittelbare metallische Berührung zwi­ schen dem einteilig mit dem übrigen Halter 3 ausgebildeten Abschnitt 16 und dem Halter 2 selbst dann verhindert, wenn die beiden Halter 2, 3 nicht gegeneinander verspannt sind, sondern durch Lockerung der Stelleinrichtung bzw. einer axialen Spanneinrichtung Bewegungsspiel gegeneinander ha­ ben. Die Dichtung 17 bildet dadurch eine federnde bzw. ela­ stische Zentrierung der beiden Halter 2, 3 gegeneinander. Der Abschnitt 16 steht nach Art eines Kerndornes über die zugehörige Gleitfläche 15 axial vor und bildet einen zer­ störungsfrei abnehmbaren Verschlußdeckel für die Kammer 15.

In die Kammer 15 greift ein Zuganker 18 mit Radialspiel zentriert ein, dessen größte Außenweite etwa gleich wie die des Endbundes des Abschnittes 16 sein kann und der mit ei­ nem Gewinde-Schaft 19 in eine in der Längsachse 11 liegende Gewindebohrung des Abschnittes 16 des Halters 3 eingreift. Diese Gewindebohrung bildet den Endabschnitt der Durch­ gangsbohrung für die Werkzeugaufnahme 7 und ist gegenüber dieser wesentlich kürzer, so daß sie vollständig innerhalb der Kammer 15 liegt. An einem gegenüber dem Schaft 19 we­ sentlich weiteren und mit einer zylindrischen Umfangsfläche den weitesten Außenumfang des Zugankers 18 definierenden Kopf 21 bildet der Zuganker 18 vier gleichmäßig über seinen Umfang verteilte ebene Druckflächen 20, die jeweils unter einem Winkel von etwa 45° schräg zur Längsachse 11 und an der dem Schaft 19 zugekehrten Stirnseite des Kopfes 21 lie­ gen.

Jeder Druckfläche 20 ist ein am Halter 2 gelagertes Spann­ glied 22 in Form einer vollständig innerhalb von dessen Außenumfang versenkt liegenden Stiftschraube zugeordnet, die mit der planen Endfläche eines End-Schaftes 23 ganzflä­ chig an der zugehörigen planen Druckfläche 20 anliegt und mit einem gegenüber dem Schaft 23 wenigstens um das Doppel­ te der Gewindetiefe erweiterten Gewindekopf 24 in einer Gewindebohrung 25 des Halters 2 geführt ist. Die Gewinde­ bohrung 25 dringt unmittelbar benachbart zur vorderen Stirnfläche des Bundes 6 in den Außenumfang des Halters 2 ein und reicht über den größten Teil der Axialerstreckung des Bundes 6, da sie entsprechend der jeweiligen Druckflä­ che 20 schräg zur Längsachse 10 bzw. 11, jedoch in einer Axialebene dieser Längsachse liegt. Die Druckflächen 20 bzw. der Kopf 21 liegen wie ein größter Längsabschnitt der jeweiligen Gewindebohrung 25 zwischen den Stirnflächen des Bundes 6 und damit im Bereich größter Festigkeit des Hal­ ters 2. Das äußere Ende der Gewindebohrung 25 kann im Be­ reich eines kegelstumpfförmig an die vordere Stirnfläche des Bundes 6 anschließenden Abschnittes des Außenumfanges des Halters 2 so vorgesehen sein, daß eine Mittelachse im Axialschnitt rechtwinklig zur Mantelfläche dieses Abschnit­ tes liegt.

In der äußeren Stirnfläche des Gewindekopfes 24 ist zweck­ mäßig ein Werkzeug-Eingriffsglied, z. B. ein Innensechskant vorgesehen, so daß das Spannglied 22 zur Betätigung mit diesem Werkzeug jederzeit in Eingriff gebracht werden kann. Alle vier Spannglieder 22 können unabhängig voneinander betätigt werden und mit ihnen kann die Gleitfläche 15 unter hoher Druckkraft gegen die Gleitfläche 13 gezogen werden, wobei der Schaft 19 im elastischen Bereich geringfügig ge­ streckt werden kann und daher als Spannfeder wirkt. Der Durchmesser des Schaftes 19 ist mehrfach, z. B. etwa vier­ fach kleiner als der größte Durchmesser des Kopfes 21.

Zumindest im Bereich des Außenumfanges axial unmittelbar benachbart zu den Spanngliedern 22 weist die Stelleinrich­ tung 8 jeweils einen Stelltrieb 26 auf, der axial zwischen der Führung 9 und dem jeweiligen Spannglied 22 liegt sowie von beiden jeweils einen Abstand hat, der kleiner als seine Erstreckung in Richtung der Längsachse 10, 11 ist. Jeder Stelltrieb 26 liegt in einer gemeinsamen Axialebene der Längsachse 10, 11 mit einem zugehörigen Spannglied 22, so daß sich vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Stell­ triebe 26 mit jeweils zwei einander diametral und achs­ gleich gegenüberliegenden Stellgliedern 27 in Form von Stiftschrauben ergeben, die vollständig versenkt innerhalb des Außenumfangs des Spanndorns 1 vorgesehen sind und je­ weils in eine radiale Gewindebohrung 28 des Halters 2 ein­ greifen. Diese Gewindebohrung 28 liegt unmittelbar benach­ bart zur Gleitfläche 13 und von dieser mit einem Abstand, der kleiner als ihr Durchmesser bzw. die Hälfte davon ist, so daß der Außenumfang des Stellgliedes 27 die Gleitfläche 13 annähernd tangential berührt.

Jedes Stellglied 27 liegt mit einer inneren, planen End- bzw. Stirnfläche annähernd ganzflächig an einer von vier Planflächen des Halters 3 an, die als Druckfläche 29 vom im wesentlichen zylindrischen Endbund des Abschnittes 16 bis unmittelbar benachbart zur Gleitfläche 14 reicht, so daß der Abschnitt 16 in diesem Bereich nach Art eines Vierkan­ tes mit abgerundeten Eckbereichen ausgebildet ist. Durch diesen Eingriff der Stellglieder 27 sind die ansonsten ge­ geneinander verdrehbaren Halter 2, 3 auch gegeneinander starr verdrehgesichert, so daß weitere Mittel zur Verdreh­ sicherung nicht erforderlich sind und sich die beiden Hal­ ter 2, 3 beim Spannen der Stellglieder 27 gegeneinander um ihre Längsachsen 10, 11 von selbst genau ausrichten können.

Jedes Stellglied 27 wirkt als Spannglied gegen ein gegen­ überliegendes Stellglied 27 und weist zur Betätigung an seinem äußeren Ende ein Werkzeug-Eingriffsglied, z. B. der beschriebenen Art, auf, so daß durch Anziehen und Lockern eines, mehrerer oder aller Stellglieder 27 feinste relative Stellbewegungen zwischen den Haltern 2, 3 hervorgerufen werden können, bei welchen die Halter 2, 3 mit den Gleit­ flächen 13, 14 aneinander gleiten, jedoch durch die Führung 8 und die Spanneinrichtung 12 streng in ihrer achsparal­ lelen Ausrichtung gesichert werden. Führt z. B. der Ein­ griff der Zentrierfläche 4 in die Arbeitsspindel aufgrund von Toleranzen oder anderen Ungenauigkeiten nicht zu einer exakten Fluchtung der Längsachse 11 des Halters 3 bzw. des Werkzeugeinsatzes mit der Drehachse der Arbeitsspindel, so kann dieser Fluchtungsfehler, z. B. mit Hilfe einer an der äußeren Umfangsfläche 34 des Halters 3 tastenden Meßuhr durch die Stelleinrichtung 8 korrigiert werden.

Die Umfangsfläche 34 des Halters 3 weist zweckmäßig im An­ schluß an die Gleitfläche 14 gleichen Außendurchmesser wie die äußere Umfangsfläche 39 des Halters 2 im Anschluß an die Gleitfläche 13 auf, so daß beide Flächen als Tast- bzw. Meßbezugsflächen gleichen Radialabstandes von der jeweils zugehörigen Längsachse 11 bzw. 10 verwendet werden können und somit auch eventuelle Fluchtungsfehler als absolutes Maß genau bestimmt werden können. Vorteilhaft sind die Um­ fangsflächen 33, 34 wenigstens in den genannten Bereichen zylindrisch und als fein- bzw. feinstbearbeitete Flächen, z. B. als geschliffene Flächen aus gehärtetem Stahl, ausge­ bildet.

Zur Versorgung des Arbeitsbereiches des den Spanndorn 1 aufweisenden Werkzeuges ist zweckmäßig ein Fluidkanal 30 vorgesehen, welcher einen Kanalabschnitt 31 im Halter 2 und einen Kanalabschnitt 32 im Halter 3 aufweist sowie in das innere Ende der Werkzeugaufnahme 7 etwa radial mündet. Der an eine maschinenseitige Fluidleitung anzuschließende Ka­ nalabschnitt 31 geht von der hinteren Stirnfläche des Bun­ des 6 aus und verläuft schräg zur Längsachse 10 von diesem zum Innenumfang der Kammer 15, an dem er unmittelbar be­ nachbart zur Gleitfläche 13 zwischen der Dichtung 17 und dieser Gleitfläche 13 austritt. Der wesentlich kürzere und etwa radiale Kanalabschnitt 32 durchsetzt den hohlen Ab­ schnitt 16 unmittelbar benachbart zur Gleitfläche 14, hat geringere Durchflußquerschnitte als der Kanalabschnitt 31 und ist gegenüber der Mitte von dessen Austrittsöffnung zur Führung 8 bzw. Gleitfläche 14 hin versetzt. Das radial in­ nere Ende des Kanalabschnittes 32 mündet in einen geringfü­ gig erweiterten und im Bodenbereich von der Gewindebohrung für den Schaft 19 durchsetzten Abschnitt der Werkzeugauf­ nahme 7, so daß der Schaft des Werkzeugeinsatzes den Kanal­ abschnitt 32 auch dann nicht verschließen kann, wenn er an dieser Bodenfläche anschlägt. Ein oder zwei Spannglieder 22 bzw. Stellglieder 26 liegen zweckmäßig in einer gemeinsamen Axialebene mit einer zugehörigen Axialnut des Bundes 6, während der Kanalabschnitt 31 zweckmäßig demgegenüber um die Längsachse 10 etwa um 45° versetzt ist. Zur Sicherung des Werkzeugeinsatzes gegenüber dem Halter 3 ist in dessen Mantel mindestens ein Festsetzglied 35, z. B. in einer Ge­ windebohrung eine radiale Spannschraube, gelagert, welche gegen den Schaft des Werkzeugeinsatzes gespannt werden kann.

In den Fig. 2 bis 5 sind für einander entsprechende Tei­ le die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch mit unterschiedlichen Buchstaben-Indizes, verwendet, weshalb alle Beschreibungsteile sinngemäß für alle Ausführungsfor­ men gelten, wobei die unterschiedlichen Ausbildungen der Ausführungsformen in beliebiger Kombination in einer einzi­ gen Ausführungsform vorgesehen sein können.

Gemäß Fig. 2 ist der Halter 2a zur Ausrichtung gegenüber der Arbeitsspindel mit einer stirnseitig ringförmigen Plan­ fläche 6a am hinteren Ende versehen, über die ein im Durch­ messer reduzierter, zylindrischer Vorsprung mit einer zy­ lindrischen Zentrierfläche 4a am Außenumfang vorsteht. Im Bereich des Außenumfanges weist der die Planfläche 6a bil­ dende Halterabschnitt eine vertiefte Tasche zur Aufnahme eines Mitnehmers 36 auf, der im Radialabstand benachbart zur Zentrierfläche 4a frei nach hinten ausragt und zum drehschlüssigen Eingriff in die Arbeitsspindel dient. Der Halter 2a ist über seine ganze Länge durchgehend hohl aus­ gebildet, wobei das Eingriffsglied 5a in die Bodenfläche der Kammer 15a übergeht, so daß der Kopf 21a des Zugankers 18a gegebenenfalls vom hinteren Ende des von der Arbeits­ spindel entfernten Spanndornes 1a her durch das Eingriffs­ glied 5a hindurch zur Betätigung bzw. Grobeinstellung zu­ gänglich ist. Der Kanalabschnitt 31a liegt etwa achsparal­ lel zum Halter 2a zwischen dessen Außenumfang und dem Inne­ numfang der Kammer 15a und geht von der Planfläche 6a aus.

Axial unmittelbar benachbart zur Umfangsfläche 34a, die sehr kurz ist und nicht bis zum Festsetzglied 35a reicht, geht der Halter 3a in einen in der Außenweite reduzierten Abschnitt über, der wie der Halter 3 am vorderen Ende spitzwinklig konisch verjüngt ist. Von der Planfläche 6a weist der Spanndorn 1a bis zum vorderen Ende der Umfangs­ fläche 34a durchgehend im wesentlichen konstante Außenquer­ schnitte auf, welche lediglich von den Gewindebohrungen durchsetzt sind.

Der Halter 2b des Spanndornes 1b gemäß Fig. 3 ist ähnlich demjenigen nach Fig. 2 ausgebildet, jedoch weist die Kammer 15b zwei axial aneinanderschließende Abschnitte unter­ schiedlicher Weite auf. In den weiteren, an die Führung 9b anschließenden Abschnitt greift der Abschnitt 16b des Hal­ ters 3b annähernd voll ausfüllend ein, während in dem enge­ ren, an das Eingriffsglied 5b anschließenden Abschnitt der Kopf 21b im wesentlichen radialspielfrei geführt ist. Die­ ser Kopf 21b ist durch einen vom Schaft 19b des Zugankers 18b gesonderten Bauteil gebildet, in dessen Gewindebohrung der Schaft 19b mit einem an seinem hinteren Ende vorgesehe­ nen Gewindeabschnitt eingreift. Das hintere Ende des Kopfes 21b ist mit einem Werkzeug-Eingriffsglied, z. B. mit einem Diametralschlitz versehen, so daß es durch das Eingriffs­ glied 5b von der Außenseite des Spanndornes 1b her zur Ver­ stellung der axialen Relativlage zwischen den Druckflächen 20b und dem Halter 3b gedreht werden kann. Es können dabei mehr Druckflächen 20b als Spannglieder 22b gleichmäßig um die Längsachse so verteilt sein, daß der Zuganker 18b in verhältnismäßig kleinen Schritten verstellt werden kann oder aber können die Druckflächen 20b zur stufenlosen Ver­ stellung durch eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche gebil­ det sein, an welcher die Spannglieder 22b dann punktförmig anliegen.

Am anderen, vorderen Ende weist der Schaft 19b einen erwei­ terten Kopf 37 auf, der mit einer kegelstumpfförmig an den Schaft 19b anschließenden Stirnfläche an einer Ringschulter eines erweiterten Endabschnittes einer gewindefreien Durch­ gangsbohrung des Abschnittes 16b abgestützt ist und dadurch die Gleitflächen der Führung 9b gegeneinander zieht. Die Werkzeugaufnahme 7b ist in diesem Fall durch einen spitz­ winkligen Innenkonus gebildet, während das Festsetzglied 35b durch eine Schraubkappe gebildet ist, welche auf ein Außengewinde des vorderen Endabschnittes des Halters 3b aufgeschraubt ist und im Bereich ihrer Stirnwand einen stumpfwinkligen Innenkonus zur Anlage an einem entsprechen­ den Außenkonus des Werkzeugeinsatzes aufweist, so daß die­ ser mit dem Festsetzglied 35b in die Werkzeugaufnahme 7b gespannt werden kann.

Der Kanalabschnitt 31b durchsetzt hier die Gleitfläche 13b mit Abstand zwischen ihren inneren und äußeren Umfangsbe­ grenzungen sowie näher bei der inneren Umfangsbegrenzung und in entsprechender Weise durchsetzt der Kanalabschnitt 32b die Gleitfläche 14b der Führung 9b. Zumindest radial außerhalb dieser Durchsetzungsbereiche bilden die Gleitflä­ chen 13b, 14b metallisch aneinanderliegende Dichtflächen, durch die ein Austreten von Flüssigkeit aus dem Fluidkanal 30b im Bereich der Führung 9b zum Außenumfang des Spanndor­ nes 1b hin vermieden ist.

Der Spanndorn 1c gemäß Fig. 4 weist einen hülsenförmig hoh­ len Zuganker 18c auf, dessen Kopf 21c mit einer ringförmig planen, an den Schaft 19c anschließenden Druckfläche 20c an einem ringförmigen Spannglied 22c abgestützt ist, welche annähernd achsgleich zum Zuganker 18c liegt und mit einem Außengewinde in einem Innengewinde des engeren Abschnittes der Kammer 15c geführt ist. Das Spannglied 22c ist mit ei­ nem etwa radial in Halter 2c in einer Gewindebohrung ge­ führten Sicherungsglied 38, z. B. einer versenkten Stift­ schraube, in seiner Drehlage gesichert, die mit einem ke­ gelförmigen Ende in eine entsprechende Vertiefung am Auße­ numfang des Spanngliedes 22c eingreift. Über den Umfang des Spanngliedes 22c kann eine Mehrzahl solcher Vertiefungen verteilt vorgesehen sein und der Kegelwinkel des Eingriffes des Sicherungsgliedes 38 kann derart sein, daß eine Erhö­ hung der Spannung des Sicherungsgliedes 38 zu einer Drehbe­ wegung des Spanngliedes 22c und damit zum Nachstellen der Spannung führt.

Hierzu kann der Zuganker 18c aber auch am hinteren Ende seines Kopfes 21c ein Werkzeug-Eingriffsglied, z. B. einen Innensechskant aufweisen, so daß der Zuganker 18c als Gan­ zes durch das Eingriffsglied 5c hindurch verstellt werden kann. Die Durchgangsbohrung des Zugankers 18c bildet einen Abschnitt des Fluidkanals 30c, der durch das Eingriffsglied 5c hindurch anzuschließen ist, sich im Abschnitt 16c bzw. im Halter 3c bis zur Werkzeugaufnahme 7c fortsetzt und im wesentlichen durchgehend in der Längsachse des Spanndornes 1c liegt. Bei dieser Ausführungsform ist der Abschnitt 13c gegenüber seiner Außenweite etwa um ein Drittel länger.

Gemäß Fig. 5 kann bei einem entsprechend Fig. 2 ausgebilde­ ten Spanndorn 1d der Halter 3d auch eine Umfangsfläche 34d aufweisen, die von der Gleitfläche 14d bis zum vorderen verjüngten Ende mit konstanten Querschnitten durchgeht, z. B. zylindrisch ist, so daß sich von der Planfläche 6d bis zum verjüngten vorderen Ende eine ununterbrochen durch­ gehende Umfangsfläche ergibt. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3 und 5 liegt der Axialabstand zwischen den Gewindebohrungen für die Spannglieder und die Stellglieder etwa in der Größenordnung von deren Durchmesser, während er bei der Ausführungsform nach Fig. 4 demgegenüber wesentlich größer sein kann.

Die Montage des Spanndornes ist sehr einfach, weil nach dem Zusammenstecken der Halter nur noch die vormontierten Spann- bzw. Stellschrauben festgezogen werden müssen. Nach deren Lockern kann der Halter 3 auch dann vom Halter 2 ge­ löst werden, wenn dieser an der Arbeitsspindel festgelegt bzw. betriebsbereit montiert ist. Alle Spannflächen und Gewinde können der Fluidführung ausgesetzt sein.

Claims (15)

1. Werkzeug-Spanndorn für bearbeitend belastete Werkzeuge, wie Zerspanungswerkzeuge, mit einem Spindel-Halter (2) zur Befestigung an einer Arbeitsspindel und mit einem Werkzeug-Halter (3) zur Aufnahme eines Werkzeugeinsat­ zes, wobei der Spindel-Halter (2) und der Werkzeug-Hal­ ter (3) eine Längsachse (10, 11) als Drehachse für ei­ nen Rundlauf definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (11) des Werkzeug-Halters (3) gegenüber der Längsachse (10) des Spindel-Halters (2) zur Rund­ lauf -Justierung gegeneinander in mindestens einer Ver­ stellrichtung verstellbar und in der jeweiligen Stel­ lung gegeneinander festsetzbar sind.

2. Spanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Halter (2, 3) im wesentlichen ausschließlich achsparallel, insbesondere in allen Richtungen recht­ winklig zu ihren Längsachsen (10, 11), gegeneinander verstellbar und vorzugsweise gegen Relativbewegungen in allen anderen Richtung im Verstellzustand durch Führung (9) gesichert sind.

3. Spanndorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Verstellung in im wesentlichen allen Ver­ stellrichtungen mindestens ein Stelltrieb (26), insbe­ sondere wenigstens drei annähernd gleichmäßig verteilte Stelltriebe (26), vorgesehen sind, die vorzugsweise jeweils im wesentlichen nur ein einziges Stellglied (27) aufweisen.

4. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Halter (2, 3) im wesentlichen durch gesonderte, insbesondere zerstö­ rungsfrei trennbare, Bauteile gebildet sind, die vor­ zugsweise mit einem dem maximalen Verstellweg entspre­ chenden Spiel zentriert ineinandergreifen, verformungs­ frei gegeneinander verstellbar und/oder über eine unter Druckspannung stehende Führung (9) gegeneinander abge­ stützt sind.

5. Spanndorn nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der jeweilige Stelltrieb (26) innerhalb des Spindel-Halters (2), insbesondere unmittelbar benach­ bart zur Führung (9), an dem Werkzeug-Halter (3) an­ greift und vorzugsweise radial zur Längsachse (10, 11) gerichtet ist.

6. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Werkzeug-Halter (3) in den Spindel-Halter (2) mit einem, insbesondere in der Außenweite reduzierten und/oder gegenüber einem vorste­ henden Abschnitt höchstens gleich langen, Dorn-Ab­ schnitt (16) eingreift, an dem vorzugsweise mindestens ein Stelltrieb (26) angreift.

7. Spanndorn nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (9) durch zwei rings­ förmig aneinandereliegende, plane Stirnflächen (13, 14) gebildet ist, die insbesondere im wesentlichen ganzflä­ chig aneinander anliegen und/oder in deren Bereich bei­ de Halter (2, 3) gleiche Außenweite haben, wobei eine Stirnfläche (13) vorzugsweise durch eine Endfläche des zugehörigen Halters (2) gebildet ist.

8. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Halter (2, 3) ge­ geneinander verdrehgesichert sind, wobei insbesondere eine Verdrehsicherung durch mindestens einen Stelltrieb (26) gebildet ist, der vorzugsweise an einer im wesent­ lichen planen Umfangsfläche (29) eines Halters (3) an­ greift und durch eine radial im anderen Halter gelager­ te Druckschraube (27) gebildet ist.

9. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Halter (2, 3) mit­ einander, insbesondere axial und/oder nachstellbar, verspannt sind, wobei vorzugsweise eine Spanneinrich­ tung (12) im wesentlichen vollständig innerhalb des Außenumfanges wenigstens eines Halters (2, 3) liegt.

10. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Halter (2, 3) über einen insbesondere etwa in ihrer Längsachse liegenden Zuganker (18) miteinander verbunden sind, der vorzugs­ weise an einem Halter (3) befestigt ist und an dem min­ destens ein gegenüber dem anderen Halter (2) abgestütz­ tes Spannglied (22) angreift, vorzugsweise mehrere über den Umfang verteilt Spannglieder (22) angreifen.

11. Spanndorn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker (18) gegenüber dem zugehörigen Halter (3) axial verstellbar ist, insbesondere mit einem Gewinde­ schaft (19) in eine Gewindebohrung dieses Halters (3) eingreift und vorzugsweise einen innerhalb des anderen Halters (2) liegenden erweiterten Kopf (21) mit wenig­ stens einer schrägen Druckfläche (20) aufweist, an dem das zugehörige, schräg zur Spannrichtung liegende Spannglied (22) abgestützt ist.

12. Spanndorn nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stelltrieb (26) und mindestens ein Spannglied (22) in axial zueinander un­ mittelbar benachbarten Zonen liegen und insbesondere das Spannglied (22) auf der von der Führung (9) abge­ kehrten Seite am selben Halter (2) wie der Stelltrieb (26) gelagert ist.

13. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Haltern (2, 3) wenigstens eine, insbesondere durch die Führung (9) gebildete, Fluid-Dichtung vorgesehen ist, die vor­ zugsweise von mindestens einem Fluidkanal (30b) durch­ setzt ist und/oder mit Axialabstand benachbart zur Füh­ rung (9) liegt.

14. Spanndorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein, insbesondere innerhalb wenigstens eines Halters (2b, 3b) liegender, Fluidkanal (30b) vom Spindel-Halter (2b) zum Werkzeug- Halter (3b) führt und vorzugsweise zwei im Bereich der Führung (9b) mit Kanalenden abgedichtet aneinander­ schließende Kanalabschnitte (31b, 32b) aufweist.

15. Spanndorn nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fluidkanal (30) quer zur Längsachse (10, 11) in den Werkzeug-Halter (3), insbesondere in einen ringförmigen Raum des Spindel-Halters (2) mündet, der an zwei Enden mit Gleit-Dichtungen (17) abgedichtet ist.