DE4215607C1 - Verfahren und vorrichtung zum spannen von werkzeugen in einem spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Werk­ zeugen in einem Spannfutter, welches einen Schrumpfabschnitt zur Aufnahme des Werkzeugs aufweist, wobei dem Schrumpfabschnitt eine Heizeinrichtung zugeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Spannen von Werkzeugen in einem Schrumpfabschnitt eines Spannfutters, bei welchem der Schrumpfabschnitt zum Einspannen des Werkstückes erwärmt wird, das Werkzeug in der durch die Erwärmung ver­ größerten Schrumpfabschnitt eingeführt wird und nach dem Erhalten im Schrumpfabschnitt reibschlüssig gehalten wird.

Bei Werkzeugen, die mittels mechanischer Spannelemente, ins­ besondere mittels einer Spannzange oder eines Spannfutters gehalten sind, stellen sich dann Nachteile ein, wenn infolge hoher Drehzahlen und/oder großer Radien des Werkzeuges und/oder großer Werkzeugmassen im Betrieb des Werkzeuges Fliehkräfte auftreten, die der Haltekraft der Spannelemente entgegenwirken. Wenn diese Fliehkräfte zu groß sind und die Haltekräfte ganz oder teilweise übersteigen, so ist der erforderliche Reibschluß zwischen Spindelaufnahme und Werkzeug nicht mehr gewährleistet, mit der Folge, daß das Werkzeug die gewünschten Bearbeitungs­ kräfte zur Spanabnahme nicht mehr aufzubringen vermag.

Durch die DE 39 25 641 A1 sind ein Spannverfahren und eine Spannvorrichtung bekannt geworden, wobei zur Vermeidung dieser Nachteile das Werkzeug mit Hilfe eines Schrumpfsitzes in einem thermisch aufgeweiteten Schrumpfabschnitt des Spannfutters eingespannt wird. Hierzu wird der Schrumpfabschnitt des Spann­ futters zunächst erwärmt, und dann das Werkzeug in den durch die Erwärmung vergrößerten Schrumpfabschnitt eingeführt und schließlich der Abschnitt wieder abkühlt, derart, daß das Werkzeug in der durch die Abkühlung geschrumpften Aufnahme reibschlüssig gehalten wird. Hierzu weist der Schrumpfabschnitt eine konische oder zylindrische Bohrung auf und ist mittels einer Heizeinrichtung beheizbar.

Nach dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung läßt sich zwar grundsätzlich eine wesentliche Verbesserung der Spannkraft erzielen, jedoch hat sich gezeigt, daß auf diese Weise leicht eine Überhitzung des Spannfutters während des Ein- bzw. Ausspannvorgangs auftreten kann, und daß nicht immer eine vollständige Einspannung des Werkzeugschaftes sichergestellt ist.

Aus der US 48 18 161 ist ferner eine Vorrichtung zum Spannen eines Werkzeuges bekannt geworden, bei welcher ein Werkzeug mit Hilfe eines Schrumpfsitzes in einem thermisch aufgeweiteten Schrumpfabschnitt des Spannfutters eingespannt wird. Um das Werkzeug zum Spannen in Axialrichtung gegen den Schrumpfabschnitt des Spannfutters zu beaufschlagen, wird eine handbetätigte Dornpresse benutzt, wobei Beschädigungen der Werkzeugschneiden durch eine dazwischen gelegte Messingscheibe verhindert werden.

Auch diese Vorrichtung weist die gleichen Nachteile wie die eingangs erwähnte Vorrichtung auf.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung und ein Verfahren zum Spannen von Werkzeugen zu schaffen, wodurch die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, und insbesondere eine Überhitzung des Spannfutters vermieden wird.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Werkzeugs vorgesehen ist, durch welche das Werkzeug zum Spannen in Axialrichtung gegen den Schrumpfabschnitt des Spannfutters elastisch beaufschlagbar ist.

Erfindungsgemäß ist das Werkzeug also vor dem eigentlichen Spannvorgang in der Aufnahmeeinrichtung zum Beispiel durch Federkraft elastisch gegen den Schrumpfabschnitt des Spannfutters beaufschlagt. Wird nun der Schrumpfabschnitt erwärmt, so gleitet das Werkzeug mit seinem Schaft in den Schrumpfabschnitt, sobald dieser ausreichend erwärmt ist und sich so ausreichend geweitet hat, daß sein Innendurchmesser dem Außendurchmesser in des Werkzeugschaftes entspricht.

Da unter Wirkung der elastischen Beaufschlagung des Werkzeuges unmittelbar dann, wenn sich der Schrumpfabschnitt des Spann­ futters ausreichend geweitet hat, das Werkzeug mit seinem Schaft in den Schrumpfabschnitt eingeschoben wird, wird einerseits eine Überhitzung des Schrumpfabschnittes vermieden und anderer­ seits eine weitgehend vollständige Aufnahme des Werkzeugschaftes im Spannabschnitt gewährleistet und damit eine hohe Spannkraft erreicht.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Spannfutter gemeinsam mit der Aufnahmeeinrichtung rotierend antreibbar.

Durch die Rotation wird eine besonders gleichmäßige Erwärmung des Schrumpfabschnittes erreicht, so daß lokale Überhitzungen vermieden werden und eine gleichmäßige Aufweitung für eine möglichst vollständige Aufnahme des Werkzeugschaftes beim Spannvorgang sichergestellt ist.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Spindelstock mit einer rotierend antreibbaren Spanneinrich­ tung vorgesehen, in welcher das Spannfutter an seinem den Schrumpfabschnitt abgewandten Ende einspannbar ist, wobei ferner dem Spindelstock eine Pinole mit einer Aufnahmebüchse zur Aufnahme und Zentrierung des Werkzeugs zugeordnet ist, und wobei ein erstes Ausstoßelement vorgesehen ist, welches zum Einspannen des Werkzeugs unter Federkraft gegen den Werkzeugkopf verspannbar ist.

Auf diese Weise läßt sich der rotierende Antrieb des Spannfutters auf einfache Weise mit konventionellen Mitteln erreichen, nämlich indem das Spannfutter an seinem Ende in einer rotierend antreib­ baren Spanneinrichtung, also zum Beispiel einer konventionellen Spannzange eingespannt wird und das einzuspannende Werkzeug in einer damit ausgerichteten Aufnahmebüchse an einer Pinole gehalten ist. Dabei wird durch die Aufnahmebüchse einerseits eine Zentrierung des Werkzeugs sichergestellt, wozu in der Aufnahmebüchse geeignete Ansenkungen vorhanden sein können. Andererseits ermöglicht die Aufnahmebüchse eine schonende Aufnahme des Werkzeugs, so daß eine Beschädigung empfindlicher Schneiden des Werkzeugs vermieden wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Spannfutter eine zentrale Bohrung zur Durchführung eines zweiten Ausstoßelementes zum Ausspannen des Werkzeuges auf.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei ausreichender Erwärmung des Schrumpfabschnittes das Werkzeug einfach mit Hilfe des Ausstoßelementes aus dem Schrumpfabschnitt ausgestoßen werden kann, um das Werkzeug auszuspannen.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das zweite Ausstoßelement zum Ausspannen des Werkzeuges unter Federkraft gegen den Werkzeugschaft verspannbar.

Auf diese Weise wird erreicht, daß das Werkzeug unmittelbar dann, wenn sich der Spannabschnitt ausreichend erwärmt hat, durch das zweite Ausstoßelement ausgestoßen wird.

Hierdurch wird ein schnelles und sicheres Ausspannen des Werkzeuges erreicht und eine Überhitzung des Spannabschnittes auch beim Ausspannvorgang sicher vermieden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Federkraft des zweiten Ausstoßelementes größer als die Federkraft des ersten Ausstoßelementes ist, und daß zum Aus­ spannen des Werkzeuges aus dem Spannfutter beide Ausstoßelemente gegen das Werkzeug verspannbar sind.

Auf diese Weise wird ein besonders schonendes Ausstoßen des Werkzeuges aus dem Spannfutter erreicht, da das Werkzeug bei ausreichender Erwärmung des Schrumpfabschnittes infolge der höheren Federkraft des zweiten Ausstoßelementes aus dem Schrumpf­ abschnitt unter Überwindung der niedrigeren Federkraft des ersten Ausstoßelementes ausgestoßen wird, bei diesem Vorgang jedoch infolge der Federkraft des ersten Ausstoßelementes in der Aufnahmebüchse "weich" abgefangen wird.

Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der Schrumpf­ abschnitt des Spannfutters eine zylindrische Bohrung auf, welche kurz vor einem Befestigungsabschnitt des Spannfutters, welcher zur Befestigung des Spannfutters an einer Werkzeugmaschine dient, endet.

Es hat sich gezeigt, daß im Bereich des Befestigungsabschnittes, welcher in der Regel als Befestigungsflansch ausgebildet ist, infolge der größeren Masse eine geringere Erwärmung auftritt. Mit der vorstehend genannten Maßnahme wird die Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung vom Spannabschnitt zum Befestigungsabschnitt des Spannfutters bei dessen Erwärmung begrenzt, da nur ein relativ geringer Querschnitt für die Wärmeleitung zur Verfügung steht. Auf diese Weise ist es möglich, auch am Ende des Spannabschnit­ tes, welcher vorzugsweise als zylindrische Bohrung ausgebildet ist, noch eine thermische Aufweitung zu erzielen, so daß ein vollständiges Einführen des Werkzeugschaftes in den Spann­ abschnitt ermöglicht wird.

Grundsätzlich ist die Verwendung verschiedener Heizeinrichtungen zur Aufweitung des Schrumpfabschnittes möglich. So kann zum Beispiel eine induktive Heizeinrichtung vorgesehen sein. Jedoch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Heizeinrichtung als Gasbrenner ausgebildet ist, dessen Gasflamme auf den Übergangsbereich zwischen Schrumpfabschnitt und Befesti­ gungsabschnitt seitlich auf das Spannfutter gerichtet ist.

Ein Gasbrenner, zum Beispiel ein Propangasbrenner zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau und eine sichere Funktion aus, und ermöglicht die Aufweitung des Schrumpfabschnittes auf kostensparende Weise, ohne daß es hierzu besonderer Regelungsein­ richtungen bedarf, wie sie beispielsweise bei induktiven Heizeinrichtungen notwendig sind. Auch läßt sich die Gasflamme derart auf den Spannflansch richten, daß eine gezielte Aufweitung des Spannflansches im Bodenbereich des Spannabschnittes erreicht werden kann. Ein besonders günstiges Verhalten ergibt sich in Verbindung mit einem rotierend angetriebenen Spannfutter dann, wenn die Gasflamme auf den Übergangsbereich zwischen Schrumpf­ abschnitt und Befestigungsabschnitt seitlich auf das Spannfutter gerichtet ist.

Hierdurch wird der Spannabschnitt von der Werkzeugaufnahmeseite her zur Bodenseite hin konisch aufgeweitet, so daß gewährleistet ist, daß der Werkzeugschaft vollständig bis zum Anschlag unter Wirkung der Federkraft des ersten Ausstoßelementes in den Spannabschnitt eingeschoben wird, sobald sich die werkzeugseitige Öffnung des Spannabschnittes ausreichend erwärmt hat, um ein Einschieben des Werkzeugschaftes in den Spannabschnitt zu ermöglichen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung weist der Gasbrenner einen Brennerkopf auf, der derart angeordnet ist, daß die Gasflamme um etwa 10° bis 20°, insbesondere um etwa 15° gegenüber der Radialrichtung geneigt auf den Übergangsbereich des Spann­ futters gerichtet ist.

Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Wärmeverteilung im Übergangsbereich des Spannabschnittes.

Es hat sich als besonders günstig erwiesen, wenn das Spannfutter zum Spannen des Werkzeuges mit etwa 200 bis 500 Minute^-1, insbesondere mit etwa 300 bis 400 Minute^-1 rotiert.

Da das Spannfutter vorzugsweise nur an einem Ende eingespannt ist, bewirkt die schnelle Rotation eine Abkühlung des Spann­ futters infolge der Luftkonvektion, insbesondere in dem Bereich des Spannfutters, welcher einen größeren Radius aufweist, also insbesondere im Bereich des Befestigungsabschnittes, während der Schrumpfabschnitt durch die Gasflamme gezielt erwärmt wird.

Je nach Größe und Material des Spannfutters wird dieses zum Spannen des Werkzeugs im Übergangsbereich zwischen Schrumpf­ abschnitt und Befestigungsabschnitt auf etwa 150° bis 250°C, insbesondere auf etwa 180° bis 200°C erwärmt, bis sich der Schrumpfabschnitt an seiner werkzeugseitigen Öffnung ausreichend geweitet hat, so daß das Werkzeug mit seinem Schaft in den Schrumpfabschnitt eingeschoben wird.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei einer derartigen Dimensionie­ rung ein guter Preßsitz des Werkzeuges im Schrumpfabschnitt ergibt und eine lokale Überhitzung des Spannfutters bzw. des Werkzeugschaftes sicher vermieden wird. Mit einem derartigen Preßsitz lassen sich um etwa 100% größere Spannkräfte erreichen, als dies bei Verwendung herkömmlicher mechanischer Spannfutter möglich ist.

In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizeinrichtung mit einer Abschalteinrichtung gekoppelt, um die Heizeinrichtung nach Ausstoßen des Werkzeugs in den Schrumpf­ abschnitt und/oder nach dem Ausstoßen des Werkzeugs aus dem Schrumpfabschnitt automatisch abzuschalten.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Erwärmung des Spann­ futters durch die automatische Abschaltung auf ein Mindestmaß reduziert wird, wodurch der Vorgang insgesamt verkürzt wird und ein versehentliches weiteres Erwärmen des Spannfutters nach Beendigung des Einspann- bzw. Ausspannvorganges vermieden wird.

Um die notwendige axiale Verschiebung des Werkzeugs beim Ein- bzw. Ausspannen zu ermöglichen, ist die Pinole in bevorzugter Weiterbildung gegenüber dem Spindelstock auf einer Führung mittels eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders verfahrbar angeordnet.

Auf diese Weise läßt sich die axiale Verschiebung der Pinole mit besonders einfachen Mitteln erreichen.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art das Werkzeug zum Einspannen in Axialrichtung gegen den Schrumpfabschnitt elastisch beaufschlagt wird, während der Schrumpfabschnitt erwärmt wird, bis sich der Schrumpfabschnitt ausreichend geweitet hat, so daß das Werkzeug unter Wirkung der Axialkraft in den Schrumpfabschnitt eingestoßen wird.

Erfindungsgemäß wird durch die elastische Beaufschlagung des Werkzeuges in Axialrichtung, welche zum Beispiel durch Federkraft erfolgen kann, unmittelbar dann in den Schrumpfabschnitt des Spannfutters eingestoßen, wenn sich der Schrumpfabschnitt infolge der Erwärmung ausreichend geweitet hat.

Auf diese Weise wird vermieden, daß das Spannfutter stärker erhitzt wird, als dies unbedingt notwendig ist, da ohne weiteres Zutun automatisch das Werkzeug in den Schrumpfabschnitt einge­ stoßen wird, sobald sich der Schrumpfabschnitt ausreichend geweitet hat. Eine zusätzliche Temperaturkontrolle des Spann­ futters oder des Schrumpfabschnittes oder eine Temperatur­ steuerung der Heizeinrichtung wird auf diese Weise überflüssig.

In bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Werkzeug zum Ausspannen gegen seinen Werkzeugschaft in Axialrichtung elastisch beaufschlagt, während der Schrumpf­ abschnitt erwärmt wird, so daß das Werkzeug unter Wirkung der Axialkraft aus dem Schrumpfabschnitt des Spannfutters ausgestoßen wird.

Mit einer derartigen Ausführung läßt sich in entsprechender Weise eine Überhitzung des Schrumpfabschnittes beim Ausstoßvor­ gang vermeiden, da das Werkzeug unter Wirkung der Axialkraft unmittelbar dann aus dem Schrumpfabschnitt des Spannfutters ausgestoßen wird, wenn sich der Schrumpfabschnitt infolge der Erwärmung ausreichend geweitet hat.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, das Spannfutter und das Werkzeug während der Erwärmung gemeinsam um die Längsachse rotierend anzutreiben.

Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung ermöglicht und weiterhin eine einseitige lokale Überhitzung vermieden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Längsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit ausgefahrener Pinole und

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der die Pinole vom Werkzeug zurückgefahren ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.

Auf einer Grundplatte 50 ist ein Spindelstock 28 angeordnet, welcher mit einem Antriebsmotor 32 über einen Riementrieb zum Antrieb einer herkömmlichen Spanneinrichtung 30 in Form einer Spannzange gekoppelt ist.

Gegenüber dem Spindelstock 28 ist eine Pinole 42 in Axialrichtung 58 verschiebbar angeordnet, welche auf einer horizontalen Führungsstange 54 in Axialrichtung geführt ist und mittels eines Pneumatikzylinders 52 in Axialrichtung 58 verfahrbar ist, welcher über eine vertikale Stehplatte 56 an der Grundplatte 50 befestigt ist.

Die Spanneinrichtung 30 dient zur Aufnahme eines insgesamt mit der Ziffer 20 bezeichneten Spannfutters, in welches ein Werkzeug 12 unter Schrumpfsitz eingespannt werden kann. Das Spannfutter 20 ist als Werkzeughalter mit einem genormten Spannkegel ausgebildet.

Das Spannfutter 20 wird an seinem dem Werkzeug 12 abgewandten Ende 22 in der Spanneinrichtung 30 eingespannt und mit Hilfe einer Rändelmutter 38 fixiert.

Das Spannfutter 20 weist einen werkzeugseitigen Schrumpfabschnitt 14 auf, in welchem eine zylindrische Bohrung 15 zur Aufnahme des Werkzeugschaftes 13 vorgesehen ist. An dem Schrumpfabschnitt 14 schließt sich ein Befestigungsabschnitt 16 an, welcher einen Befestigungsflansch und einen nachfolgenden Spannkegel herkömm­ licher Bauweise aufweist. Die zylindrische Bohrung 15 des Schrumpfabschnittes 14 endet kurz vor dem Befestigungsflansch des nachfolgenden Befestigungsabschnittes 16. Das Spannfutter 20 ist von einer zentralen Bohrung 21 durchsetzt, durch welche ein Ausstoßelement 34 zum Ausstoßen des Werkzeugs 12 in das Spannfutter 20 einfahrbar ist.

Zur Aufnahme des Werkzeugs 12 vor dem Einspannvorgang in das Spannfutter 20 bzw. nach dem Ausspannvorgang dient eine insgesamt mit der Ziffer 40 bezeichnete Aufnahmeeinrichtung, welche an der Pinole 42 gehalten ist. Die Aufnahmeeinrichtung 40 umfaßt eine zylindrische Halterung 44 für das Werkzeug 12, das mittels einer Aufnahmebüchse 41 gegenüber dem Spannfutter 20 zentriert ist, wozu geeignete Ansenkungen in der Aufnahmebüchse vorgesehen sind. Die Aufnahmebüchse 41 dient ferner dazu, eine Einführung des Werkzeuges 12 zu ermöglichen, ohne daß am Werkzeugkopf 11 vorgesehene empfindliche Schneiden an der Halterung 44 an­ schlagen, was zu einer Beschädigung führen könnte.

In die Halterung 44 ist ein federbelastetes Ausstoßelement 48 einfahrbar, welches über ein weiches Anschlagelement aus Aluminium mittels einer Verriegelungsbüchse 46 gegen den Werkzeugkopf 11 verspannt werden kann, um das Werkzeug 12 in Richtung auf das Spannfutter 20 federnd zu beaufschlagen.

Das entsprechend aufgebaute, zweite Ausstoßelement 34 ist auf der gegenüberliegenden Seite am Spindelstock 28 angeordnet. Es ist gleichfalls federbelastet und kann mittels einer Ver­ riegelungsbüchse 36 durch die zentrale Öffnung 21 des Spann­ futters 20 gegen den Werkzeugschaft 13 verspannt werden.

Zur Erwärmung des Spannfutters 20 zum Ein- bzw. Ausspannen des Werkzeuges 12 ist eine Heizeinrichtung 26 in Form eines Propan­ gasbrenners vorgesehen, dessen Brennerkopf 24 derart ausgerichtet ist, daß seine Gasflamme auf den Übergangsbereich 18 zwischen Schrumpfabschnitt 14 und Befestigungsflansch des Befestigungs­ bereiches 16 gerichtet ist. Dabei beträgt die Neigung der Gasflamme gegenüber der Radialen etwa 15°.

Die Gasflamme trifft somit unmittelbar auf den winkligen Übergangsbereich 18 am Beginn des Befestigungsflansches auf, der zusätzlich, zum Beispiel durch Sandstrahlen, aufgerauht ist, um die Wärmeübertragung im Übergangsbereich 18 auf das Spannfutter 20 zu verbessern.

Anstelle einer Aufrauhung des Übergangsbereiches 18 kann dieser auch eine gewellte, gezackte, verzahnte oder gebördelte Ober­ fläche aufweisen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende: Soll ein Werkzeug 12 in das Spannfutter 20 eingespannt werden, so wird zunächst das Spannfutter 20 an seinem Ende 22 in die Spanneinrichtung 30 eingespannt, welche mit Hilfe der Rändelmut­ ter 38 angezogen wird.

In der in Fig. 2 dargestellten vom Spindelstock 28 entfernten Stellung kann nun das Werkzeug 12 mit dem Werkzeugkopf 11 in die Aufnahmebüchse 41 eingeschoben werden und im Halter 44 befestigt werden. Anschließend wird die Pinole 42 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung in Richtung auf das Spannfutter 20 verfahren, bis der Werkzeugschaft 13 des Werkzeuges 12 an der zylindrischen Bohrung 15 von außen anschlägt. Anschließend wird das erste Ausstoßelement 48 gegen den Werkzeugkopf 11 gespannt und mittels der Verriegelungsbuchse 46 verriegelt, so daß der Werkzeugschaft 13 mit einer Federkraft von etwa 100 N gegen die noch zu kleine zylindrische Öffnung 15 gepreßt wird.

Während dieses Vorganges ist das zweite Ausstoßelement 34 nicht gespannt.

Nun wird der Gasbrenner in Betrieb gesetzt, um den Schrumpf­ abschnitt 15 zu erwärmen. Nach etwa 2 bis 2,5 Minuten hat die Propangasflamme den Schrumpfabschnitt 15 des Spannfutters 20 so aufgeweitet, daß das Werkzeug 12 mit seinem Schaft 13 schlagartig nach innen rutscht und zwar unter der Wirkung der Feder des ersten Ausstoßelementes 48.

Durch die Richtung der Gasflamme auf den Übergangsbereich 18 und dessen zusätzliche Aufrauhung wird die zylindrische Bohrung 15 an ihrem spindelkopfseitigen Ende stärker erwärmt, so daß sich eine konische Aufweitung der Bohrung 15 ergibt. Beim Durchrutschen des Werkzeugschaftes 13 in den Schrumpfabschnitt 14 gelangt daher der Werkzeugschaft vollständig in die Bohrung 15, bis dieser am Ende der Bohrung anschlägt.

Der Gasbrenner wird nun entweder von Hand abgeschaltet, oder mit Hilfe einer Automatik (nicht dargestellt), welche auf die axiale Verschiebung des Werkzeuges reagiert und so den Gasbrenner abschaltet.

Die Aufnahmeeinrichtung 40 kann nun mit Hilfe des Pneumatikzylin­ ders 52 auf der Führungsstange 54 nach links verfahren werden, damit das Spannfutter 20 mit dem im Schrumpfsitz eingespannten Werkzeug 12 aus der Spanneinrichtung 30 zur weiteren Verwendung in einer Werkzeugmaschine ausgespannt werden kann.

Soll das Werkzeug 12 aus dem Spannfutter 20 wieder ausgespannt werden, so wird wiederum zunächst das Spannfutter 20 an seinem Ende 22 in die Spanneinrichtung 30 eingespannt. Dann wird die Aufnahmeeinrichtung 40 mit Hilfe des Pneumatikzylinders 52 auf der Führungsstange 54 nach rechts verfahren, bis der Werkzeugkopf 11 durch die Aufnahmebüchse 41 in die Halterung 44 hineinragt.

Das zweite Ausstoßelement 34 wird nun durch die zentrale Öffnung 21 des Spannfutters 20 gegen den Werkzeugschaft 13 verspannt und mit Hilfe der Verriegelungsbüchse 36 verriegelt.

Ferner wird auch das erste Ausstoßelement 48 gegen den Werkzeug­ kopf 11 gespannt und mit Hilfe der Verriegelungsbüchse 46 verriegelt. Da die Federkraft des zweiten Ausstoßelementes 34 mit etwa 130 N etwas höher bemessen ist als die Federkraft des ersten Ausstoßelementes von etwa 100 N, ergibt sich im Ergebnis eine Kraftkomponente von etwa 30 N, die das Werkzeug 12 nach links aus der zylindrischen Bohrung 15 zu drücken sucht. Sobald der Schrumpfabschnitt 14 nach Einschalten des Gasbrenners ausreichend erwärmt ist, wird das Werkzeug 12 durch das zweite Ausstoßelement nach links aus dem Schrumpfabschnitt 14 ausge­ stoßen und dabei durch die Federkraft des ersten Ausstoßelementes 48 weich im Halter 44 aufgefangen.

In alternativer Weise kann beim Ausspannvorgang auch das erste Ausstoßelement außer Funktion bleiben, so daß das Werkzeug 12 lediglich durch das zweite Ausstoßelement 34 in den Halter 44 ausgestoßen wird und dort aufgefangen wird.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum Spannen von Werkzeugen in einem Spannfutter, welches einen Schrumpfabschnitt (14) zur Aufnahme des Werkzeuges (12) aufweist, wobei dem Schrumpfabschnitt (14) eine Heizeinrichtung (26) zugeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Aufnahmeeinrichtung (40) zur Aufnahme des Werkzeugs (12) vorgesehen ist, durch welche das Werkzeug (12) zum Spannen in Axialrichtung gegen den Schrumpf­ abschnitt (14) des Spannfutters (20) elastisch beauf­ schlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (20) gemeinsam mit der Aufnahmeeinrichtung (40) rotierend antreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spindelstock (28) mit einer rotierend antreibbaren Spanneinrichtung (30) vorgesehen ist, in welcher das Spannfutter (20) an seinem dem Schrumpfabschnitt (14) abgewandten Ende (22) einspannbar ist, daß dem Spindelstock (28) eine Pinole (42) mit einer Aufnahmebüchse (41) zur Aufnahme und Zentrierung des Werkzeugs (12) zugeordnet ist, und daß ein erstes Ausstoßelement (48) vorgesehen ist, welches zum Einspannen des Werkzeugs (12) unter Federkraft gegen den Werkzeugkopf (11) verspannbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spannfutter (20) eine zentrale Bohrung (21) zur Durchführung eines zweiten Ausstoßelementes (34) zum Ausspannen des Werkzeugs (12) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausstoßelement (34) zum Ausspannen des Werkzeugs (12) unter Federkraft gegen den Werkzeugschaft (13) verspannbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft des zweiten Ausstoßelementes (34) größer als die Federkraft des ersten Ausstoßelementes (48) ist, und daß zum Ausspannen des Werkzeugs (12) aus dem Spann­ futter (20) beide Ausstoßelemente (34, 48) gegen das Werkzeug (12) verspannbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfabschnitt (14) eine zentrale, im wesentlichen zylindrische Bohrung (15) aufweist, welche kurz vor einem Befestigungsabschnitt (16) des Spannfutters (20), welcher zur Befestigung des Spannfutters (20) an einer Werkzeugmaschine dient, endet.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (26) ein Gasbrenner ist, dessen Gasflamme auf den Übergangs­ bereich (18) zwischen Schrumpfabschnitt (14) und Befesti­ gungsabschnitt (16) seitlich auf das Spannfutter (20) gerichtet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner einen Brennerkopf (24) aufweist, der derart angeordnet ist, daß die Gasflamme um etwa 10° bis 20°, insbesondere um etwa 15° gegenüber der Radialrichtung geneigt auf den Übergangsbereich (18) des Spannfutters (20) gerichtet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (20) zum Spannen des Werkzeugs (12) mit etwa 200 bis 500 min^-1, insbesondere mit etwa 300 bis 400 min^-1 rotiert.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (20) zum Spannen des Werkzeugs (12) im Übergangsbereich zwischen Schrumpfabschnitt (14) und Befestigungsabschnitt (16) auf etwa 150 bis 250°C, insbesondere auf etwa 180 bis 200°C erwärmt wird.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (26) mit einer Abschalteinrichtung gekoppelt ist, um die Heizeinrichtung (26) nach dem Einstoßen des Werkzeugs (12) in den Schrumpfabschnitt (14) und/oder nach dem Ausstoßen des Werkzeugs (12) aus dem Schrumpfabschnitt (14) auto­ matisch abzuschalten.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pinole (42) gegenüber dem Spindelstock (28) auf einer Führung (54) mittels eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders (52) verfahrbar angeord­ net ist.

14. Verfahren zum Spannen von Werkzeugen in einem Schrumpf­ abschnitt (14) eines Spannfutters (20), bei welchem der Schrumpfabschnitt (14) zum Einspannen des Werkzeugs (12) erwärmt wird, das Werkzeug (12) in den durch die Erwärmung vergrößerten Schrumpfabschnitt (14) eingeführt wird und nach dem Erkalten im Schrumpfabschnitt (14) reibschlüssig gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (12) zum Einspannen in Axialrichtung gegen den Schrumpf­ abschnitt (14) elastisch beaufschlagt wird, während der Schrumpfabschnitt (14) erwärmt wird, bis sich der Schrumpf­ abschnitt (14) ausreichend geweitet hat, so daß das Werkzeug (12) unter Wirkung der Axialkraft in den Schrumpfabschnitt (14) eingestoßen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (12) zum Ausspannen gegen seinen Werkzeugschaft (13) in Axialrichtung elastisch beaufschlagt wird, während der Schrumpfabschnitt (14) erwärmt wird, so daß das Werkzeug (12) unter Wirkung der Axialkraft aus dem Schrumpfabschnitt (14) des Spannfutters (20) ausgestoßen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter (20) und das Werkzeug (12) während der Erwärmung gemeinsam um die Längsachse (58) rotierend angetrieben werden.