DE4327148A1 - Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger - Google Patents
Spannsystem für mehrteilige WerkzeugträgerInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
- B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
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Description
Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 auf einen neuartigen Spann
mechanismus für einen mehrteiligen Werkzeugträger
bekannter Bauweise, insbesondere für rotierende
Werkzeuge.
Spannsysteme für mehrteilige Werkzeugträger, insbe
sondere rotierende Werkzeuge mit und ohne automa
tischem Werkzeugwechsel, sind in einer Vielzahl
bekannt. Dabei ist in der Regel jedoch der das
Werkzeug haltende Teil des mehrteiligen Werkzeug
trägers mit einem Spannzapfen bzw. einer Spannstange
verschiedenster Formgebung versehen, welche/r an
dem besagten Teil befestigbar oder selbst Bestand
teil dieses Teiles sind.
Im in der Werkzeugmaschine aufgenommenen Grundteil
des mehrteiligen Werkzeugträgers sind dann die
verschiedensten Positionier- und Anzugsmechanismen
angeordnet. Die Positionierung erfolgt in aller
Regel mittels einander zugeordneten Kegelzapfen
und Kegelhülse.
Neben der Vielzahl von Einzelteilen und dem bei
allen wesentlichen Bauteilen notwendigen großen
Fertigungsaufwand ist auch der erhöhte Aufwand zur
Reinhaltung der Kegelflächen ein großer Nachteil.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, für
bekannte mehrteilige Werkzeughalter ein neuartiges
Spannsystem zu schaffen, das eine wesentlich geringere
Anzahl von Einzelteilen benötigt, insgesamt kosten
günstiger fertigbar ist, höchste Rundlaufgenauig
keiten reproduzierbar ermöglicht und bezüglich
kleinen Verunreinigungen unanfälliger als bisher
bekannte Lösungen ist.
Die Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Spannsystem
für mehrteilige Werkzeugträger nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 durch seine die bauliche
Ausgestaltung charakterisierenden kennzeichnenden
Merkmale sowie die daraus entnehmbare technische
Lehre.
Die nachgeordneten Patentansprüche 2 bis 12 offen
baren vorteilhafte Weiterbildungen und zu bevorzugen
de Ausführungsvarianten der Erfindung.
Anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit in Zeichnungen schematisiert gezeigten Dar
stellungen wird die Erfindung näher erläutert,
Einzelheiten dargestellt und Vorteile aufgezeigt.
Es zeigen:
Fig. 1 im Längsschnitt die wesentlichen Bauteile
des Spannsystemes für mehrteilige Werk
zeugträger in erfindungsgemäßer Anordnung
bei gelöster und abgenommener Werkzeug
aufnahme,
Fig. 2 einen mehrteiligen Werkzeugträger mit
erfindungsgemäßem Spannsystem im Schnitt
mit aufgesteckter und arretierter Werk
zeugaufnahme sowie einem weiteren Betäti
gungsmechanismus
und
Fig. 3 als Einzelheit aus Fig. 2 das erfindungs
wesentliche Spannprinzip.
In Fig. 1 ist ein mehrteiliger Werkzeugträger 1
mit den erfindungsgemäß gestalteten und angeordneten
Bauteilen des Spannsystems gezeigt, wobei die Werk
zeugaufnahme 3 vom Maschinenteil 2 gelöst entlang
einer gemeinsamen Mittellinie 7 liegen.
Das Maschinenteil 2 ist auf einer Seite in üblicher
Bauart ausgeführt und besteht aus einer Kegelaufnahme
4, einem anschließenden, mit zwei randoffenen Nuten
6 versehenen Bund 5 und dem folgenden, der Ankupplung
der Werkzeugaufnahme 3 dienenden Verbindungsbereich
sowie einer zentrischen durchgehenden Bohrung 8.
Mit der Kegelaufnahme 4 wird das Maschinenteil
2 in einer nicht dargestellten Spindel einer Werk
zeugmaschine aufgenommen, wobei ein maschinenseitiges
Anzugselement in den Gewindebereich 9 eingreift.
Der Verbindungsbereich des Maschinenteiles 2 ist
erfindungsgemäß derart gestaltet, daß ein an einer
senkrecht zur gemeinsamen Mittelachse 7 am Bund
5 vorgesehenen Anlagefläche 12 auslaufender, eben
falls von der axialen Bohrung 8 durchsetzter
zylindrischer Zapfen 10 an den Maschinenaufnahme
bereich anschließt und dieser 10 konzentrisch zur
Mittelachse 7 liegt.
Im Abstand L1 von der Anlagefläche 12 entfernt
sind mindestens und vorzugsweise drei radial ge
richtete Durchgangsbohrungen 15 zur Aufnahme von
kugelförmige Oberflächenabschnitte aufweisende
Spannelementen 16 im Zapfen 10 eingearbeitet.
Die Spannelemente 16 sind vorzugsweise Kugeln;
es können jedoch auch Zylinderstifte oder Stifte
anderen Querschnitts o. dgl., die kugelförmige Stirn
seiten aufweisen, vorteilhaft eingesetzt werden.
Die innere Bohrung 8 ist hier im Bereich des Zapfens
10 zur axialen Führung eines auf die Spannelemente
16 wirkendes Druckstück 18 ausgearbeitet. Dieses
18 wird am größeren Durchmesser D1 geführt und
steht mit einem in einem Gewindebereich 21 der
Bohrung 8 geführten und verstellbaren, einen Innen
sechskant 20 aufweisenden Gewindebolzen 19 in Wirk
verbindung.
Zur anderen Seite hin geht der Durchmesser D1
des Druckstückes 18 in einen kleineren Durchmesser
D2 über.
Der mittige Übergangsbereich des Druckstückes 18
mit einer Länge L4 hat vorzugsweise einen unstetigen
Anstieg und weist im Grenzbereich zu den Durchmessern
D1 und D2 jeweils einen mit einem Radius R1
bzw. R2 gerundeten Übergang auf. Unter Umständen
kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn die
Radien R1 und R2 ineinander übergehen und somit
der Übergangsbereich auf der gesamten Länge L4
einen sich stetig ändernden Kurvenanstieg besitzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht
darin, daß das Verhältnis der Längen L3 : L4 : L5
am Druckstück 18 vorzugsweise 1 : 1-2 : 1
beträgt. Der Durchmesser D2 ist so gewählt, daß
einerseits die Spannelemente 16 nicht aus den
Durchgangsbohrungen 15 herausgleiten können und
andererseits die Spannelemente 16 jedoch so weit
in diese 15 eintauchen können, daß der Hülsen
bereich 24 der Werk
zeugaufnahme 3 mit seinem Innendurchmesser 26 auf
den Außendurchmesser 11 des Zapfens 10 aufschieb
bar ist. Der Innendurchmesser 26 ist so weit in
die Werkzeugaufnahme 3 eingearbeitet, daß sich
im zusammengesetzten Zustand die Stirnfläche 22
des Zapfens 10 und die Innenstirnfläche 28 des
Hülsenbereiches 24 nicht berühren. Im Bereich der
Innenstirnfläche 28 ist im Innendurchmesser 26
eine Freidrehung 27 vorgesehen.
Weiterhin und erfindungserheblich sind im Innendurch
messer 26 auf die Anzahl und die Lage der im Zapfen
10 angeordnete Spannelemente 16 abgestimmte Vertie
fungen 29 vorgesehen, in die die Spannelemente
16 während des Spannens eingreifen.
In spezieller Ausgestaltung und vorteilhafter Art
weisen die Vertiefungen 29 eine kugelförmige Ober
fläche auf, wobei der Radius der Vertiefungen 29
größer als der Radius der kugelförmigen Stirnseite
der Spannelemente 16 bzw. dem Radius der verwendeten
spannenden Kugel ist.
Ein weiteres erfindungswesentliches Merkmal besteht
darin, daß der Abstand der Mitte der Durchgangs
bohrung 15 zur Anlagefläche 12, Länge L1 kleiner
ist als der Abstand der Mitte der Vertiefung 29
zur Hülsenstirnfläche 25, der mit L2 bezeichnet
ist.
Darüber hinaus besteht eine andere Weiterbildung
des Spannsystemes darin, daß in der Mantelfläche
des Innendurchmessers 26 von der Hülsenstirnfläche
25 aus jeweils eine Nut 30 in axialer Richtung
zu jeder Vertiefung hin läuft und in dieser 29 endet.
Diese Gestaltung ermöglicht ein leichteres Posi
tionieren des Hülsenbereiches 24 auf dem Zapfen
10 bezüglich der Spannelemente 16.
Auf die Ausbildung des an den Hülsenbereich 24
anschließenden Werkzeugbereich 23 der Werkzeug
aufnahme 3 wird nicht weiter eingegangen, da hier
bekannte Ausführungen zur Anwendung kommen, die
nicht weiter zu erläutern sind.
Der zusammengesteckte Werkzeugträger mit seinem
erfindungsgemäßen Spannsystem ist in Fig. 2 dar
gestellt, wobei in der folgenden Erläuterung auf
die Wiederholung von Ausführungen, die schon zur
Fig. 1 erklärt wurden, verzichtet wird.
An diesem Ausführungsbeispiel wird die axiale Be
wegung des auf die Spannelemente 16 wirkenden Druck
stückes 18 mittels einem im Bund 5 radial gerichteten,
bis in die Bohrung 8 hineinragenden Gewindestiftes
31 und einem umlenkenden, an dem Druckstück 18
anliegenden Keilstück 33 erzeugt.
Das Spannsystem wirkt in der Weise, daß durch Be
tätigen des Gewindestiftes 31 bzw. des Gewinde
bolzens 19 das Druckstück 18 in Richtung Spann
elemente 16 axial bewegt wird. Mittels dem Über
gangsbereich des Druckstückes 18 werden die Spann
elemente 16, hier Kugeln, nach außen gedrückt.
Diese greifen nun in Richtung der Hülsenstirnfläche
25 wirkend in die Vertiefungen 29 des auf den Zapfen
10 aufgesteckten Hülsenbereiches 24 der Werkzeug
aufnahme ein und drücken die Hülsenstirnfläche
25 an die Anlagefläche 12; gleichzeitig wirken
die Spannelemente 16 weiterhin radial nach außen
über die Vertiefungen 29 auf den Innendurch
messer 26 der Werkzeugaufnahme 3 und zentrieren
diese 3 bezüglich der Mittelachse 7 sehr genau;
ebenfalls wird durch die erfinderische bauliche
Ausführung und der Anordnung der Spannelemente
16 und der zugeordneten Vertiefungen 29 die auf
dem Zapfen 10 gehalterten Werkzeugaufnahme 3 gegen
ein Verdrehen gesichert.
Die Fig. 3 zeigt noch einmal in Einzelheit und ver
größert aus Fig. 2 heraus den Wirkbereich der er
findungswesentlichsten Teile des Spannsystems für
mehrteilige Werkzeugträger. Da hier schon vorher
erläuterte Bauteile gezeigt werden, bedarf es dies
bezüglich keiner weiteren beschreibenden Ausführungen,
die Darstellung in Fig. 3 ist selbst aussagekräftig.
Durch dieses dargestellte und beschriebene Spann
system für mehrteilige Werkzeugträger wird die
gestellte Aufgabe in hervorragender Weise gelöst.
Die Zahl der Einzelteile ist gegenüber bekannten
Lösungen erheblich reduziert worden und ein sehr
genauer Rundlauf der auswechselbaren Werkzeugauf
nahmen 3 ist gewährleistet.
Diesbezüglich vorteilhaft ist weiterhin die Ein
bringung einer Rille 13 in den Außendurchmesser
11 des Zapfens 10 an einer solchen Stelle, daß
die Durchgangsbohrungen 15 leicht angeschnitten
sind. Durch diese Weiterbildung werden zwei Vorteile
erreicht: Zum einen erhält der Zapfen 10 zwei axial
voneinander getrennte Teilbereiche, wodurch der
Hülsenbereich 24 quasi doppelt auf dem Zapfen 10
gelagert ist und zum anderen kann in die Rille
13 ein nicht dargestellter Sperring angeordnet
werden, der ein Herausfallen der Spannelemente
16 verhindert, infolgedessen zwischen der Durchgangs
bohrung 15 und den in diesen 15 geführten Spannelemen
ten 16 eine größere Toleranz zulässig ist.
Bezugszeichenliste
1 Werkzeugträger
2 Maschinenteil
3 Werkzeugaufnahme
4 Kegelaufnahme
5 Bund
6 Nut
7 Mittelachse
8 Bohrung
9 Gewindebereich
10 Zapfen
11 Außendurchmesser
12 Anlagefläche
13 Rille
14 Freistich
15 Durchgangsbohrung
16 Spannelement
17 Führungsbohrung
18 Druckstück
19 Gewindebolzen
20 Innensechskant
21 Gewindebereich
22 Stirnfläche
23 Werkzeugbereich
24 Hülsenbereich
25 Hülsenstirnfläche
26 Innendurchmesser
27 Freidrehung
28 Innenstirnfläche
29 Vertiefung
30 Nut
31 Gewindestift
32 radiale Gewindebohrung
33 Keilstück
D1, D2 Durchmesser
R1, R2 Radien
L1, L2 Abstände
L3, L4, L5 Längenbereiche des Druckstückes 18
2 Maschinenteil
3 Werkzeugaufnahme
4 Kegelaufnahme
5 Bund
6 Nut
7 Mittelachse
8 Bohrung
9 Gewindebereich
10 Zapfen
11 Außendurchmesser
12 Anlagefläche
13 Rille
14 Freistich
15 Durchgangsbohrung
16 Spannelement
17 Führungsbohrung
18 Druckstück
19 Gewindebolzen
20 Innensechskant
21 Gewindebereich
22 Stirnfläche
23 Werkzeugbereich
24 Hülsenbereich
25 Hülsenstirnfläche
26 Innendurchmesser
27 Freidrehung
28 Innenstirnfläche
29 Vertiefung
30 Nut
31 Gewindestift
32 radiale Gewindebohrung
33 Keilstück
D1, D2 Durchmesser
R1, R2 Radien
L1, L2 Abstände
L3, L4, L5 Längenbereiche des Druckstückes 18
Claims (12)
1. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger,
die ein Maschinenteil zur Aufnahme in der Spindel
einer Werkzeugmaschine und auswechselbare Werk
zeugaufnahmen aufweisen, wobei das Maschinenteil
sowie jede der Werkzeugaufnahmen mit zueinander
korrespondierenden Verbindungsbereichen ausge
stattet sind und mittels Klemm-Mechanismen mit
einander arretiert werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Maschinenteil (2) im Verbindungsbereich mit einem an einer senkrecht zur gemeinsamen Mittel achse (7) am Bund (5) angeordneten Anlagefläche (12) auslaufenden, von der axialen Bohrung (8) des Maschinenteiles (2) durchsetzten zylindrischen Zapfen (10) ausgestattet ist,
daß dieser Zapfen (10) im Abstand (L1) von der Anlagefläche (12) entfernt mindestens drei radial gerichtete Durchgangsbohrungen (15) zur Aufnahme von kugelförmige Oberflächenabschnitte aufweisenden Spannelementen (16) aufweist und die innere Bohrung (8) im Bereich des Zapfens (10) ein auf die Spann elemente (16) wirkendes, bewegliches Druckstück (18) an dessen Durchmesser (D1) führt und,
daß der Innendurchmesser (26) des zum zylindrischen Zapfen (10) korrespondierenden Hülsenbereiches (24) der Werkzeugaufnahme (3) mit auf die Anzahl und die Lage der Spannelemente (16) abgestimmten Vertiefungen (29) versehen ist.
daß das Maschinenteil (2) im Verbindungsbereich mit einem an einer senkrecht zur gemeinsamen Mittel achse (7) am Bund (5) angeordneten Anlagefläche (12) auslaufenden, von der axialen Bohrung (8) des Maschinenteiles (2) durchsetzten zylindrischen Zapfen (10) ausgestattet ist,
daß dieser Zapfen (10) im Abstand (L1) von der Anlagefläche (12) entfernt mindestens drei radial gerichtete Durchgangsbohrungen (15) zur Aufnahme von kugelförmige Oberflächenabschnitte aufweisenden Spannelementen (16) aufweist und die innere Bohrung (8) im Bereich des Zapfens (10) ein auf die Spann elemente (16) wirkendes, bewegliches Druckstück (18) an dessen Durchmesser (D1) führt und,
daß der Innendurchmesser (26) des zum zylindrischen Zapfen (10) korrespondierenden Hülsenbereiches (24) der Werkzeugaufnahme (3) mit auf die Anzahl und die Lage der Spannelemente (16) abgestimmten Vertiefungen (29) versehen ist.
2. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Druckstück (18) über eine Länge (L5)
einen Führungsdurchmesser (D1),
über eine Länge (L3) einen kleineren, die Spann
elemente (16) gegen Hineinfallen sichernden
Durchmesser (D2) und im Übergangsbereich zwischen
beiden Durchmesern (D1 und D2) über eine Länge
(L4) einen ansteigenden Wirkbereich aufweist.
3. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wirkbereich stetig ansteigt.
4. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wirkbereich unstetig ansteigt.
5. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger nach
einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Druckstück (18) die Übergangsbereiche
von den Durchmessern (D1 und D2) zum Wirkbereich
mit einem Radius (R1 bzw. R2) gerundet sind.
6. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger nach
Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Radien (R1 und R2) im Wirkbereich
des Druckstückes (18) ineinander übergehen.
7. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger nach
einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Mantelfläche des Innendurchmessers
(26) von der Hülsenstirnfläche (25) aus jeweils
eine Nut (30) in axialer Richtung zu jeder Ver
tiefung (29) hin verläuft und in dieser (29)
endet.
8. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger nach
einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Bewegung des auf die Spannelemente
(16) wirkenden Druckstückes (18) mittels eines
im Gewindebereich (21) der Bohrung (8) des Ma
schinenteiles (2) befindlichen Gewindebolzens
(19) erzeugt wird.
9. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Bewegung des auf die Spann
elemente (16) wirkenden Druckstückes (18) mittels
einem im Bund (5) radial gerichteten, bis in
die Bohrung (8) hineinragenden Gewindestiftes
(31) und einem umlenkenden, an dem Druckstück
(18) anliegenden Keilstück (33) erzeugt wird.
10. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannelemente (16) Zylinderstifte mit
kugelförmigen Stirnseiten sind.
11. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannelemente (16) Kugeln sind.
12. Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger
nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser (11) des Zapfens (10)
und der Innendurchmesser (26) des Hülsenbereiches
(24) und/oder der Durchmesser der Durchgangs
bohrung (15) und der Durchmesser der Spann
elemente (16) jeweils zueinander mit einer
Passungstoleranz kleiner 10 µm gefertigt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934327148 DE4327148C2 (de) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934327148 DE4327148C2 (de) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4327148A1 true DE4327148A1 (de) | 1995-02-16 |
DE4327148C2 DE4327148C2 (de) | 1996-05-30 |
Family
ID=6495060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934327148 Expired - Fee Related DE4327148C2 (de) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | Spannsystem für mehrteilige Werkzeugträger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4327148C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103128582A (zh) * | 2011-12-05 | 2013-06-05 | 罗姆股份有限公司 | 高频主轴 |
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-
1993
- 1993-08-12 DE DE19934327148 patent/DE4327148C2/de not_active Expired - Fee Related
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CN103128582B (zh) * | 2011-12-05 | 2018-02-13 | 罗姆股份有限公司 | 高频主轴 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4327148C2 (de) | 1996-05-30 |
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