DE69402717T2

DE69402717T2 - Spannhülse für gewindebohrer mit quadratischem schaft

Info

Publication number: DE69402717T2
Application number: DE69402717T
Authority: DE
Inventors: Victor Mogilnicki
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: CA2165464C; CN1128510A; CN1043320C; EP0712342A1; JP2812559B2; ES2088376T3; KR0165745B1; US5383673A; WO1995003909A1; BR9407369A; EP0712342B1; RU2121906C1; JPH08508941A; KR960703696A; ES2088376T1; DE69402717D1; AU7220194A; AU675866B2; CA2165464A1; DE712342T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Spannfutter, bei dem der zylindrische Schaft eines Werkzeugs von einer zusammenklappbaren Spannpatrone eingespannt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere zusammenklappbare Spannpatronen zum Einspannen eines Gewindebohrers mit einem Vierkantschaft.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Spannfutter bieten eine einfache, kostengünstige Methode, um einen geraden zylindrischen Schaft eines Werkzeugs einzuspannen und darauf ein Drehmoment zu übertragen. Die Spannpatrone weist typischerweise eine verjüngte Außenfläche und eine gerade axiale Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Schafts des Werkzeugs auf. Die Spannpatrone umfaßt mehrere axiale Schlitze mit abwechselnden vorderen und hinteren Verbindungsteilen, die in gleichmäßigem Abstand um die Spannpatrone angeordnet sind. Eine Gegenmutter wird dazu verwendet, eine axiale Last auf die Spannpatrone aufzubringen, um diese in eine verjüngte Bohrung in einem Halter zu zwingen. Die verjüngte Wand der Bohrung klappt die Spannpatrone zusammen und zwingt sie damit, den Schaft des Werkzeugs einzuspannen.
Spannfutter des beschriebenen Typs verlassen sich auf die von der Spannpatrone erzeugte Einspannkraft, um der axialen und radialen Bewegung des Werkzeugs zu widerstehen. Die von der Spannpatrone erzeugte Einspannkraft kann bei bestimmten Maschinenoperationen nicht immer ausreichen, um einen radialen Schlupf zu verhindern, wenn hohe Drehmomentlasten erzeugt werden. Aus diesem Grund besitzen einige Werkzeugtypen wie Gewindebohrer zum Gewindeschneiden einen Innenvierkant am Ende des Schafts. Spannpatronen wurden speziell so ausgelegt, daß sie den Innenvierkant des Schafts einspannen, um einen radialen Schlupf des Gewindebohrers zu verhindern und eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung vorzusehen.
Ein Verfahren zum Einspannen des Innenvierkants des Gewindebohrers besteht darin, in der Spannpatrone ein quadratisches Loch zu räumen, damit der Innenvierkant des Gewindeschneiders aufgenommen werden kann. Ein anderer Spannpatronentyp nimmt die vier Ecken des Innenvierkants in den axialen Schlitzen der Spannpatrone auf. Dieser Spannpatronentyp greift schräg an den vier Ecken des Innenvierkants an, um zu dem Werkzeug Drehmoment zu übertragen. Jedes dieser Verfahren läßt eine gewisse radiale Bewegung des Gewindebohrers zu, und das Werkzeug wird nicht immer genau ausgerichtet, was unerwünscht ist. Spannpatronen, die diese Verfahren anwenden, erfordern auch zusätzliche Bearbeitungsoperationen und weitere Teile, wodurch sich die Herstellungskosten für die Spannpatrone erhöhen.
Die US-Patentschrift Nr. 1 863 107, die die Grundlage für den Oberbegriff von Anspruch 1 bildet, lehrt einen Werkzeugmitnehmer mit zwei Schlitzen, die zwei Spannpatronensegmente bilden. Innerhalb dieser Spannpatronensegmente liegen ein kreisförmiger Abschnitt zum Einklemmen eines kreisförmigen Teils eines Werkzeugs sowie ein quadratischer Abschnitt zum Eingriff an einem Innenvierkant des Werkzeugs. Werden die zwei Spannpatronensegmente jedoch zum Eingriff an dem Werkzeug zusammengedrückt, dann gelangen sie zunächst entweder mit dem kreisförmigen Teil oder dem quadratischen Teil des Werkzeugs in Kontakt, wodurch die Kraft begrenzt wird, die auf den anderen Abschnitt aufgebracht werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG UND AUFGABEN DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Die entsprechende Spannpatrone wird dazu verwendet, den Innenvierkant eines Gewindebohrers oder eines ähnlichen Werkzeugs ohne radialen Schlupf einzuspannen. Die Spannpatrone weist einen Spannpatronenkörper mit einer verjüngten Außenfläche und eine gerade axiale Bohrung zur Aufnahme des zylindrischen Schafts des Gewindebohrers auf. Der Spannpatronenkörper ist mit mehreren axialen Schlitzen mit abwechselnden vorderen und hinteren Verbindungsteilen gebildet. In einem Mittelabschnitt der Spannpatrone ist ein Einspannschlitz gebildet, der mit der axialen Bohrung derart in Verbindung steht, daß der Innenvierkant des Schafts aufgenommen wird, wenn das Werkzeug in die axiale Bohrung eingeführt ist. Im Mittelabschnitt der Spannpatrone sind an gegenüberliegenden Seiten des Einspannschlitzes zwei Einspannflächen zum Einspannen gegenüberliegender Flächen des Innenvierkants gebildet.
Wird die Spannpatrone zusammengeklappt, dann schließen sich die Einspannflächen an gegenüberliegenden Flachseiten des Innenvierkants, um eine radiale Bewegung des Gewindebohrers zu verhindern. Das vordere Ende der Spannpatrone spannt den zylindrischen Teil des Schafts 90º von dem Einspannschlitz ein. Damit wird die Ausrichtungsgenauigkeit der Spannpatrone verbessert, da der Gewindebohrer sowohl am vorderen als auch am hinteren Ende eingespannt wird.
Die vorliegende Erfindung kann ohne Modifizierung bei Normspannfuttern verwendet werden, womit die Zahl der Spannfutter verringert wird, die bereitgehalten werden müssen. Außerdem ist die Spannpatrone der vorliegenden Erfindung relativ kostengünstig herzustellen, da keine zusätzlichen Teile erforderlich sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer Spannpatrone als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Spannpatrone;
Fig. 3 ist eine Draufsicht der Spannpatrone;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Spannpatrone durch den Mittelabschnitt;
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht der Spannpatrone, die in Perspektive von dem vorderen Ende der Spannpatrone aus gezeigt ist;
Fig. 6 ist eine Längschnittansicht der Spannpatrone mit dem eingeführten Werkzeug, die in Perspektive von dem hinteren Ende der Spannpatrone gezeigt ist; und
Fig. 7 ist eine Aufrißansicht eines Spannfutters, wobei zum Herausheben der Spannpatrone ein Teil im Schnitt gezeigt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Unter Bezug auf Fig. 1-6 ist die Spannpatrone nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt und allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Spannpatrone 10 ist insbesondere zum Eingriff an dem Innenvierkant eines Gewindebohrers oder eines ähnlichen Werkzeugs 200 ausgelegt. Das Werkzeug 200 umfaßt einen zylindrischen Schaft 202 und einen Innenvierkant 204, der am hinteren Ende des zylindrischen Schafts 202 angeordnet ist (vgl. Fig. 6). Der Innenvierkant 204 ist durch Schleifen des Schafts 202 gebildet. Da die Breite des Innenvierkants 204 kleiner als der Durchmesser des Schafts 202 ist, ist am Übergang zwischen dem Innenvierkant 204 und dem zylindrischen Schaft 202 ein Anschlag 206 gebildet.
Die Spannpatrone 10 umfaßt einen Spannpatronenkörper 12 mit einer verjüngten Außenfläche 14. Der Spannpatronenkörper 12 umfaßt ein vorderes Ende 16 und ein hinteres Ende 18. In dem Spannpatronenkörper 12 ist eine axiale Bohrung 20 gebildet, die sich von dem vorderen Ende 16 erstreckt. Die axiale Bohrung 20 ist derart bemessen, daß sie den zylindrischen Schaft 202 des Gewindeschneiders 200 aufnimmt. Eine Ausnehmung 22 erstreckt sich von dem hinteren Ende 18 in den Spannpatronenkörper 12. Der Bereich zwischen dem Boden der axialen Bohrung 20 und der Ausnehmung 22 ist der Mittelabschnitt 24.
Mehrere axiale Schlitze 26, 28 erstrecken sich durch den Spannpatronenkörper 12 und teilen ihn in mehrere Spannpatronensegmente 30. Die axialen Schlitze 26 beginnen an einem vorderen Ende 16 des Spannpatronenkörpers 12 und erstrecken sich nach vorne zu einem festen Verbindungsteil 32 angrenzend an das hintere Ende 18. Insgesamt sind vier axiale Schlitze 26 vorgesehen, die in Inkrementen von 90º angeordnet sind, was in Fig. 3 am deutlichsten zu sehen ist. Die axialen Schlitze 28 beginnen am hinteren Ende 18 des Spannpatronenkörpers 12 und erstrecken sich zu einem festen Verbindungsteil 34 angrenzend an das vordere Ende 16. Zwei axiale Schlitze 28 sind vorgesehen und im Abstand von 180º voneinander angeordnet. Die axialen Schlitze 26, 28 ermöglichen, daß die Spannpatronensegmente 30 innerhalb eines (unten beschriebenen) Halters radial zusammenklappen, um den zylindrischen Schaft 202 des Werkzeugs 200 einzuspannen.
Im Mittelabschnitt 24 des Spannpatronenkörpers 12 ist ein Einspannschlitz 40 gebildet. Bei der offenbarten Ausführungsform bildet der Einspannschlitz 40 einen vergrößerten Teil in den axialen Schlitzen 28 und erstreckt sich von dem hinteren Ende 16 des Spannpatronenkörpers 12 in den Mittelabschnitt 24. Der Einspannschlitz 34 endet angrenzend an das Bodenende der axialen Bohrung 20. Der Breite des Einspannschlitzes 40 ist gleich der Breite des Innenvierkants 204, so daß dieser aufgenommen werden kann, wenn das Werkzeug 200 in die axiale Bohrung 20 eingeführt ist.
Zwei flache Einspannflächen 42 sind an entsprechenden Spannpatronensegmenten 30 im Mittelabschnitt 24 des Spannpatronenkörpers 12 gebildet. Die Einspannflächen 42 sind an gegenüberliegenden Seiten des Einspannschlitzes 40 angeordnet. Da der Einspannschlitz 40 enger als der Durchmesser der axialen Bohrung 18 ist, ist am Boden der axialen Bohrung 20 angrenzend an die Einspannflächen 42 eine Schulter 44 gebildet. Die Schulter 44 greift an dem Anschlag 206 an dem Werkzeug 200 an, wenn das Werkzeug 200 in die Spannpatrone 10 eingeführt ist.
Unter Bezug auf Fig. 7 ist die Spannpatrone 10 in der verjüngten Bohrung 102 eines Halters 100 aufgenommen. Die verjüngte Bohrung 102 ist derart verjüngt, daß sie mit der verjüngten Außenfläche 14 des Spannpatronenkörpers 12 zusammenwirkt. Die Spannpatrone 10 wird mittels einer Mutter 104 in die verjüngte Bohrung 102 gedrückt, die auf einen Gewindeteil 106 an dem Halter 100 geschraubt wird. Die Mutter 104 umfaßt einen nach innen vorstehenden Flansch 108, der an der Umfangsnut 36 an dem Spannpatronenkörper 12 angreift. Wird die Mutter 104 angezogen, dann wird auf die Spannpatrone 10 eine axiale Kraft aufgebracht, um die Spannpatrone 10 in die verjüngte Bohrung 102 des Halters 100 zu drücken. Wenn die Spannpatrone 10 in die verjüngte Bohrung 102 gedrückt wird, klappen die Spannpatronensegmente 30 nach innen zusammen, um den zylindrischen Schaft 202 des Werkzeugs 200 angrenzend an das vordere Ende 16 der Spannpatrone 10 einzuspannen. Außerdem spannen die Einspannflächen 42 gegenüberliegende Flachseiten des Innenvierkants 204 des Gewindebohrers 200 ein. Bei der beschriebenen Ausführungsform spannen die Spannpatronensegmente 30 den zylindrischen Schaft 202 etwa 90º von der Stelle ein, wo die Einspannflächen 42 an dem Innenvierkant 204 angreifen.
Durch diese Winkelverschiebung um 90º beim Einspannkontakt wird die Genauigkeit verbessert, indem das Werkzeug 200 längs der Achse der Spannpatrone 10 ausgerichtet wird.
Bei Verwendung wird der Schaft 202 des Werkzeugs 200 in die axiale Bohrung 20 der Spannpatrone 10 eingeführt, bis der Anschlag 206 an dem Werkzeug 200 an der Schulter 44 am Boden der axialen Bohrung 20 angreift. In dieser Position erstreckt sich der Innenvierkant 204 in den Einspannschlitz 40 und ist zwischen den Einspannflächen 42 angeordnet. Wird die Gegenmutter 104 an dem Halter 100 angezogen, dann klappen, wie oben beschrieben, die Spannpatronensegmente 30 nach innen zusammen. Durch das Zusammenklappen der Spannpatronensegmente 30 spannen die Einspannflächen 42 die Flachseiten des Innenvierkants 204 ein. Die Spannpatronensegmente 30 spannen auch den zylindrischen Schaft 202 am vorderen Ende der Spannpatrone 10 ein.
Die Spannpatrone 10 verhindert radialen Schlupf durch Eingriff an den Flachseiten des Innenvierkants 204, wobei gleichzeitig die Genauigkeit der Gewindebohrerausrichtung verbessert wird. Die Spannpatrone 10 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ferner relativ kostengünstig herzustellen und kann ohne Modifizierung mit Normhaltern 100 verwendet werden.

Claims

1. Spannpatrone (10) für ein Werkzeug (200) mit einem zylindrischen Schaft (202) und einem Innenvierkant (204), mit einem Spannpatronenkörper (12) mit einem vorderen Ende (16), einem Mittelabschnitt (24) und einem hinteren Ende (18); einer axialen Bohrung (20), die sich von dein vorderen Ende (16) des Spannpatronenkörpers (12) erstreckt und an dem Mittelabschnitt (24) endet, um den zylindrischen Schaft (202) des Werkzeugs (200) aufzunehmen; sowie mit einer axialen Öffnung, die sich von dem Mittelabschnitt (24) zum hinteren Ende (18) des Spannpatronenkörpers (12) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) mehrere axiale Schlitze (26, 28) in dem Spannpatronenkörper (12) derart gebildet sind, daß mehrere radial zusammendrückbare Spannbackensegmente (30) gebildet sind, wobei die axialen Schlitze (26, 28) wenigstens zwei erste axiale Schlitze (26), die am vorderen Ende (16) des Spannpatronenkörpers (12) offen sind, sowie wenigstens zwei zweite axiale Schlitze (28) umfassen, die am hinteren Ende (18) des Spannpatronenkörpers (12) offen sind;

(b) wobei die wenigstens zwei gegenüberliegenden, durch die ersten axialen Schlitze (26) gebildeten Spannbackensegmente (30) angrenzend an die axiale Bohrung (20) zylindrische Einspannflächen aufweisen, um den zylindrischen Schaft (202) des Werkzeugs (200) zu sichern; und

(c) wobei die wenigstens zwei gegenüberliegenden, durch die zweiten axialen Schlitze (28) gebildeten Spannbackensegmente (30) angrenzend an die axiale Öffnung Einspannflächen (42) aufweisen, um den Innenvierkant Schaft (204) des Werkzeugs (200) zu sichern.

2. Spannpatrone (10) nach Anspruch 1, die ferner eine in der axialen Bohrung (20) gebildete Schulter (44) umfaßt, um an einem Anschlag (206) an dem Werkzeug anzugreifen, wenn das Werkzeug (200) in die axiale Bohrung (20) eingesetzt ist.

3. Spannpatrone (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Außenfläche (14) des Spannpatronenkörpers (12) von einem vorderen Ende (16) des Spannpatronenkörpers (12) nach innen zum hinteren Ende (18) verjüngt ist.

4. Spannpatrone (10) nach Anspruch 3, bei welcher die Verjüngung etwa 8º relativ zur Achse der Spannpatrone (10) beträgt.

5. Spannpatrone (10) nach Anspruch 1, bei welcher die Spannpatronensegmente (30) den zylindrischen Schaft (202) des Werkzeugs (200) am vorderen Ende (16) der Spannpatrone (10) etwa 90º relativ zu den Einspannflächen einspannen.