DE69715258T2 - Präzisionshydraulikfutter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Futter, das vorzugsweise so ausgebildet ist, daß es mit einem Ende in einer umlaufenden Werkzeugmaschine" z. B. in einer Drehmaschine, einer Fräsmaschine, einer Bohrmaschine etc., befestigbar ist. Das Futter kann alternativ wunschgemäß lösbar oder unlösbar in der Werkzeugmaschine befestigt sein. Lösbare Futterarten sind z. B. mittels eines kegelförmigen Einspannteils befestigt. Das entgegengesetzte Ende des Futters, z. B. sein freies Ende, ist so ausgebildet, daß es ein oder mehrere Arbeitswerkzeuge oder Werkstücke lösbar hält.
• Es sind verschiedene Arten von Futtern der allgemeinen Art aus dem Stand der Technik bekannt. Diese bekannten Futter sind allgemein so ausgebildet, daß ein oder mehrere der austauschbaren Werkzeuge in Drehrichtung des Futters durch mechanische Mittel wie Keile, Splinte und ähnliche Mittel oder durch eine Heißpreßverbindung und in Richtung, in der eine axiale Verschiebung vermieden werden soll, mittels Muttern oder Schrauben gesichert sind. Solche mechanischen Sicherungsmittel gewährleisten keine perfekte Genauigkeit und sie können ein radiales Spiel des Arbeitswerkzeugs aufweisen, und es kann häufig schwierig sein, eine perfekte Ausrichtung des Futters mit dem Werkzeug zu erreichen, was wiederum eine unbefriedigende Ausbalancierung sowie davon abhängige Vibrationen im Arbeitswerkzeug und in der Werkzeugmaschine hervorruft. Es kann ferner häufig eine schwierige und zeitaufwendige Arbeit sein, die Verbindung zwischen dem Futter und den Werkzeugen zu lösen, und zwar insbesondere dann, wenn die Werkzeuge durch Heißpreßverbindungen befestigt sind.
• Die WO 95/29029 zeigt eine hydraulische Buchse mit axial verschiebbaren druckbeaufschlagenden Mitteln zum Festklemmen eines Werkzeugs.
• Die Erfindung ist dazu bestimmt, die oben angesprochenen Probleme und Nachteile zu lösen sowie ein Präzisionsfutter zur Verwendung in umlaufenden Werkzeugmaschinen bereitzustellen, das an seinem freien Ende einen Klemmkörper (Futterwelle) hat, der so ausgebildet ist, daß ein oder mehrere Werkzeuge gleitend auf der Welle bewegt werden und darauf gesichert werden können, und zwar ohne die Verwendung von Keilen, Splinten und anderen mechanischen Sicherungsmitteln, die auf der Umfangsfläche des Klemmkörpers bereitgestellt werden müßten, oder ohne Preßverbindungen, und daß ein perfektes Zentrieren und ein perfektes Ausbalancieren des Werkzeugs oder der Werkzeuge erreicht wird.
• Erfindungsgemäß wird das Problem gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
• Für eine zuverlässige drehbare Sicherung der Werkzeuge im Futter kann das bzw. können die an einem zwischen den beiden Enden des Futters angeordneten Übergangsteil des Futters am nächsten befestigten Werkzeugs mit einem Paar von Mitnehmerstiften ausgebildet sein, die derart angeordnet sind, daß sie in entsprechende Mitnehmeröffnungen des Übergangsteils eingreifen.
• Z. B. für den Fall, daß der Anwender vergißt, das hydraulische System zu aktivieren, kann aus Sicherheitsgründen das Futter mit einem Sicherungsring, z. B. einen Klemmring mit einer Gummifederung, ausgebildet sein, wobei der Ring auf das Ende des Klemmkörpers aufgeschraubt sein kann und wobei der Sicherungsring dafür sorgt, daß das Werkzeug oder die Werkzeuge mit dem Übergangsteil in Eingriff stehen, bevor das hydraulische Druckmedium mit Druck beaufschlagt wird. Der Sicherungsring kann mit dem Klemmkörper mittels einer Schraube verbunden werden, die in den Klemmkörper geschraubt wird, oder das Werkzeug oder die Werkzeuge können mit Durchgangsbohrungen für Verbindungsschrauben ausgebildet sein, die in Gewindebohrungen des Übergangsteils befestigt sein können. Es ist jedoch wichtig, daß das Werkzeug letztlich nicht durch mechanische Kraft gesichert, sondern durch hydraulische Mittel zentriert und klemmverbunden werden soll.
• Für eine Druckbeaufschlagung des Druckmedium-Spaltes kann der Klemmkörper (die ausdehnbare Welle) mit einer Zentralöffnung ausgebildet sein, in der ein Druckkolben befestigt ist, der eine Druckkammer definiert, die über einen oder mehrere Querkanäle mit dem Druckmedium-Spalt verbunden ist, wobei das Druckmedium der Kammer durch einen Kolben betätigt werden kann, der mittels eines Schraubwerkzeugs gespannt werden kann, das sich durch das Sicherungsmittel und durch die Öffnung des Klemmkörpers hindurch erstreckt, z. B. mittels eines Sechskant-Schraubendrehers, der direkt am Druckkolben angreift und mit einem Innengewinde der Zentralöffnung des Klemmkörpers zusammenwirkt.
• Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Präzisionsfutters in einer teilweisen geschnittenen Ansicht in einem offenen Zustand zeigt, bevor das Werkzeug befestigt wurde. Fig. 2 zeigt entsprechend das hydraulische Futter, nachdem ein oder mehrere Werkzeuge am Klemmkörper befestigt wurden und während das hydraulische Druckmedium des Druckmediüm-Spaltes mit Druck beaufschlagt wird.
• Das in den Zeichnungen dargestellte hydraulische Futter umfaßt allgemein einen Übergangsteil 1, der zwischen den beiden Enden des Futters vorgesehen ist, einen kegelförmigen Einspannteil 2 zum Eingriff in eine entsprechende kegelförmige Öffnung einer umlaufenden Werkzeugmaschine sowie eine Futterwelle oder einen Klemmkörper 3 zum lösbaren Verbinden eines oder mehrerer Werkzeuge 4 und Sichern am Klemmkörper 3. Der Übergangsteil 1, der Kegel 2 und der Klemmkörper 3 bilden eine integrale Einheit.
• Der Übergangsteil 1 und der Futterkegel 2 sind von per se bekannter Art und müssen nicht im Detail beschrieben werden. Der Kegel ist so ausgebildet, daß er in eine entsprechende kegelförmige Öffnung einer umlaufenden Werkzeugmaschine, z. B. einer Drehmaschine, einer Fräsmaschine, einer Bohrmaschine etc., eingeführt werden kann.
• Um ein oder mehrere Dreh-Werkzeuge 4 mit dem Futter zu verbinden ist der Klemmkörper (die dehnbare Welle) mit einer glatten, zylindrischen Außenfläche versehen. Falls gewünscht, kann die Außenfläche mit verschiedenen (gestuften) Durchmessern zum Zentrieren und Klemmverbinden der Werkzeuge/Werkstücke ausgebildet sein, die verschiedene Anschlußdurchmesser haben. Die Werkzeuge 4 werden gleitend mit einem abstehenden Flansch 5 des Übergangsteils 1 in Kontakt gebracht. Der Flansch 5 kann mit einem Paar von Öffnungen 6 ausgebildet sein, in die Mitnehmerstifte 7 des dem Flansch 5 am nächsten liegenden Werkzeugs eingreifen können, um einen Dreh-Eingriff der Werkzeuge zu schaffen. Alternativ können die Werkzeuge Durchgangsbohrungen bzw. -öffnungen 8 (siehe unterer Teil von Fig. 2) aufweisen, durch die Klemmschrauben geführt und in- die Öffnungen 6 des Flansches 5 geschraubt werden können.
• Der Klemmkörper 3 ist als hydraulische Klemmbuchse ausgebildet und weist hierzu eine relativ dünne, radial nach außen dehnbare äußere Wandung 9 und einen vollständig umlaufenden engen Spalt 10 auf, der an eine radial innen liegenden Trägerkörper 11 angrenzt, wobei der Spalt 10 mit einem hydraulischen Druckmedium 12 gefüllt ist, das bei Druckbeaufschlagung des Druckmediums 12 die äußere Wandung 9 radial nach außen dehnt und dabei das oder die auf dem Klemmkörper 3 aufgeschobenen Werkzeuge 4 zentriert, ausbalanciert und klemmverbindet.
• Um es zu ermöglich, daß das Druckmedium 12 des Spaltes 10 mit Druck beaufschlagt wird, ist der Klemmkörper mit einer axialen Bohrung 13 versehen, die am inneren Ende einen oder mehrere Querkanäle 14 aufweist, die zum Druckmedium- Spalt 10 hin offen sind. Am inneren Ende der axialen Bohrung 13 der Welle 3 ist ein verschiebbarer Kolben 15 angeordnet, der eine Druckkammer 16 definiert, die mit einem Druckmedium 12 gefüllt ist. Am axial äußeren Ende weist der Kolben 15 eine Schubeinrichtung 17 auf, die mit einem Innengewinde 18 der Bohrung 13 zusammenwirkt. Die Schubeinrichtung 17 weist eine innere Verbindungsöffnung für ein Schraubwerkzeug auf, z. B. ein Sechskant-Schraubwerkzeug mit T-förmigem Griff. Wenn der Schieber 17 und dadurch auch der Druckkolben 15 mittels des Schraubwerkzeugs 19 gespannt wird, wird das Druckmedium von der Druckmediumkammer 16 durch den Querkanal 14 in den vollständig umlaufenden Druckmedium-Spalt 10 gedrückt, wodurch eine radiale Ausdehnung der äußeren Wandung 9 und eine Zentrierung und Klemmverbindung der Werkzeuge 4 auf dem Klemmkörper 3 erreicht wird. Wenn die Schubeinrichtung 17 entspannt wird, erlangt die äußere Wandung 9 ihre nicht-gedehnte Form zurück und die Werkzeuge 4 werden gelöst.
• Für eine fehlerfreie Verbindung der Werkzeuge und zur Vermeidung jeglicher Art von Wackeln ist es wichtig, daß die Werkzeuge gegen den Flansch 5 des Übergangsteils 1 gepreßt werden, weshalb die Vorrichtung einen Druckring 20 aufweist, der durch eine Gewindeschraube 21 in Kontakt mit dem Ende des Klemmkörpers 3 gebracht werden kann, wobei die Gewindeschraube in ein Innengewinde 18 der Futterbohrung 13 eingreift und mit ihrem Kopf den Druckring 20 in Richtung auf den Übergangsteil 1 drückt. Der Druckring 20 kann vorzugsweise eine Gummifederung 22 aufweisen, um ein federndes Andrücken des Werkzeugs 4 gegen den Flansch 5 zu erreichen. Sowohl der Druckring 20 als auch die Schraube 21 sind mit axialen Durchgangsöffnungen versehen, so daß das Schraubwerkzeug 19 in die Schubeinrichtung eingeführt werden kann, wodurch eine Druckbeaufschlagung bzw. eine Druckabnahme des hydraulischen Druckmediums des Druckmedium-Spaltes 10 erreicht wird.
• Das Befestigen der Werkzeuge wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß zunächst vorgesehen ist, daß der Druck im Druckmedium-Spalt 10 des Klemmkörpers 3 abgelassen wird; ein oder mehrere Werkzeuge werden auf den Klemmkörper 3 geschoben und in Kontakt mit dem Flansch 5 des Übergangsteils 1 gebracht, so daß die Mitnehmerstifte 7 in die entsprechenden Öffnungen 6 des Flansches 5 eingreifen; der Druckring 20 wird mittels einer Gewindeschraube 21 gespannt, so daß die Werkzeuge federnd an den Flansch 5 durch die Kraft der Gummifederung 22 gedrückt werden; ein Schraubwerkzeug 19 wird durch die Öffnung der Schraube 21 und des Druckrings 20 und in die das Schraubwerkzeug aufnehmende Bohrung der Schubeinrichtung 17 geführt und die Schubeinrichtung wird mit einer bestimmten Kraft gespannt, wodurch die Werkzeuge durch die dünne äußere Wandung 9 zentriert und klemmverbunden werden.
• Das Lösen des Werkzeugs/der Werkzeuge erfolgt in der umgekehrten Reihenfolge.
• Wie oben erwähnt, kann der Druckring alternativ durch zwei oder mehrere Gewindeschrauben festgeschraubt werden, die axial durch den Druckring 10 und die Werkzeuge hindurchgehen und in die Öffnungen 6 des Flansches 5 geschraubt werden können.

Claims (7)

1. Futtervorrichtung, die ein Festklemmen von Werkzeugen (4) in umlaufenden Werkzeugmaschinen gestattet, mit einer integralen Einheit, die Mittel zum Befestigen der Vorrichtung mit einem Ende in der Werkzeugmaschine aufweist, einem Übergangsteil (1) und einem Klemmkörper (3) zum Klemmverbinden des Werkzeugs (4), wobei

- die Vorrichtung als Futter ausgebildet ist, dessen Klemmkörper (3) eine hydraulische Klemmbuchse mit einer dünnen glatten Wandung (9), einen festen Futterkörper (11) und einen Spalt (10) aufweist, der zwischen der äußeren Wandung (9) und dem Futterkörper (11) angeordnet ist, wobei der Spalt mit einem hydraulischen Druckmedium (12) gefüllt ist, das bei Druckbeaufschlagung die Außenwandung (9) radial nach außen ausdehnt und dadurch das Werkzeug oder die Werkzeuge (4) klemmverbindet,

- der Futterkörper (11) in seinem Innenbereich Mittel (15, 17) zum Pressen des Druckmediums (12) in den Druckmedium-Spalt (10) sowie eine axiale Zentralöffnung (13) im Futterkörper (11) aufweist, die einen eine mit Druckmedium (12) gefüllte Druckmedium-Kammer (16) definierenden Druckkolben (15) aufweist und mit dem Druckmedium-Spalt (10) des Klemmkörpers (3) über eine oder mehrere Querkanäle (14) an einer Stelle nahe der Futterkörper-Öffnung (13) kommuniziert,

- und der Druckkolben (15) derart ausgebildet ist, daß er durch eine Druckeinrichtung (17) betätigbar ist, die derart ausgebildet ist, daß sie den Kolben (15) zum Erhöhen und Erniedrigen des Druckes des Druckmediums im vollständig umlaufenden Druckmedium-Spalt (10) in der Futterkörper-Öffnung (13) jeweils einwärts oder auswärts verschiebt, dadurch gekennzeichnet,

- daß die glatte Wandung (9) als eine Außenwandung (9) ausgebildet ist, auf deren Außenfläche eine oder mehrere Werkzeuge aufschiebbar und festlegbar sind,

- daß der Futterkörper (11) als ein fester Innen-Futterkörper (11) ausgebildet ist, wobei die Zentralöffnung (13) von dem freien Ende der Vorrichtung aus zugänglich ist und

- daß die Druckeinrichtung von außerhalb der Vorrichtung durch das freie Ende des Klemmkörpers (3) zugänglich ist.

2. Futtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinrichtung als drehbarer Kolben (15, 17) ausgebildet ist, der ein Gewinde aufweist und in ein Innengewinde (18) der Futterkörper-Öffnung (13) eingreift und der mit einer Verbindungsöffnung zum Eingriff eines Schraubwerkzeugs (19) ausgebildet ist, das durch das Ende der Futterkörper-Öffnung (13) einführbar ist und jeweils zum Anziehen und Lösen des Kolbens (15, 17) verwendet wird.

3. Futtervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsteil (1) an dem Verbindungsende des Klemmkörpers (3) einen radialen Flansch (5) aufweist und daß das Futter am freien Ende des Klemmkörpers (3) einen Preßring (20) aufweist, um vor der Klemmverbindung der Werkzeuge durch Druckbeaufschlagung des Druckmedium-Spalts (10) des Klemmkörpers (3) einen Preßeingriff und eine Ausrichtung des Werkzeugs oder der Werkzeuge (4) zu schaffen.

4. Futtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßring (20) an dem Futter durch eine zentrale Gewindeschraube (21) befestigt ist, die durch ein Schraubengewinde mit der Gewindeöffnung (18) des Klemmkörpers (11) verbunden ist.

5. Futtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßring (20) an dem Futter über ein Paar von Schrauben befestigt ist, die durch das Werkzeug oder die Werkzeuge (4) hindurchgehen und in den Übergangsteil (1) eingeschraubt sind.

6. Futtervorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (4) oder das dem Übergangsteil (1) am nächsten angeordnete Werkzeug mit einem Paar von Mitnehmerstiften (7) ausgebildet ist, die derart angeordnet sind, daß sie in zugehörige Mitnehmeröffnungen (6) des Übergangsteils eingreifen.

7. Futtervorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßring (20) einen Gummiring (22) aufweist, der in dem Preßring (20) teilweise eingelassen ist und als Gummifederung wirkt, wenn das Werkzeug oder die Werkzeuge gegen den Flansch (5) des Übergangteils (1) gepreßt wird/werden.