DE813789C

DE813789C - Chuck for drills, milling tools, etc. like

Info

Publication number: DE813789C
Application number: DEP9705A
Authority: DE
Inventors: Jakob Wollenhaupt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-17

Description

Spannfutter für Bohrer, Fräswerkzeuge u. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, z. B. an Bohrmaschinen und Fräsbänken, zum schnellen Wechseln des Werkzeuges bei laufender Maschine, im wesentlichen bestehend aus einem in der Arbeitsspindel festsitzenden Futter und einer auf dem Werkzeug festsitzenden Spannhülse, die mit dem Werkzeug in das Futter eingeführt und von diesem mitgenommen wird.The invention relates to chucks for drills, milling tools and the like a device on machine tools, e.g. B. on drills and milling benches, for Quick change of the tool while the machine is running, essentially consisting from a chuck stuck in the work spindle and one on the tool tight clamping sleeve, which is inserted into the chuck with the tool and from this is taken.

Es sind Vorrichtungen der vorbeschriebenen Art bekannt, bei denen die Übertragung des Arbeitsdrehmoments vom Futter auf die Spannhülse durch im Futter in radialer Richtung geführte Kugeln geschieht, die durch einen das Futter umfassenden und auf dem Futter hin'und her schiebbaren Schaltring in Mitnahmetaschen der Spannhülse gedrückt werden. Durch das Eingreifen der Kugeln in die Mitnahmetaschen wird die Spannhülse gleichzeitig in Achsrichtung gehalten, so daß sie nicht aus dem Futter herausfallen kann. Die Mitnahmetaschen in der Spannhülse können nur vor dem Härten derselben hergestellt werden. Es ist daher nicht möglich, die Mitnahmetaschen abschließend genau zu bearbeiten. Die dadurch entstehende ungenaue Größe der Mitnahmetaschen hat einen losen Sitz der Spannhülse in axialer Richtung im Futter zur Folge. Dies ist jedoch äußerst unerwünscht, weil dadurch das genaue Bohren einer Lochtiefe unmöglich wird. Außerdem wirkt sich der lose Sitz beim Durchbohren von Löchern ungünstig aus. DieÜbertragung des Axialdruckes, der beispielsweise beim Bohren von Löchern auftritt, wird dadurch aufgenommen, daß sich die Spannhülse innerhalb des Spielraumes, den der lose Sitz in axialer Richtung gewährt, mit einer vor Kopf angeordneten rechtwinklig zur Längsachse vorgesehenen, bearbeiteten Fläche gegen eine entsprechende Gegenfläche des Bodens des Futters anlegt. Die Einführung des Werkzeuges mit der Spannhülse in das Futter ist einfach. Die Einführung kann bei laufender Arbeitsspindel von Hand erfolgen. Erst durch die Verschiebung des Schaltringes erfolgt die Mitnahme durch die Kugeln. In diesem Augenblick ist das Werkzeug mit der Spannhülse jedoch vollständig in das Futter eingeführt, wodurch ein weiteres Festhalten des Werkzeuges mit der Hand nicht mehr erforderlich ist.There are devices of the type described above are known in which the transfer of the working torque from the chuck to the adapter sleeve through the chuck balls guided in the radial direction happens, which is surrounded by a chuck and switching ring that can be pushed back and forth on the chuck in pockets of the clamping sleeve be pressed. By engaging the balls in the pockets, the The clamping sleeve is held in the axial direction at the same time so that it does not come out of the chuck can fall out. The driving pockets in the adapter sleeve can only be used before hardening the same are produced. It is therefore not possible to conclude the take-away bags to edit precisely. The resulting imprecise size of the bags causes the clamping sleeve to sit loosely in the axial direction in the chuck. this however, it is extremely undesirable because it makes it impossible to drill a hole depth accurately will. In addition, the loose fit has an unfavorable effect when drilling holes. The transmission of the axial pressure that occurs, for example, when drilling holes, is absorbed by that the adapter sleeve is within the The play that the loose seat allows in the axial direction, with one arranged in front of the head Machined surface provided at right angles to the longitudinal axis against a corresponding one Creates the opposite surface of the bottom of the chuck. The introduction of the tool with the Clamping sleeve in the chuck is easy. The introduction can be carried out with the work spindle running done by hand. The entrainment only takes place when the switching ring is shifted through the balls. At this moment, however, the tool with the adapter sleeve is fully inserted into the chuck, creating a further hold on the tool by hand is no longer necessary.

Bei einem andern bekannten Spannfutter der eingangs beschriebenen Art erfolgt die Übertragung des Arbeitsdrehmoments vom Futter auf die Spannhülse durch einen vor Kopf ihres Schaftes durch Anfräsungen gebildeten Lappen, der in eine entsprechende Vertiefung im Boden des Futters eingreift. In axialer Richtung wird der Hülsenschaft durch im Futter angeordnete Sperrklinken gehalten. Die Sperrklinken legen sich vor eine am Schaft angebrachte Schulter, so daß er nicht aus dem Futter herausfallen kann. Bei diesem Spannfutter ist das axiale Spiel des Hülsenschaftes im Futter klein, jedoch nicht gleich Null. Dies hat seinen Grund darin, daß sich, in bezug auf den Halt der Spannhülse in axialer Richtung, bei der Herstellung die Toleranzen einiger Maße addieren bzw. subtrahieren, so daß ein vollkommen spielfreier Sitz nicht zustande kommt. Die Herstellung des Spannfutters ist außerdem teuer. Die Mitnahme der Spannhülse erfolgt schob während der Einführung des Hülsenschaftes in das Futter. Um die Einführung des Schaftes zu erleichtern, ist dasselbe mit einem auf ihm lose gelagerten Ring versehen, den man bei der Einführung des Schaftes in das Futter mit der Hand anfassen kann.In another known chuck, the one described above Art, the working torque is transferred from the chuck to the adapter sleeve by a flap formed by millings in front of the head of its shaft, which in a corresponding recess engages in the bottom of the lining. In the axial direction the sleeve shaft is held in place by pawls in the chuck. The pawls lie down in front of a shoulder attached to the shaft so that it does not come out of the lining can fall out. With this chuck, the axial play of the sleeve shaft is in the feed small, but not zero. The reason for this is that in relation to the hold of the clamping sleeve in the axial direction, in the manufacture Add or subtract tolerances of some dimensions so that a completely backlash-free Seat does not come about. The chuck is also expensive to manufacture. The clamping sleeve is taken along while the sleeve shaft is being inserted in the feed. To facilitate the insertion of the stem, do the same with a provided on it loosely mounted ring, which one in the introduction of the shaft in can touch the feed with his hand.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spannfutter zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Spannfutter nicht hat. Hierbei soll darauf geachtet werden, daß der Außendurchmesser des Spannfutters nicht zu groß wird. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zier Erreichung eines in axialer Richtung spielfreien Sitzes der Spannhülse im Futter ihr Schaftteil in bekannter Weise rechtwinklig zu seiner Längsachse eine bearbeitete Fläche hat, die sich gegen eine entsprechende Gegenfläche des Futters anlegt, und daß im Futter in radialer Richtung geführte Kugeln o. dgl. angeordnet sind, die durch einen in bekannter Weise das Futter umfassenden, lose gelagerten und hin und her schiebbaren Schaltring in eine um den Schaft der Spannhülse laufende Rille gedrückt werden, und daß dabei durch eine geringfügige Versetzung der Rille gegenüber den Kugeln die Kugeln nur an einer Flanke der Rille anliegen, damit auf den Schaft der Spannhülse in axialer Richtung eine Kraft wirkt, die die Anlageflächen fest gegeneinander drückt.The object of the invention is to create a chuck, which does not have the disadvantages of the known chucks. Care should be taken here ensure that the outside diameter of the chuck does not become too large. This task is achieved in that zier achievement of a seat free of play in the axial direction the clamping sleeve in the chuck its shaft part in a known manner at right angles to his Longitudinal axis has a machined surface that is against a corresponding mating surface of the chuck applies, and that in the chuck in the radial direction balls o. are arranged by a in a known manner, the lining comprehensive, loose mounted and back and forth shifting ring in a around the shaft of the adapter sleeve running groove are pressed, and that by a slight offset the groove opposite the balls, the balls are only in contact with one flank of the groove, so that a force acts on the shaft of the adapter sleeve in the axial direction, which the Presses contact surfaces firmly against each other.

In der Zeichnung ist ein Spannfutter gemäß der Erfindung in drei Abbildungen beispielsweise dargestellt.In the drawing, a chuck according to the invention is in three figures for example shown.

Die Abb. i und 2 zeigen das Spannfutter im Längsschnitt nach der Linie 1-I der Abb. 3 mit verschiedenen Stellungen des Schaltringes. in Abb. i ist die Spannhülse mit geschnitten. Die Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Abb. 2.Figs. I and 2 show the chuck in a longitudinal section along the line 1-I of Fig. 3 with different positions of the switching ring. in Fig. i is the Adapter sleeve with cut. Fig. 3 is a section along the line III-III of Fig. 2.

Das Spannfutter i trägt an seinem oberen Ende einen abgebrochen dargestellten Kegel 2, der in eine entsprechende kegelige Bohrung der Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine hineingestoßen wird und fest in der Arbeitsspindel verbleibt. Das Werkzeug, z. B. ein Spiralbohrer, wird mit seinem kegeligen Ende 'in die kegelige Bohrung 4 der Spannhülse 3 hineingestoßen und verbleibt ebenfalls fest in der Spannhülse 3. Ein in der Spannhülse 3 vorgesehenes Langloch 13 gestattet jedoch, mit Hilfe eines Keiles das Werkzeug aus der Spannhülse 3 herauszuschlagen. Ein solches Langloch weist auch die Arbeitsspindel auf, um das 1~ utter i aus der Arbeitsspindel herausschlagen zu können. Das Werkzeug wird mit der Spannhülse 3 in die Bohrung lo des Futters i eingeführt bis sich die vor Kopf der Spannhülse 3 rechtwinklig zur Längsachse der Spannhülse 3 bearbeitete Anlagefläche i i gegen den Boden 12 des Futters i anlegt. Die Übertragung des Arbeitsdrehmoments vom Futter i auf die Spannhülse 3, geschieht durch im Futter i in radialer Richtung geführte Kugeln 5. Die radiale Führung der Kugeln 5 im . Futter i erfolgt durch radial gerichtete Bohrungen 6. Die Bohrungen 6 weisen an ihrer dem Futterinnern zugerichteten Seite einen verengten Rand 7 auf, der verhindert, daß die Kugeln 5 bei herausgezogener Spannhülse 3 ins Innere des Futters i aus den Bohrungen 6 herausfallen. Die Kugeln werden durch einen das Futter i umfassenden, lose gelagerten und hin und her schiebbaren Schaltring 8 in Mitnahmetaschen 9 der Spannhülse 3 gedrückt. Vor der Einführung der Spannhülse 3 in das Futter i wird der Schaltring 8, wie die Abb. i zeigt, angehoben. In dieser Stellung können die Kugeln 5 infolge der Zentrifugalkraft, der sie unterworfen sind, so weit nach außen treten, daß sie die Bohrung io des Futters i vollkommen freigeben. Die Spannhülse 3 kann dann ungehindert eingeführt werden. In dem Augenblick, in dem die Spannhülse 3 mit ihrer Anlagefläche i i gegen den Boden 12 des Futters i stößt, wird der Schaltring 8 gesenkt. Die Kugeln 5 werden dann durch die im Schaltring 8 vorhandene schräge Flanke 14 nach innen in die den Kugeln 5 gegenüberliegenden Mitnahmetaschen 9 der Spannhülse 3 hineingedrückt und in dieser gehalten.The chuck i carries at its upper end a broken cone 2, which is pushed into a corresponding conical bore in the work spindle of the machine tool and remains firmly in the work spindle. The tool, e.g. As a twist drill, is pushed with its tapered end 'in the conical bore 4 of the clamping sleeve 3 and, however, also remains fixed in the clamping sleeve 3. A in the clamping sleeve 3 provided elongated hole 13 allows, by means of a wedge the tool from the clamping sleeve 3 knock out. The work spindle also has such an elongated hole in order to be able to knock the 1 ~ utter i out of the work spindle. The tool is inserted with the clamping sleeve 3 into the bore lo of the chuck i until the contact surface ii machined at right angles to the longitudinal axis of the clamping sleeve 3 in front of the head of the clamping sleeve 3 rests against the bottom 12 of the chuck i. The transmission of the working torque from the chuck i to the clamping sleeve 3 is done by balls 5 guided in the radial direction in the chuck i. The radial guidance of the balls 5 im. Chuck i takes place through radially directed bores 6. The bores 6 have a narrowed edge 7 on their side facing the inside of the chuck, which prevents the balls 5 from falling out of the bores 6 into the interior of the chuck i when the clamping sleeve 3 is pulled out. The balls are pressed into driving pockets 9 of the clamping sleeve 3 by a loosely mounted switching ring 8 that encompasses the chuck i and can be pushed back and forth. Before the clamping sleeve 3 is introduced into the chuck i, the switching ring 8, as shown in FIG. I, is raised. In this position, as a result of the centrifugal force to which they are subjected, the balls 5 can step outward so far that they completely clear the bore io of the chuck i. The clamping sleeve 3 can then be inserted unhindered. At the moment in which the clamping sleeve 3 strikes with its contact surface ii against the bottom 12 of the chuck i, the switching ring 8 is lowered. The balls 5 are then pressed inwardly by the inclined flank 14 present in the switching ring 8 into the driver pockets 9 of the clamping sleeve 3 opposite the balls 5 and held therein.

Damit die Spannhülse 3 im Futter i spielfrei gehalten wird, sind im Futter i noch andere Kugeln 15 in radialer Richtung in Bohrungen 16 geführt. Auch die Bohrungen 16 sind mit einem verengten Rand 17 versehen, der verhindert, daß die Kugeln 15 bei herausgezogener Spannhülse 3 aus den Bohrungen 16 herausfallen. Beim Senken des Schaltringes 8 werden auch die Kugeln 15 durch die schräge Flanke 14 des Schaltringes 8 nach innen gedrückt und zwar in eine um die Spannhülse 3 laufende Rille 18. Die Rille 18 ist nun gegenüber den Kugeln 15 geringfügig nach unten versetzt, so daß die Kugeln 15 nur an der oberen Flanke i9 der Rille 18 zur Anlage kommen. Infolgedessen wird auf die Spannhülse 3 in axialer Richtung nach oben eine Kraft ausgeübt, die die Anlagefläche i i und den Boden 12 des Futters fest gegeneinander drückt. Der axiale Halt der Spannhülse 3 im Futter ist somit spielfrei. Die Bohrung 2o im Schaltring 8 ist so bemessen, daß die Kugeln 5 und 15 in Arbeitsstellung geschlossen sitzen. Wie die Abb. i und 2 zeigen, sind die Kugeln 15 so angeordnet, daß durch den Schaltring 8 zuerst die Kugeln 5 und dann die Kugeln 15 eingeschaltet werden. Das hat den Vorteil, daß die Einschaltung der Kugeln 5 ohne Zwang erfolgen kann. Zum Ausgleich der Zentrifugalkraft sind von den Kugeln 5 und 15 immer zwei Stück gegenüberliegend angeordnet. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die durch die Mittelpunkte der Kugeln 5 und die Mittelpunkte der Kugeln 15 gelegten Achsen sich kreuzen. Der Schaltring 8 umgibt das Futter i mit Spiel. Die besondere Anordnung und Lagerung der Kugeln 5 und 15 und das Spiel des Schaltringes 8 haben die Wirkung, daß die Kugeln 15 während des Betriebes fest gegen die Flanke i9 der Rille 18 gedrückt werden. Die Spannhülse 3 wird dadurch regelrecht eingespannt. Da die Mitnahmetaschen 9 konkav auslaufen, werden unter der Wirkung des Arbeitsdrehmoments die an der radialen Führung sich abstützenden Kugeln 5 keilartig nach außen gedrückt. Unter der Wirkung dieses Druckes wird der entsprechend bemessene Querschnitt des Schaltringes 8 elastisch ellipsenartig verformt, und zwar derart, daß der Schaltring einen radial nach innen gerichteten Druck auf die Kugeln 15 ausübt. Die Kugeln 15 werden dadurch fest gegen die Flanke i9 gespannt und die Flächen i i und 12 fest gegeneinander gepreßt. Der durch die Verformung auf die Kugeln 15 ausgeübte Anpressungsdruck bewirkt einen vollkommen spielfreien Sitz der Spannhülse 3 im Futter i in axialer Richtung.So that the clamping sleeve 3 is held free of play in the chuck i, other balls 15 are guided in the radial direction in bores 16 in the chuck i. The bores 16 are also provided with a narrowed edge 17 which prevents the balls 15 from falling out of the bores 16 when the clamping sleeve 3 is pulled out. When lowering the switching ring 8, the balls 15 are pressed inwardly by the inclined flank 14 of the switching ring 8 and that into a groove 18 running around the clamping sleeve 3. The groove 18 is now offset slightly downwards relative to the balls 15, so that the Balls 15 only come to rest on the upper flank i9 of the groove 18. As a result, a force is exerted on the clamping sleeve 3 in the axial direction upwards, which presses the contact surface ii and the bottom 12 of the chuck firmly against one another. The axial hold of the clamping sleeve 3 in the chuck is therefore free of play. The bore 2o in the switching ring 8 is dimensioned so that the balls 5 and 15 are closed in the working position. As Figs. I and 2 show, the balls 15 are arranged so that the switching ring 8 first the balls 5 and then the balls 15 are switched on. This has the advantage that the balls 5 can be switched on without force. To compensate for the centrifugal force, two of the balls 5 and 15 are always arranged opposite one another. The arrangement is such that the axes laid through the centers of the balls 5 and the centers of the balls 15 intersect. The switching ring 8 surrounds the lining i with play. The special arrangement and storage of the balls 5 and 15 and the play of the switching ring 8 have the effect that the balls 15 are pressed firmly against the flank 19 of the groove 18 during operation. The clamping sleeve 3 is thus properly clamped. Since the driver pockets 9 taper in a concave manner, the balls 5 supported on the radial guide are pressed outwards in a wedge-like manner under the action of the working torque. Under the effect of this pressure, the correspondingly dimensioned cross section of the switching ring 8 is elastically deformed in an elliptical manner, namely in such a way that the switching ring exerts a pressure on the balls 15 directed radially inward. The balls 15 are thereby firmly clamped against the flank i9 and the surfaces i i and 12 are pressed firmly against one another. The contact pressure exerted on the balls 15 by the deformation causes the clamping sleeve 3 to sit completely free of play in the chuck i in the axial direction.

Außerdem wird dadurch der Schaltring 8 während des Betriebes sicher in seiner Stellung gehalten. Für die Erzeugung des notwendigen Anpressungsdruckes genügt praktisch eine Verformung von einigen Hundertsteln Millimetern. 21 und 22 sind Bohrungen, aus denen beim Einschieben der Spannhülse 3 in das Futter i bzw. beim Herunterlassen des Schaltringes 8 Luft entweichen kann. Ein Springring 23 begrenzt die obere Endstellung des Schaltringes 8 und ein Springring 24 die untere Endstellung.In addition, this makes the switching ring 8 safe during operation held in place. For generating the necessary contact pressure A deformation of a few hundredths of a millimeter is practically sufficient. 21 and 22 are bores from which when the clamping sleeve 3 is pushed into the chuck i or when lowering the switching ring 8 air can escape. A jumping ring 23 is limited the upper end position of the switching ring 8 and a spring ring 24 the lower end position.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Übertragung des Arbeitsdrehmoments und zum axialen Halten der Spannhülse Kugeln gewählt, weil diese die einfachste und billigste Bauweise gewährleisten und den Außendurchmesser des Spannfutters klein halten. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch möglich, an Stelle der Kugeln äquivalente Mittel anzuwenden, z. B. Würfel oder Prismen. Dementsprechend müssen dann auch die Taschen 9 und die Rille 18 ausgebildet werden. Diese können dann nicht mehr die einfache kreisbogenförmige Gestalt haben, sondern müssen den zur Verwendung gelangenden Mitteln angepaßt werden. Die Rille 18 wird dann zweckmäßig trapezförmig, und das angeschrägte Ende des Würfels oder des prismatischen Körpers drückt gegen die obere schräge Flanke des trapezförmigen Einschnittes.In the illustrated embodiment, the working torque is transmitted and balls to hold the adapter sleeve axially because these are the simplest and ensure the cheapest construction and the outside diameter of the chuck small keep. In the context of the invention, however, it is possible to use equivalents instead of the balls To apply means, e.g. B. cubes or prisms. Accordingly, the Pockets 9 and the groove 18 are formed. These can then no longer die have a simple circular arc shape, but must be the one that will be used Means to be adjusted. The groove 18 is then appropriately trapezoidal, and that beveled end of the cube or the prismatic body pushes against the upper one sloping flank of the trapezoidal incision.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Chucks for drills, milling tools and the like with a fixed chuck in the work spindle and an adapter sleeve fixed on the tool for quick tool changing while the machine is running, the transmission of the working torque from the chuck to the adapter sleeve by balls guided in the chuck in the radial direction happens, which are pressed by a switching ring into driving pockets of the clamping sleeve, characterized in that the clamping sleeve (3) at the upper end at right angles to its longitudinal axis has a machined contact surface (ii) against the bottom (12) of the chuck bore and a groove on the cylindrical part (18) has a circular cross-section, the center of curvature of which is offset slightly downwards in the direction of the chuck axis to the center of curvature of the balls (15) guided in the radial direction and engaging in the groove.

2. Chuck according to claim i, characterized in that the plane in which .lie balls (15) guided radially to its axis in the chuck (i) for axial fixing move the clamping sleeve, is separately below the level in which the in the chuck (i) radial. to its axis guided balls (5) for the transmission of the torque move.

3. Chuck according to claims i and 2, characterized in that through the center points of two opposing balls (5) and (15) The axes laid cross each other at 90 °.

4. Chuck according to claims i to 3, characterized in that the switching ring (8) under the action of the occurrence a working torque from the ends of the driving pockets (9) via the balls (5) the pressure exerted on it radially to its axis is elastically deformable, such that that its ring cross-section assumes an elliptical shape.