DE9305704U1

DE9305704U1 - Spannfutter für Bearbeitungswerkzeuge

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Publication number: DE9305704U1
Application number: DE9305704U
Authority: DE
Original assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Current assignee: Fritz Schunk GmbH and Co KG Fabrik fuer Spann und Greifwerkzeuge
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1993-07-15
Anticipated expiration: 2003-04-17

Description

Spannfutter für Bearbeitungswerkzeuge

Beschreibung Gattung

Die Neuerung betrifft ein Spannfutter für Bearbeitungswerkzeuge .

Stand der Technik

Das Spannen von Schaftfräsern nach DIN 844 oder entsprechender Bohr- und Reibwerkzeuge geschieht meist über Zwischenhülsen mit Steilkegeln nach DIN 6359·

Der Vorteil dieser Spannmittel ist in der sehr kurzen, stabilen und steifen Bauweise zu sehen, welche starken Schwingungen entgegenwirkt.

Der Nachteil liegt darin, daß nur Schäfte mit Ausnehmungen bespannt werden können, z. B. Schäfte nach DIN 1835 Form B, da sie mit einer radialen Klemmschraube auf diese Ausnehmungsfläche gespannt werden. Durch die aufgebrachte

Kraft der Schraube wird der Schaft des Werkzeuges verbogen, sowie als Reaktion aus der Gegenkraft der Spanndurchmesser einseitig aufgeworfen. Daraus ergeben sich am Umfang verschiedene Auflagepunkte, die sich zusätzlich negativ auf die Rundlaufgenauigkeit auswirken. Während der Rotation des Spannfutters mit dem Werkzeug liegt auf der einen Seite das Werkzeug der Länge nach am Spannfutter an, wobei in der gegenüberliegenden Stellung das Werkzeug nur an der Spannschraube anliegt. Dies resultiert in unterschiedlichen effektiven Einspannlängen und Hebelarmen, wodurch es zu einem variablen Steifigkeitsverhalten während des Spannfutterumlaufes kommt. Folge: Bei radialer Kraftbeaufschlagung (Schnittkraft oder Vorschubkraft) oszilliert die Steifigkeit während der Drehbewegung und führt damit zu einer schlechteren Bearbeitungsqualität (Oberfläche) und zu einer unterschiedlichen Abnutzung des Werkzeuges, wodurch dieser Effekt noch verstärkt wird.

Gegenüber diesen Nachteilen haben bekannte Dehnspannfutter den Vorteil, daß Schäfte mit Ausnehmungen und auch glatte Schäfte gespannt werden können. Die Steigerung der Rundlaufgenauigkeit ist ohne weiteres um den Faktor "10" möglich. Der Nachteil der bekannten Dehnspannfutter liegt

in der notwendigen langen Bauweise, da der bekannte Druckeinleitungsmechanismus einen nicht unerheblichen Platzbedarf erforderlich macht.

Die Folge ist ein relativ langes und weniger steifes Futter, das vergleichsweise geringe radiale Kräfte aufnehmen kann. Die bekannten Spanneinleitungen sind so gestaltet, daß sie vorne im Bereich der größten Momentenbelastung eingebracht sind und prinzipbedingt oftmals eine unsymmetrische Gestaltung aufweisen. Dies führt zu einem Steifigkeitsverlust (Materialschwachung) und einer gewissen Unsymmetrie in der Steifigkeit. Im praktischen Einsatz bedeutet dies: Beim Bearbeiten (z. B. Fräsen oder Bohren) wird, durch die hohe Rundlaufgenauigkeit, eine Standzeiterhöhung um den Faktor "4" und mehr erreicht. Jedoch neigen diese Dehnspannfutter aufgrund der geringeren Steifigkeit bei höheren Beanspruchungen zu Schwingungen, welche zu einem vorzeitigen Verschleiß oder zum Werkzeugbruch (ausbrechen der Werkzeugschneiden) führen können.

Aufgabe

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter für Bearbeitungswerkzeuge der vorausgesetzten Art so auszugestalten, daß neben einer hohen Rundlaufgenauigkeit über den Umfang eine hohe Steifigkeit erreicht wird.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Das neuerungsgemäße Dehnspannfutter mit Steilkegelschaft beseitigt die dem Stande der Technik anhaftenden Nachteile. Es besitzt eine maximale Steifigkeit bei sehr hohem Rundlauf und minimaler Störkontur. Durch das Fehlen jeglicher Trennstellen im Grundkörper, sowie die besondere Anordnung der Spanneinleitung in der massiven Aufnahme des Steilkegelschaftes, wird eine optimale Steifigkeit erzielt. Es können nahezu dieselben Werte wie bei einem vergleichbaren mechanischen Spannfutter erzielt werden. Das Einspannen des Werkzeugschaftes erfolgt auf

seiner ganzen Länge gleichmäßig, bedingt durch die Dehnspanntechnik. Dies trägt zusätzlich zu einer Steifigkeitserhöhung bei, wobei die Steifigkeit über den Umfang nahezu konstant ist. Dies reduziert die Werkzeugschwingungen und führt zu einer besseren Bearbeitungsqualität und zu einer Erhöhung der Werkzeugstandzeit.

Durch die besondere Anordnung der Spanneinleitung wird ein hoher Anteil der systematischen Unwucht der Mitnehmernuten beim Spannen von Schaftfräsern nach DIN 844 kompensiert. Dadurch verringert sich der hohe Arbeitsaufwand des Wuchtens auf ein Minimum, teilweise kann der sogar entfallen, was zu einer erheblichen Kostenreduzierung, gerade im Einsatzbereich der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, führt.

Weitere erfinderische Ausführungsformen

In Schutzanspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Neuerung beschrieben. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Spanneinleitung weitgehend im Bereich des Steilkegelschaftes angeordnet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Schutzanspruch 3 weist die Betätigungsschraube eine Nut auf, welche zwei Aufgaben hat: Erstens dient der Kopf als Anschlag, und zweitens werden das Gewinde und die Innenteile gegen Schmutz und Späne geschützt. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Fertigungsvereinfachung, bietet aber trotzdem einen wirksamen Schutz gegen eine Überdehnung der Dehnbüchse und erhöht die Betriebssicherheit des Werkzeuges.

Bei der Aus führungs form nach Schutzanspruch 4 werden bekannte Reduzierhülsen durch Anpassung an verschiedene Werkzeuge verwendet. Zusätzlich kann eine interne Längenverstellung vorhanden sein, d. h. es kann eine Anpassung der Einspanntiefe an kürzere oder nachgeschliffene Werkzeuge vorgenommen werden. Beide Möglichkeiten können auch kombiniert werden, wodurch eine erhebliche Steigerung der Bedienerfreundlichkeit erzielt werden kann. Dies gilt insbesondere für Mehrspindel- bzw. CNC-Werkzeugmaschinen (Werkzeugvoreinstellung).

In Schutzanspruch 5 ist eine alternative Aus führungs form beschrieben. Bei dieser erfolgt die Druckeinleitung im Bereich der Greiferrille. Die Steifigkeit kann dadurch noch weiter gesteigert werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise, teils schematisch, veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I - I der Fig. 2;

Fig. 2 eine Stirnansicht in Richtung des Pfeiles A der Fig. 1;

Fig. 3 ausschnittsweise Darstellungen für Futter mit
bis 6 Zwischenbüchsen in Anwendung auf ein erfindungsgemäßes Spannfutter;

Fig. 7 eine Betätigungsschraube, teils im Schnitt, teils in der Seitenansicht und

Fig. 8 eine Seitenansicht auf den Schraubkopf der in Fig. 7 veranschaulichten Betätigungsschraube.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Grundkörper bezeichnet, der mit einem Steilkegel 2 nach DIN 69871 materialmäßig einstückig verbunden ist.

Der Grundkörper 1 ist an seiner äußeren Zylindermantelfläche 3 zylindrisch gestaltet und nimmt in einer zentrischen Bohrung 4 eine Dehnspannbüchse 5 auf, die an ihrer Vorderseite bündig mit der vorderen Stirnfläche 6 des Grundkörpers 1 abschließt.

Die Dehnspannbüchse 5 weist in axialer Richtung zwei beabstandete dünnwandige Längenabschnitte 7 und 8 auf, die mit der inneren Zylindermantelfläche 9 der Bohrung 4 des Grundkörpers 1 Kanäle 10 bzw. 11 bilden, denen unter Hochdruck ein geeignetes Druckmittel, insbesondere ein geeignetes Öl oder eine Quasiflüssigkeit, zuführbar ist. Hierzu ist außerhalb eines durch die Längsachse 12 des Dehnspannfutters mit Keilkegelschaft geführten Schnittes (Fig. 2) eine geradlinige Bohrung 13 unter einem spitzen Winkel &agr; zur Längsachse 12 verlaufend vorgesehen, die an der Zylindermantelfläche 3 im Übergangsbereich zwischen Steilkegel 2 und Grundkörper 1 an der Zylindermantelfläche 3 des Grundkörpers 1 ausmündet und die mit Gewinde versehen ist, in die eine Betätigungs schraube 14 einschraubbar ist, durch die das in den Kanälen befindliche Druckmedium unter einen geeigneten Druck gesetzt werden kann. Die Betätigungsschraube 14 ist aus den Fig. 7 und 8 näher zu erkennen. Sie besitzt einen an ihrer äußeren

Mantelfläche zylindrisch gestalteten Kopf mit Innensechskant 15, der eine umlaufende Nut 16 aufweist, wodurch ein umlaufender Bund gebildet ist. Der Außendurchmesser des Kopfes der Schraube stimmt mit dem Außendurchmesser des mit Gewinde 17 versehenen Längenabschnittes 18 der Schraube überein, an den sich ein im Durchmesser verringerter Längenabschnitt 19 mit einer Auflagefläche 20 für einen Spannkolben 21 anschließt. Der Spannkolben 21 ist in der Bohrung 13 unter der Einwirkung der Betätigungsschraube 14 um ein begrenztes Maß längsverschieblich.

Im Bereich des unteren Endes der Bohrung 13 mündet ein Entlüftungskanal 22, dem ein Rückschlagventil 23 zugeordnet ist.

Über den Umfang verteilt sind Verschlußschrauben für den Anschluß von Kühlmittelkanälen angeordnet, die interne Kühlmittelkanäle mit Kühlflüssigkeit versorgen. Von diesen Verschlußschrauben wurde in Fig. 1 lediglich die Verschlußschraube 24 mit einem Bezugszeichen versehen.

Das Bezugszeichen 25 betrifft eine Längenanschlagverstellschraube. In den Fig. 3 bis 6 sind unterschiedliche Längenanschlagverstellschrauben 25 veranschaulicht. In

Fig. 3 &zgr;. B. MIO &khgr; 1, 15 mm lang; Fig. 4 MIO &khgr; 1; 20 mm lang, in Fig. 5 MIO &khgr; 1; 25 mm lang und in Fig. 6 MIO &khgr; 1; 30 mm lang. Die Einspanntiefe L beträgt in Fig. 3 51 bis 41 mm, in Fig. 4 46 bis 36 mm, in Fig. 5 41 bis 31 mm und in Fig. 6 36 bis 26 mm.

Mit 26 ist eine Zwischenbüchse bezeichnet.

Grundkörper 1 und Steilkegelschaft 2 bestehen aus einem geeigneten Stahl, was vorzugsweise auch für die Längenanschlagverstellschraube 25 gilt. Die Dehnspannbüchse 5 ist aus dem üblicherweise für Dehnspannbüchsen solcher Art verwendeten Werkstoff hergestellt.

Das erfindungsgemäße Dehnspannfutter mit einstückigem Steilkegelschaft weist erkennbar folgende Vorteile auf:

kompatibles Futter nach DIN 6359

höchste Rundlaufgenauigkeit durch

Dehnspanntechnik

keine Steifigkeitsverluste

homogene Steifigkeitsverstellung bezogen auf

den Umlauf

Möglichkeit der Längenverstellung

- 11 höchste Werkzeugstandzeiten

Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Neuerung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1	Grundkörper
2	Steilkegel
3	Zylindermantelfläche
4	Bohrung
5	Dehnspannbüchse
6	Stirnfläche
7	Abschnitt
8	Il
9	Zylxndermantelflache
10	Kanal
11	Il
12	Längsachse
13	Bohrung
14	Betätigungsschraube
15	Innensechskant
16	Nut
17	Gewinde
18	Längenabschnitt
19	Längenabschnitt
20	Auflagefläche

21 Spannkolben

22 Entlüftungskanal

23 Rückschlagventil

24 Verschlußschraube

25 Längenanschlagversteilschraube

26 Zwischenbüchse, Reduzierhülse A Ansichtsrichtung

L Einspanntiefe

&agr; Winkel

Claims

5198/24 B 23. März 1993 Schunk GmbH Bahnhofstraße 110 D-7128 Lauffen/Neckar Schutzansprüche

1. Spannfutter für Bearbeitungswerkzeuge, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) einem Grundkörper (1) ist eine Dehnspannbüchse (5) zur lösbaren Befestigung des Werkzeugschaftes zugeordnet;

b) mit dem Grundkörper (1) ist materialmäßig einstückig ein Steilkegel (2) genormter Ausführung verbunden;

c) im Bereich des Überganges zwischen dem Grundkörper (1) und dem Steilkegel (2) sind wenigstens eine Bohrung (13) mit Betätigungsschraube (14) und Entlüftungskanal (22) mit Rückschlagventil (23) für das der Dehnspannbüchse (5) zuzuführende Medium vorgesehen.

2. spannfutter nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet,

daß die Längsachsen der Bohrung (13) und des Entlüftungskanals (22) unter einem spitzen Winkel (&agr;) zu der Längsachse (12) des Spannfutters angeordnet sind und der Schnittpunkt dieser Längsachsen im Steilkegel (2) liegen, wobei die Mündungsöffnungen der Bohrung (13) und des Entlüftungskanals (22) im Übergangsbereich zwischen Grundkörper (1) und Steilkegel (2) ausmünden.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die in der Bohrung (13) angeordnete Betätigungsschraube (14) mit einer umlaufenden Nut (16) versehen ist, die ihren Kopf vom bolzenförmigen, zylindrischen, mit Gewinde versehenen Teil trennt.

— 3 —

4. Spannfutter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß vorbekannte Reduzierhülsen (26) zur Durchmesseranpassung an verschiedenen Werkzeugen einsetzbar sind und daß eine Anpassung der Einspanntiefe der Werkzeuge an kürzeren oder nachgeschliffenen Werkzeugen durch im Tiefsten der den Werkzeugschaft aufnehmenden Bohrung (4) angeordnete Anschlagverstellschrauben (25) vornehmbar ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) und/oder der Entlüftungskanal (22) im Bereich der Greiferrille angeordnet sind.