EP3268157A1

EP3268157A1 - Spannzangenfutter

Info

Publication number: EP3268157A1
Application number: EP16708706.3A
Authority: EP
Inventors: Franz Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2018-01-17
Also published as: DE102015002943A1; JP2018511487A; US20180071833A1; WO2016142431A1; US11278969B2; JP6889113B2

Abstract

Spannzangenfutter (1) zum Einspannen eines vorzugsweise zylindrischen Werkzeugschafts mit einem Futterkörper (2) einer Spannzange (3) und einer Überwurfmutter (4), die derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Spannzange (3) durch Anziehen der Überwurfmutter (4) so in den Futterkörper (2) eingetrieben werden kann, dass sie den Werkzeugschaft arbeitsbereit in dem Spannzangenfutter (1) festsetzt, wobei die Spannzange (3) und die Überwurfmutter (4) dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind.

Description

SPANNZANGENFUTTER

Gegenstand der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Spannzangenfutter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das zum Einspannen eines vorzugsweise

zylindrischen Werkzeugschafts dient, und einen Futterkörper, eine Spannzange und eine Überwurfmutter aufweist, die derart

aufeinander abgestimmt sind, dass die Spannzange durch Anziehen der Überwurfmutter so in den Futterkörper eingetrieben werden kann, dass sie den Werkzeugschaft arbeitsbereit in dem

Spannzangenfutter festsetzt.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass Werkzeuge, insbesondere Rotationswerkzeuge für den Einsatz in Fräsmaschinen mit einer Spannvorrichtung an der Spindel befestigt werden müssen. Eine typische Spannvorrichtung dieser Art umfasst zum einen den Werkzeughalter, der an seinem einem Ende eine gemeinsame Schnittstelle mit der Spindel aufweist. Als Beispiele für diese genormten Formen sei der Hohlschaftkegel, kurz HSK, oder der Steilkegel, kurz SK genannt. Die Rotationsachse des Werkzeughalters und des Werkzeuges mit der Spindel sollten dabei soweit wie irgend möglich kongruent sein, um eine Unwucht zu vermeiden .

Zum anderen umfasst eine typische Spannvorrichtung einen

Einspannbereich für das eigentliche Werkzeug. Dieser

Einspannbereich wird durch das Spannfutter geschaffen, das sich an der von der Spindel abgewandten Seite befindet. Dieser

Einspannbereich kann in verschiedener Weise ausgebildet sein.

Marktübliche Formen sind beispielsweise das Schrumpffutter oder

Hydrodehnspannfutter, die durch eine Veränderung des Durchmessers im Einspannbereich ein Werkzeug reibschlüssig halten. Daher ist in diesen Fällen der Einspannbereich als zylindrische Bohrung ausgebildet, die sich am Durchmesser des Werkzeugschaftes, der eingespannt werden soll, orientiert.

Als marktübliche Alternative hat sich das sogenannte

Spannzangenfutter etabliert. Ein solches Futter ist nicht als zylindrische Bohrung aufgebaut, der Einspannbereich wird durch eine konische Anlagefläche gebildet, die sich zur Spindel hin verjüngt. Das Werkzeug wird für die Verwendung in einem

Spannzangenfutter zuerst in eine sogenannte Spannzange gesteckt, die eine zylindrische Aufnahmebohrung in ihrer Mitte für das

Werkzeug einerseits und konische Außenflächen zur Anlage im

Spannzangenfutter andererseits aufweist. Die Spannzange wird zusammen mit dem Werkzeug in das Futter des Werkzeughalters eingesetzt und dann meist durch die Verwendung einer

Überwurfmutter in das Futter hineingepresst . Die Überwurfmutter selbst greift in ein dafür vorgesehenes Außengewinde am

Werkzeughalter. Durch eine Drehbewegung wird die Überwurfmutter axial verschoben. Durch die konische Form wird die Spannzange, je weiter sie in das Futter hineingepresst wird, zusammengedrückt. Durch diese elastische Verformung verengt sich wiederum die

Aufnahmebohrung, wodurch ein darin aufgenommenes Werkzeug reib- und formschlüssig gehalten werden kann. Der Vorteil gegenüber Schrumpf- und Hydrodehnspannfuttern liegt darin begründet, dass Werkzeuge mit verschiedenen Schaftdurchmessern in denselben

Werkzeughalter eingespannt werden können, indem ein Wechsel der Spannzange vorgenommen wird. Der Nachteil der bekannten

Konstruktionen liegt darin, dass beim losen Einsetzen der

Spannzange in den Futterkörper und dem anschließenden separaten Aufsetzen und Anziehen der Überwurfmutter nicht immer eine

optimale Zentrierung der Spannzange relativ zur Überwurfmutter bzw. zum Futterkörper gewährleistet werden kann, was in der Praxis immer wieder der Genauigkeit und dem Rundlauf abträglich ist.

In diesem Zusammenhang spielen die Fehlertoleranzen der

Einzelteile eine Rolle, die sich multiplizieren. Darüber hinaus spielt an dieser Stelle der Umstand eine Rolle, dass die Spannzange zu Beginn des Anziehens der Überwurfmutter im Regelfall nur an ihrem der Überwurfmutter abgewandten Ende einen Zentrieransatz aufweist, der dort schon in diesem frühen Stadium für eine Vorzentrierung ggü . dem Futterkörper sorgt. Dieser abgewandte Zentrieransatz kann aber nicht hinreichend

sicherstellen, dass die Spannzange auch schon jetzt an ihrem der Überwurfmutter zugewandten Ende hinreichend zentriert ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Spannzangenfutter anzugeben, das mit einfachen Mitteln Verbesserungen im Hinblick auf die

Genauigkeit und den Rundlauf erreicht.

Lösung

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung wird demnach durch ein Spannzangenfutter zum Einspannen eines vorzugsweise zylindrischen Werkzeugschafts erreicht, das einen Futterkörper, eine Spannzange und eine

Überwurfmutter umfasst. Diese Bauteile sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Spannzange durch Anziehen der Überwurfmutter so in den Futterkörper eingetrieben werden kann, dass sie den Werkzeugschaft arbeitsbereit in dem Spannzangenfutter festsetzt.

Der Werkzeugschaft ist jedenfalls dann „arbeitsbereit", wenn zwischen ihm und der Spannzange das Drehmoment übertragen werden kann, das benötigt wird, um mit dem System aus dem

Spannzangenfutter und dem Werkzeug arbeiten zu können, ohne dass der Werkzeugschaft in Umfangsrichtung durchrutscht. Idealerweise wird der Begriff „arbeitsbereit" sogar in einem engeren Sinne verstanden. Er bezeichnet dann ein Festsetzen des Werkzeugschafts, bei dem zugleich auch schwingungsbedingte axiale Mikrobewegungen ausgeschlossen sind, die sich zu einem Auswandern des

Werkzeugschafts in axialer Richtung aufsummieren können. Eine formschlüssige Auszugssicherung kann an alledem beteiligt sein, vorzugsweise wird aber zumindest der überwiegende Teil aller benötigten Kräfte durch Reibschluss aufgebracht.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spannzange und die Überwurfmutter dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind.

Eine Verbindung im Sinne der Erfindung ist im Regelfall nur eine unmittelbare Verbindung zwischen der Überwurfmutter und der

Spannzange, ohne Zwischenlage einer diesen Bauteilen gegenüber ein separates Bauteil bildenden und womöglich verdrehfest am

Futterkörper festgelegten Scheibe. Idealerweise ist die

betriebsfertige Überwurfmutter einteilig ausgeführt.

Eine dauerhafte Verbindung im erfindungsgemäßen Sinne ist

jedenfalls dann gegeben, wenn sich die Spannzange und die

Überwurfmutter nicht zerstörungsfrei wieder völlig voneinander lösen lassen.

Vorzugsweise ist eine dauerhafte Verbindung der Spannzange und der Überwurfmutter aber auch schon dann gegeben, wenn sich die

Spannzange und die Überwurfmutter auch in ihrem gemeinsam vom Futterkörper abgenommenen Zustand nicht werkzeuglos völlig

voneinander trennen lassen - etwa weil zuvor ein Sprengring entfernt werden muss oder weil eine oder mehrere Halte- oder

Verschlussschrauben, Nieten oder Schweißpunkte an der

Überwurfmutter entfernt werden müssen, um einen die Demontage erlaubenden Zugang zu einem Lagerbestandteil zwischen der

Überwurfmutter und der Spannzange zu bekommen.

Durch das herstellerseitige Fertigen und Vertreiben als bereits bestehender Verbund können die Bestandteile besonders präzise und aufeinander abgestimmt montiert werden, ggf. auch durch das Vorsehen einer Auswahlpassung. In einer nicht zwingenden

Ausführungsform können die jeweiligen Elemente aber dennoch, in einem gesonderten Verfahren, außerhalb ihrer betriebsmäßigen Verwendung in der Produktion, vorzugweise zerstörungsfrei voneinander gelöst werden - um etwa Reparaturarbeiten und den Austausch beschädigter Teile zu ermöglichen.

Durch die dauerhafte Verbindung der Spannzange und der

Überwurfmutter wird erfindungsgemäß eine zwangsweise Zentrierung oder Vorzentrierung dieser beiden Bauteile relativ zueinander erreicht, so dass sich selbst bei unachtsamer Montage eine hohe Genauigkeit und ein ausgezeichneter Rundlauf erreichen lassen - bei gleichzeitig guter Dämpfung durch die Spannzange.

Ansonsten sind noch die besonders kompakte Bauweise zu

unterstreichen, die sich mit der erfindungsgemäßen Konstruktion erreichen lässt, sowie die Möglichkeit, problemlos eine

Längeneinstellbarkeit zu erreichen, und die mögliche Plananlage der Überwurfmutter am Futterkörper.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben .

Der entscheidende Nachteil herkömmlicher Spannzangenfutter liegt darin, dass die Festigkeit und insbesondere die

Drehmomentfestigkeit der reibschlüssigen Einspannung des

Werkzeugschafts bei solchen Spannzangenfuttern tendenziell geringer ist als die Drehmomentfestigkeit, die sich mit der reibschlüssigen Einspannung des Werkzeugschafts in einem

Schrumpffutter erreichen lässt. Das ist insbesondere bei der

Hochgeschwindigkeitszerspanung (HSC) nachteilhaft. Hinzu kommt, dass Schrumpffutter auch noch von Haus aus, bauartbedingt, einen sehr guten Rundlauf gewährleisten. Um diese lange bekannte und als unbefriedigend empfundene Schwäche der Spannzangenfutter zu kompensieren, sind im Stand der Technik bereits verschiedene Lösungskonzepte vorgeschlagen worden, die hier auch tatsächlich Abhilfe bringen, aber mit anderen Nachteilen erkauft werden.

So stellt die DE 10056729 AI ein Spannzangenfutter vor, das einen integrierten Spannmechanismus besitzt, der mit einem Getriebe arbeitet, über das hohe Kräfte erzeugt werden können. Diese reichen aus, um die Spannzange mit einem Greifer, der an ihrem der Werkzeugseite abgewandten Ende angreift, in den Futterkörper hineinzuziehen und dadurch fest zu schließen.

Dieser Mechanismus zum Einziehen der Spannzange ist allerdings kompliziert aufgebaut, sehr verschmutzungsanfällig und führt zudem bauartbedingt zu einer Unwucht des Spannzangenfutters, die separat ausgeglichen werden muss.

Aufgrund dessen ist an anderer Stelle vorgeschlagen worden, die Spannzange mit einem Außenkonus zu versehen, der gegenüber den herkömmlichen, durch Überwurfmuttern zu spannenden

Spannzangenfuttern derart verringert ist, dass zwischen der

Spannzange und dem Futterkörper Selbsthemmung auftritt. Die

Spannzange wird dann mithilfe einer externen Presse so fest in den Futterkörper eingetrieben, dass sie den Werkzeugschaft ähnlich rigide festhält wie ein Schrumpffutter . Aufgrund der besagten Selbsthemmung behält die Spannzange die Position im Futterkörper bei, in die sie mit der Presse hineingetrieben worden ist. Das Aufschrauben einer Überwurfmutter kann unterbleiben oder erfolgt optional als zusätzliche Sicherung. Der zum Wiederausbau des

Werkzeugs obligatorische Einsatz einer Presse ist umständlich und verteuert das System auch, da nicht nur eine hinreichende Zahl von Spannzangenfuttern beschafft werden muss, sondern auch die Presse. Aufgrund dessen besteht Bedarf an Spannzangenfuttern, die Ähnliches leisten wie die zuvor beschriebenen Sonder- Spannzangenfutter, sich jedoch einfacher handhaben lassen.

Dieses Problem wird mit den zusätzlichen Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst, wobei für den Anspruch 2 zusätzlich auch Schutz

beansprucht wird, der von den Merkmalen des Anspruchs 1 unabhängig ist .

Demnach sind die Spannzange und die Überwurfmutter über Wälzkörper mit vorzugsweise tonnenförmiger, kegeliger oder zylindrischer Gestalt drehbar aneinander gelagert. Die Wälzkörper rollen jeweils an der Spannzange und an der Überwurfmutter ab, so dass die

Überwurfmutter und die Spannzange über die Wälzkörper direkt aufeinander einwirken, ohne den Umweg über eine zwischengelegte Scheibe oder einen zwischengelegten Ring, die bzw. der womöglich verdrehfest am Futterkörper festgelegt ist. Vorzugsweise sind pro Lagerstelle mindestens 8 Wälzkörper vorgesehen, besser mindestens 10 oder 12.

Durch diese verblüffend einfache wie unorthodoxe Maßnahme wird die Reibung zwischen der verdrehfest im Futterkörper gehaltenen

Spannzange und der zum Schließen der Spannzangen auf den

Futterkörper aufzuschraubenden Überwurfmutter entscheidend

reduziert. Das ermöglicht es, im Wesentlichen das gesamte an der Überwurfmutter aufgebrachte Drehmoment in eine Kraft umzuwandeln, die in Richtung der Arbeitsdrehachse des Futterkörpers wirkt und die Spannzange besonders fest eintreibt.

Als besonders vorteilhaft hat sich diese Lösung bei

Spannzangenfuttern herausgestellt, die Spannzangen mit einem verringerten Konuswinkel einsetzen - denn sie vermeidet

Fressspuren an den Kontaktflächen zwischen Überwurfmutter und

Spannzange, obwohl die Überwurfmutter unter hoher Kraftentfaltung zwischen ihr und der Spannzange einen weiten Weg angezogen werden muss, um die außerordentliche Spannkraft zu erreichen. Mithilfe der Erfindung lassen sich erstmals Spannzangenfutter mit

Spannzangen bereitstellen, die einen gegenüber der

Futterlängsachse besonders spitzen Konuswinkel aufweisen und dennoch ohne eine besondere Vorrichtung rein durch Anziehen der Überwurfmutter zugespannt werden können.

Besonders günstig ist es, wenn das Spannzangenfutter einen Satz Wälzköper in V-Anordnung trägt, dessen Wälzkörper so angeordnet sind, dass sich die Senkrechten auf die Drehachsen der Wälzkörper erst im Inneren des Futterkörpers auf dessen Futterlängs- bzw. Arbeitsdrehachse schneiden. Idealerweise liegt der Winkel, den die besagten Senkrechten gegenüber der Futterlängs- bzw.

Arbeitsdrehachse aufweisen in einem Bereich zwischen 25° und 55°.

Eine solche schräge Anordnung der Wälzkörper führt zu einer besonders guten, sich beim Anziehen der Überwurfmutter

zwangsläufig einstellenden Feinzentrierung der Überwurfmutter auf der Spannzange. Denn die Wälzkörper wälzen ja beim Anziehen der Überwurfmutter beidseitig ab und rollen dabei unter dem Einfluss der steigenden Kraft so ab, dass sich von allein eine optimale Zentrierung einstellt - anders als bei den bekannten

Spannzangenfuttern, wo das durch die hohen Reibungskräfte

unterbunden oder zumindest behindert wird.

Vorzugsweise ist das Spannzangenfutter so ausgebildet, dass es einen zweiten Satz Wälzkörper in V-Anordnung trägt, dessen

Wälzkörper so angeordnet sind, dass sich die Senkrechten auf die Drehachsen der Wälzkörper erst außerhalb des Futterkörpers auf dessen Futterlängs- bzw. Arbeitsdrehachse schneiden, vorzugweise unter Einschluss des gleichen Winkels mit der Futterlängs- bzw. Arbeitsdrehachse wie bei dem o. g. ersten Satz Wälzkörper. Dies ermöglicht es, die ansonsten meist unter dem Einfluss der

Reibungskräfte von allein im Futterkörper in Position verbleibende Spannzange durch Aufdrehen der Überwurfmutter wieder aus dem

Futterkörper herauszutreiben und dadurch zu öffnen.

Auch unabhängig von der oben näher beschriebenen V-Anordnung ist es also günstig, wenn durch die Wälzkörper ein Wälzlager gebildet wird, mit dessen Hilfe die mit einem Werkzeugschaft bestückte Spannzange durch Auf- und Zuschrauben der Überwurfmutter in den Futterkörper hineingepresst und auch wieder aus ihm herausgezogen werden kann.

Optional ist das Spannzangenfutter so ausgebildet, dass die

Wälzkörper ohne Lagerkäfig zwischen der Spannzange und der

Überwurfmutter eingebaut sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, ein sehr kompaktes Spannfutter zu bauen, ohne besondere Rücksicht darauf zu nehmen, wie die Wälzkörper montiert werden. Vorzugsweise in der Überwurfmutter wird zur Montage der Wälzkörper lediglich eine örtliche Öffnung vorgesehen, die so groß ist, dass die

Wälzkörper durch sie nur einzeln nacheinander in den sie

aufnehmenden Laufkanal zwischen der Spannzange und der

Überwurfmutter eingeschoben bzw. hineingerollt werden können. Eine solche, örtliche Öffnung führt nur zu einer geringen Schwächung und lässt sich leicht verschließen, z. B. durch eine

Verschlussschraube, einen Einpressverschluss oder einen

eingeklebten oder thermisch (Schweißen/Löten) befestigten

Verschluss, vorzugsweise jeweils in Gestalt eines Stifts.

Im Rahmen einer anderen günstigen Ausgestaltungsmöglichkeit ist vorgesehen, dass das Spannzangenfutter eine Spannzange mit radial über den Spannzangenkörper vorspringendem Kragen aufweist und der

Kragen an seiner Außenumfangsfläche eine vorzugsweise als in ihn eingegrabene Rille ausgeführte Laufbahn für die Wälzkörper trägt.

Das ist die einfachste Art und Weise, eine fein bearbeitete

Laufbahn herzustellen, da die Spannzange in der Regel ohnehin geschliffen werden muss und das Schleifen der Laufbahn daher keinen ins Gewicht fallenden Zusatzaufwand verursacht. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuwirken, dass die Spannzange in dem Bereich, in dem an ihr die Laufbahn für die Wälzkörper ausgebildet ist, nicht geschlitzt ist. Anders als üblich, ist eine derart ausgeführte erfindungsgemäße Spannzange also gerade nicht bis in ihr der Überwurfmutter zugewandtes Ende hinein geschlitzt.

Im Rahmen einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist

vorgesehen, dass die Spannzange gegenüber dem Futterkörper

formschlüssig verdrehgesichert ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Spannzange zumindest einen eine Verdrehsicherung verwirklichenden Abschnitt mit einer

unrunden und/oder polygonförmigen Außenkontur oder mit einer

Sperrnut oder mit einem Sperrelement oder einem Sperrvorspung aufweist und der Futterkörper komplementär dazu ausgestaltet ist.

Durch derartige unrunde bzw. polygonförmige Anlageflächen zwischen Spannzange und Werkzeughalter kann eine Drehbewegung des

Spannzangenabschnitts bereits während der Spannbewegung des

Überwurfmutterabschnitts verhindert werden. Optional kann die Spannzange über ihre gesamte Länge hinweg unrund und/oder

polygonförmig ausgebildet sein. Als natürlicher Vorteil ergibt sich daraus natürlich eine drehmomentfeste Verspannung der

Spannzange während des Bearbeitungsvorgangs.

Die erfindungsgemäße Verdrehsicherung muss nicht zwingend als unrunder bzw. polygonförmiger Abschnitt ausgebildet sein. Auch ein

Zusammenwirken von einem Sperrelement und Sperrnut kann eine solche Wirkung erzielen. In einer solchen alternativen

Ausführungsform weist die Spannzange eine Sperrnut auf, die sowohl über einen längs verlaufenden Anteil verfügt, d. h.

gleichgerichtet zur Rotationsachse des Werkzeuges, als auch über einen querverlaufenden Anteil verfügt, d. h. quer zur

Rotationsachse des Werkzeuges gerichtet. Eine solche Formgebung könnte beispielsweise eine, in einer

Darstellung als Abwicklung, schräg verlaufende Nut sein, weiterhin denkbar wäre auch ein mehrfach geschwungener Verlauf (S-förmig) oder die Formgebung eines Bajonettverschlusses (L-förmig) .

Bei einem solchen Aufbau ist besonders vorteilhaft, wenn die

Sperrnut am hinteren Ende beginnt, also an der Seite, die vom Überwurfmutterabschnitt abgewandt ist. Dadurch ist es möglich, den erfindungsgemäßen Verbund einzuführen, ohne ein Sperrelement entfernen zu müssen.

Die Sperrelemente bzw. Sperrvorsprünge können verschiedenartig ausgebildet sein, etwa als im Werkzeughalter befestige

Gewindestifte, die in den Einspannbereich hineinragen und in die Nut am Spannzangenabschnitt des Verbunds eingreifen. In einer besonders vorteilhaften Konstruktion sind die Sperrelemente allerdings einteilig-integral mit dem Werkzeughalter ausgeführt und ragen als schräg zur Rotationsachse verlaufende Stifte in den Einspannbereich. Es versteht sich von selbst, dass auch ein umgekehrter Aufbau möglich ist, d. h. dass die Spannzange die Sperrelemente aufweist, während im Halter Sperrnuten ausgebildet sind .

Besonders günstig ist es, wenn das die Spannzange an ihrem der Überwurfmutter abgewandten Ende eine Aufnahme für eine

Längeneinstellschraube aufweist.

Bevorzugt ist die Spannzange mit einem Kragen ausgerüstet, der in zugespanntem Zustand plan an der Stirnseite des Futterkörpers anliegt. Zusätzlich oder stattdessen kann die Überwurfmutter eine innenseitige Stirnseite besitzen, die in gespanntem Zustand plan an der Stirnseite des Futterkörpers anliegt. Besonders bevorzugt ist es, ein mehrgängiges Gewinde und/oder ein als Trapezgewinde oder Kugelgewinde ausgeführtes Gewinde am

Futterkörper und an der Überwurfmutter vorzusehen, um diese Teile miteinander verschrauben zu können.

Zumindest eine der beiden Gewindeflanken eines Gewindeganges kann dabei zur Werkzeugachse einen Winkel zwischen 85° und 90° bilden oder sogar im Wesentlichen 90° betragen.

Durch diese Ausgestaltungsmaßnahmen wird an dem Spannzangenfutter ein Gewinde bereitgestellt, mit dessen Hilfe eine besonders große Kraft in Richtung der Futterlängs- bzw. Betriebsdrehachse

aufgebracht werden kann.

Eine günstige Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass der Futterkörper an seinem Außenumfang zwischen seiner Stirnseite u einem Außengewinde zum Aufschrauben der Überwurfmutter ein

Dämpfungselement aufweist, welches den Futterkörper an seinem Außenumfang idealerweise ringförmig umschließt.

Zusätzlich oder alternativ kann der Futterkörper an seiner der Überwurfmutter zugewandten Stirnseite ein Dämpfungselement aufweisen .

Durch die soeben geschilderten Maßnahmen kommt die Überwurfmutter abgefedert an dem Futterkörper zur Anlage, was zu einer Dämpfung bzw. positiven Beeinflussung des Schwingverhaltens des

Spannzangenfutters führt.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist so gestaltet, dass der

Futterkörper an seinem Außenumfang eine Anlagefläche aufweist, die mit einer entsprechenden Gegen-Anlagefläche an der Innenseite der

Überwurfmutter interagiert und die Überwurfmutter so formschlüssig gegenüber dem Futterkörper zentriert. Eine solche Ausgestaltung ist nicht zuletzt dann besonders sinnvoll, wenn das Gewinde zwischen dem Futterkörper und der Überwurfmutter z. B. als

Trapezgewinde oder anderweitiges Gewinde mit verringerter

Eigenzentrierung ausgeführt wird, da durch sie für eine

gewindeunabhängige Zentrierung gesorgt wird.

Während sich der Innenkonus des Futterkörpers zum spindelseitigen Ende hin verjüngt, kann die Außenseite des Futterkörpers eine konische Form aufweisen, die sich zum werkzeugseitigen Ende hin verjüngt. Dadurch kann der Werkzeughalter schlanker ausgeführt werden. Es versteht sich von selbst, dass der an einem solchen konischen Bereich des Werkzeughalters anliegende

Überwurfmutterabschnitt des Verbundes ebenfalls, zumindest auf der Seite, die der Rotationsachse zugewandt ist, eine entsprechende konische Formgebung aufweist, so dass es hierdurch bevorzugt wiederum zu einer Zentrierung der Überwurfmutter kommt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist aber auch die

Außenkontur der Überwurfmutter zumindest abschnittsweise über den überwiegenden Teil ihrer Erstreckung entlang der Arbeitsdrehachse hinweg eine konische Formgebung auf, die sich zur Stirnseite des Werkzeughalter hin verjüngt.

In besonderem Maß bevorzugt ist, dass die Spannzange und/oder die Überwurfmutter und/oder der Futterkörper, vorzugsweise zumindest in dem Bereich, in dem sie formschlüssig miteinander in Kontakt treten, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften,

insbesondere elektrisch nicht leitend beschichtet sind. Hierbei kann insbesondere eine Formgedächtnislegierung und/oder eine

Gleitbeschichtung und/oder eine Verschleißschutzbeschichtung zum Einsatz kommen, etwa eine Kohlenstoffbeschichtung oder eine andere Hartstoffbeschichtung .

Die Beschichtung des Futterkörpers und/oder der Spannzange

und/oder der Überwurfmutter kann unterschiedlich sein.

Insbesondere können die Spannzange und/oder die Überwurfmutter jeweils mehrere unterschiedlich beschichtete Bereiche aufweisen. Zu denken ist hier an eine vor Verschleiß schützende Beschichtung der Spannzange und der Überwurfmutter in dem Bereich, in dem die Überwurfmutter und die Spannzange miteinander in Aktion treten. So können die Laufflächen für die Wälzkörper zwischen der

Überwurfmutter und der Spannzange eine Verschleißschutzschicht tragen. Eine andere Beschichtung kann in dem Bereich der

Außenumfangsfläche der Spannzange vorgesehen sein, in dem die Spannzange mit dem Futterkörper in Interaktion tritt. Hier könnte man an eine reibungsmindernde Beschichtung denken, um auf diese Art und Weise die Spannzange mit den zur Verfügung stehenden

Mitteln möglichst tief in die Spannzange eintreiben zu können und so eine erhöhte Pressung zwischen dem Werkzeugschaft und der

Spannzange zu generieren. Eine ähnliche Schicht kann an der

Innenseite des Futterköpers im Bereich von dessen Konus vorgesehen sein, wobei vorzugsweise nur die demgegenüber leichter zugängliche Außenumfangsfläche der Spannzange beschichtet ist.

Besonders günstig ist es, wenn die Spannzange mindestens zwei verschiedene Arten von Schlitzen aufweist, insbesondere solche, die sich in Bezug auf ihre Länge in Richtung parallel zur

Längsachse der Spannzange unterscheiden.

Idealerweise ist der Bereich der Spannzange, an dem an der

Spannzange eine Lauffläche für Wälzkörper ausgebildet ist, nicht geschlitzt, sondern bildet in Umfangsrichtung einen durchgehend in sich geschlossenen Ring.

Besonders bevorzugt weist die Spannzange eine formschlüssige

Auszugssicherung auf, über die sie mit einer komplementären

Auszugssicherung am Werkzeugschaft interagieren kann, wodurch eine Auszugssicherung für das Werkzeug gebildet wird.

Die Erfindung kommt nicht zuletzt dann besonders effektiv zum

Tragen, wenn die Konusfläche, über die die Spannzange vom Futterkörper zusammengepresst wird, einen Konuswinkel von 0,5° bis 4°, bevorzugt 1° bis 3° aufweist. Ein Spannfutter mit diesen

Winkelmaßen weist eine wesentlich größere Klemmkraft auf als das viel verwendete sogenannte „ER-Futter", wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hier ergibt sich in besonders hohem Maß ein synergistischer Effekt, wenn gleichzeitig Wälzlager zwischen der Überwurfmutter und der Spannzange zum Einsatz kommen: Durch das Festziehen der dabei nur verringerte Reibungsverluste

produzierenden Spannmutter kann eine erhöhte Schließkraft erzeugt werden, die sich aufgrund dieser besonders vorteilhaften

Winkelverhältnisse in eine besonders hohe Pressung am

Werkzeugschaft umsetzen lässt, wie sie etwa beim HSC für das sichere Festhalten des Werkzeugschafts benötigt wird.

Optional kann der Futterkörper dabei eine Spannzangenaufnahme mit einem Innenkonus aufweisen, dessen Kegelwinkel kleiner oder gleich dem Außenkonus der Spannzange ist.

Schutz wird nicht nur für ein Spannfutter beansprucht, das einen Futterkörper, eine Spannzange und eine Überwurfmutter beansprucht. Stattdessen wird auch selbstständiger Schutz für ein solches

Spannfutter beansprucht, das durch den Einbau eines passenden und unter Umständen durch die formschlüssige Auszugssicherung

individuell angepassten Werkzeugs zu einer Arbeitseinheit für eine insbesondere spanabhebend arbeitende Werkzeugmaschine geworden ist .

Schutz wird auch für einen Gegenstand beansprucht, der sich aus dem

Anspruch 17 ergibt, aber ohne Merkmale, die der Anspruch 17 lediglich durch den Rückbezug auf vorhergehende Ansprüche beinhaltet. Dieser

Gegenstand kann optional mit weiteren Merkmalen der Ansprüche 17-23 versehen sein. Dabei müssen nicht zwingend solche Merkmale mit aufgenommen werden , die sich nur durch den Rückbezug der Ansprüche

17 bis 23 ergeben. Das bedeutet, dass auch völlig eigenständiger

Schutz für einen Futterkörper beansprucht wird, auf dem mittels Wälzkörpern unter Zwischenlage eines Wälzkörperkäfigs eine Überwurfmutter drehbar gelagert ist, die dazu in der Lage ist eine Spannzange in einen Kegelsitz des Futterkörpers einzutreiben. Besonders vorteilhaft ist es aber wenn bei dieser „Lösung mit Wälzlagerkäfig" eine Kombination mit der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Spannzange und Überwurfmutter stattfindet.

Sodann wird auch selbstständiger Schutz für eine

Spannzangeneinheit zum Einbau in das erfindungsgemäße

Spannzangenfutter begehrt, bestehend aus einer Spannzange und einer Überwurfmutter, die dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind.

Schließlich wird auch selbstständiger Schutz für ein

Werkzeugspannsystem beansprucht, das ein erfindungsgemäßes

Spannzangenfutter aufweist und mindestens zwei erfindungsgemäße Spannzangeneinheiten, wobei die Spannzangeneinheiten Spannzangen aufweisen, deren Werkzeugeinspannbereiche unterschiedliche

Innendurchmesser aufweisen. Ein solches System hat den Vorteil, dass mit ein und demselben Futterkörper unterschiedliche

Schaftdurchmesser gespannt werden können.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten, Wirkungsweisen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.

Figurenliste

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Spannzangenfutters.

Fig. 2 zeigt eine 3D-Ansicht des Spannzangenfutters.

Fig. 3 zeigt eine Ausschnittvergrößerung aus der Fig. 1. Fig. 4 zeigt eine Gesamt-Schnittansicht eines zweiten

Ausführungsbeispiels .

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt eines zweiten

Ausführungsbeispiels .

Fig. 6 zeigt einen weiter vergrößerten Ausschnitt aus dem Bereich eines Wälzkörpers in einer Rille der Überwurfmutter und der Gegenrille des Futterkörpers.

Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Wälzkörperkäfigs des zweiten

Ausführungsbeispiels .

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht entlang der in der Figur 7 mit den Buchstaben AA gekennzeichneten Schnittlinie.

Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Figur 7 mit BB gekennzeichneten Schnittlinie.

Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht der Figur 7. Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Spannzangenfutter (1) im zugespanntem Zustand ohne Darstellung des Werkzeugs.

Die Überwurfmutter 4 wurde bereits soweit angezogen, dass die Spannzange 3 fast vollständig in den Futterkörper 2 eingetrieben ist .

Gut zu erkennen ist, wie die Spannzange und die Überwurfmutter dauerhaft miteinander verbunden sind, bei gleichzeitiger

Drehbarkeit relativ zueinander. Zwischen der Spannzange und der

Überwurfmutter, die hier beide jeweils eine Wälzkörperlauffläche in Gestalt einer in sie eingearbeiteten Rille aufweisen, die im konkreten Fall einen V-förmigen Querschnitt besitzt, sind eine Anzahl von Wälzkörpern 5 vorgesehen, die Formschluss zwischen der Überwurfmutter und der Spannzange herstellen.

Nähere Einzelheiten zeigt die Fig. 3, die eine

Ausschnittvergrößerung aus der Fig. 1 darstellt.

Die Wälzkörper drehen sich um ihre jeweils strichpunktiert

eingezeichnete Drehachse. Wie man sieht, treffen sich die lang gestrichelten Senkrechten auf diese Drehachsen im Inneren des Futterkörpers auf dessen Arbeitsdrehachse. Der durch Formschluss von der Überwurfmutter auf die Spannzange übertragene Kraftfluss findet in Pfeilrichtung entlang der besagten Senkrechten statt.

Die Wälzkörper und die sie aufnehmenden Rillen sind so gestaltet, dass sie die Überwurfmutter und die Spannzange mit geringem oder - aufgrund Übergangspassung oder leichter Vorspannung bereits in unbelastetem Zustand - eliminiertem Spiel aneinanderhalten, also zumindest eine Vorzentrierung dieser Bauteile relativ zueinander bewirken .

Im Übrigen leuchtet anhand der Figurendarstellung ein, dass sich eine weitere Verbesserung der Zentrierung einstellt, sobald die Wälzkörper beim Anziehen der Überwurfmutter zwischen ihr und der Spannzange abrollen. Bei einem Rollen „Stahl auf Stahl,

geschliffen" treten nur reibungsbedingte Seitenführungskräfte auf, die nicht zu verhindern vermögen, dass sich die Rollen in eine optimal zentrierte Position bewegen.

Mit der Bezugsziffer 8* ist in Fig. 3 ein Verschlusselement angedeutet. Dieses Verschlusselement liegt außerhalb des über die

Rollen gehenden Hauptkraftflusses zwischen der Überwurfmutter und der Spannzange. Das Verschlusselement könnte ein in

Umfangsrichtung umlaufender Ring sein, der nach dem Einsetzen der Wälzkörper aufgeklebt oder angeschweißt worden ist. Vorzugsweise hat das Verschlusselement nur eine begrenzte räumliche Erstreckung und verschließt dann eine Öffnung, die nur so groß ist, dass durch sie immer nur ein Wälzkörper nach dem anderen in den

„Laufkanal" aus den Rillen zwischen der Überwurfmutter und der Spannzange eingebracht werden kann - etwa durch eine Bewegung parallel zu der strichpunktierten Achslinie.

Das veranschaulicht sehr deutlich, was mit dem Begriff „dauerhaft miteinander verbunden" ausgesagt sein kann: Im normalen

Fertigungseinsatz, z. B. auf spanabhebenden Maschinen im

Produktionsbetrieb, wird die Verbindung zwischen der

Überwurfmutter und der Spannzange nicht gelöst. Sie wird

allenfalls dann gelöst, wenn das Lager defekt ist und instand gesetzt werden soll.

Sowohl die Spannzange 3 als auch die Spannzangenaufnahme im

Futterkörper 2 sind dabei konisch ausgebildet. Typischerweise schließt der Konuswinkel dabei einen Winkel von 0,1° bis 4°, vorzugsweise einen Winkel von 0,5° bis 3° mit der Drehachse 6 ein.

Der verbleibende Spalt zwischen der Stirnseite 11 des

Futterkörpers 2 auf der einen Seite und dem Kragen 7 der

Spannzange 3 und der Stirnseite 12 der Überwurfmutter 4 auf der anderen Seite zeigt verbessert die Dämpfungseigenschaften des Spannzangenfutters 1.

Als Kragen 7 ist jeder Bereich der Spannzange 3 zu sehen, der in radialer Richtung, d. h. quer zur Drehachse 6 vorspringt. Dabei weist der Kragen 7 eine Außenumfangsfläche 8 auf, die entweder direkt an die Überwurfmutter 4 angrenzt oder, wie die

Überwurfmutter 4, Vertiefungen aufweist, um die Wälzkörper 5 aufzunehmen . Durch ein weiteres Zuschrauben der Überwurfmutter 4 kann der

Kragen 7 der Spannzange bis zur Plananlage an der Stirnseite 11 des Futterkörpers 2 gebracht werden.

Das für diese Bewegung erforderliche Außengewinde 13 am

Futterkörper 2 sowie das Inngengewinde 14 der Überwurfmutter 4 sind dabei als Trapezgewinde ausgebildet.

Der Bereich zwischen dem Außengewinde 13 des Futterkörpers 2 und der Stirnseite 11 des Futterkörpers 2 ist als Passfläche 15 zwischen der Überwurfmutter 4 und dem Futterkörper 2 ausgebildet, wodurch die Überwurfmutter 4 während des Einsetzens präziser geführt wird, da ein Trapezgewinde nur eine verminderte

Zentrierwirkung entfaltet.

Damit die Spannzange 3 sich bei dieser Drehbewegung nicht mitdreht und/oder auch bei Belastung verdrehgesichert ist, weist der hintere Bereich einen Abschnitt mit polygonförmiger Außenkontur 9 auf, der in einen dazu komplementär ausgestalteten Abschnitt des Futterkörpers 2 eingreift.

Ebenfalls im hinteren Bereich befindet sich eine Aufnahme 10 für eine optionale Längeneinstellschraube, bei nicht eingesetzter Schraube kann die Aufnahme 10 auch dazu genutzt werden, Kühl- und/oder Schmiermittel, das durch die Durchgangsbohrung 17 eingeleitet wird, weiterzuleiten. Natürlich dient diese

Durchgangsbohrung 17 auch dazu, eine Längeneinstellschraube wenn nötig nachzuziehen, um ein Werkzeug optimal zu justieren.

Die Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Abbildung des

erfindungsgemäßen Spannzangenfutters 1.

Ebenso wie in Fig. 1 ist hier die Spannzange 3 durch Anziehen der

Überwurfmutter 4 in den Futterkörper 2 eingetrieben, wobei der

Kragen 7 die Spannzange 3 in radialer Richtung überragt. In dieser Ansicht wird besonders deutlich, dass eine erfindungsgemäße Bauweise mit geringem Konuswinkel einerseits und der dauerhaften, relativ zueinander drehbaren Verbindung von Spannzange 3 und

Überwurfmutter 4 andererseits im Wesentlichen kompakter ist als ein gewöhnliches ER-Spannzangenfutter und zugleich eine geringere Störkontur aufweist. Dieser Effekt kommt insbesondere beim

Einspannen großer Schaftdurchmesser zum Tragen.

Die Figuren 4 bis 10 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, für das auch isolierten Schutz beansprucht wird. Für dieses Ausführungsbeispiel gilt das bereits zuvor Gesagte mit allen seinen Optionen, sofern sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Unterschiede nicht ausdrücklich etwas anderes ergibt.

Die Figur 4 zeigt dieses Ausführungsbeispiel insgesamt gesehen. Die Spannzange und die Überwurfmutter sind auch hier in der zuvor beschriebenen Art und Weise durch Wälzkörper 5 miteinander verbunden. Gut zu sehen ist hier auch, wie diese Verbindung in Richtung der Längsachse L vor und hinter dem Bereich der Wälzkörper 5 nach außen abgedichtet wird, vorzugsweise durch eine Schnurdichtung, sowie anhand der Figur 5 zu sehen. Als Wälzkörper 5 können hier Kugeln zum Einsatz kommen oder aber auch Wälzkörper der zuvor beschriebenen, anderweitigen Art und Anordnung.

Die Spannzange 3 ist so in den Futterkörper 2 eingebaut, wie das zuvor beschrieben wurde. Durch Anziehen der Überwurfmutter wird sie tiefer in den Kegelsitz eingetrieben und dadurch geschlossen. Hierdurch wird sie in die Lage versetzt die nötige Pressung gegenüber dem in sie eingesetzten Werkzeugschaft aufzubringen.

Von dem bisherigen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dieses

Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Überwurfmutter mithilfe von

Wälzkörpern 23 auf einem Gewinde am Außenumfang des Futterkörpers 2 läuft, die jeweils durch einen Wälzkörperkäfig 18 in ihrer bestimmungsgemäßen, genauen Position gehalten werden. Dadurch wird verhindert, dass die einzelnen Kugeln 23 zu nah aneinander zu liegen kommen und dadurch zwischen den Kugeln 23 eine unerwünschte Reibung auftritt. Wie gut anhand der Figur 5 zu erkennen ist, ist die Überwurfmutter 4 in Richtung der Längsachse L gesehen vor und hinter den Kugeln bzw. Wälzkörpern nach außen abgedichtet, vorzugsweise durch eine Schnurdichtung, so, wie in dieser Figur dargestellt.

Die Rillen an der Überwurfmutter 4 und dem Futterkörper 2 sind so ausgestaltet, wie das die Figur 3 zeigt. Sie besitzen also jeweils eine Vertiefung 22, an der auch unter Last keine unmittelbare Flächenpressung zwischen der Kugeloberfläche und dem Rillengrund auftritt. Hier kann sich eventuell eingedrungene Fremdkörper oder Schmutz sammeln ohne eine zerstörerische Wirkung zu entfalten, wie sie auf träte wenn solche Partikel unter Last überrollt werden. Der am besten von der Figur 7 zeichnerisch illustrierte Wälzkörperkäfig 18 besteht hier aus einem Grundkörper 19, der die Gestalt eines Zylinders besitzt. Diese Zylinder besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist idealerweise im Bereich des überwiegenden Teils seiner Umfangsfläche dünnwandig. Er besitzt hier dann eine Wandstärke bzw. Dicke D von vorzugsweise weniger als 1 mm, vergleiche Figur 10. Besonders günstig ist es, wenn die D so gering ist, dass der Grundkörper letztendlich eine Art Folie bildet, mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm. Auf diese Art und Weise kann der Wälzkörperkäfig 18 seine Form im nötigen Maß ändern.

Um die einzelnen Wälzkörper dennoch sicher in ihrer Position zu halten ragen über den Grundkörper des Wälzkörperkäfigs 18 in radial auswärtiger und radial einwärtiger Richtung Blöcke 20 auf. Jede

Aufnahme 21 (vgl. Fig. 10, allerdings mit in die Aufnahme 21 eingesetztem Wälzkörper) des Wälzkörperkäfigs 18, die für einen

Wälzkörper vorgesehen ist, ist von mindestens zwei Blöcken 20 berandet. Die Blöcke 20 begrenzen den lichten Querschnitt der

Aufnahme 21 nach innen und nach außen so, dass ein Wälzkörper 23 in die Aufnahme 21 eingespreizt werden kann und dann dort dauerhaft verbleibt und nicht unbeabsichtigt aus dem Wälzkörperkäfig 18 herausfallen kann, vergleiche Figur 9. Jeder Block 20 hat in radialer Richtung eine Erstreckung, die vorzugsweise mindestens das 2,5-fache der Dicke D besitzt, die der Grundkörper des Wälzkörperkäfigs aufweist, vgl. Figur 8.

Durch den Einsatz des beschriebenen Wälzkörperkäfigs 18 lässt sich die Wälzkörperdichte erheblich steigern. Vorzugsweise kommen mindestens 40, besser mindestens 60 Wälzkörper 23 zum Einsatz.

Vorzugsweise ist jeder Aufnahme 21, in Drehrichtung gesehen, ein Block 20 vor dem Wälzkörper 23 zugeordnet und ein Block 20 hinter dem Wälzkörper 23. Die beiden Blöcke liegen sich an der Aufnahme 21 diametral gegenüber. Die Blöcke 20 stehen in radialer Richtung natürlich nicht über die Wälzkörper 23 hinaus.

Wie man gut erkennen kann sind die Aufnahmen 21 eine nach der anderen auf mindestens einer Schraubenlinie positioniert. Idealerweise ist der Wälzkörperkäfig 18 auf diese Art und Weise entlang einer Schraubenlinie mit Wälzkörpern 23 bestückt, die mindestens dreimal um seinen Außenumfang umläuft.

Der Wälzkörperkäfig 18 entfaltet bei diesem Ausführungsbeispiel einen ganz entscheidenden Vorteil. Beim Öffnen und Schließen der

Überwurfmutter 4 können nämlich die Wälzkörper 23 über das Ende der für ihre Aufnahme vorgesehenen Rille im Futterkörper 2 und/oder in der Überwurfmutter 4 hinaus bewegt werden, in einen Bereich, wo sie den Kontakt mit dem Futterkörper bzw. der Überwurfmutter bzw. deren

Rille verlieren, vergleiche den mit dem Buchstaben K bezeichneten

Bereich in Figur 4. Dennoch behalten die Kugeln eine definierte

Position bei und werden von allein wieder in beide der ihnen zugeordneten Rillen eingefädelt, wenn die Überwurfmutter 4 wieder in

Schließrichtung oder in Öffnungsrichtung gedreht wird. Aufgrund dessen sind bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Blöcke 20 von

Bedeutung, mit denen die Wälzkörper 23 sicher gehalten werden, in ihrer Position und nicht nur auf Abstand voneinander, wie das bei einem normalen Wälzkörperkäfig der Fall wäre. Angemerkt sei, dass als Wälzkörper 23 bevorzugt Kugeln zum Einsatz kommen.

Bezugszeichenliste

(1) Spannzangenfutter

(2) Futterkörper

(3) Spannzange

(4) Überwurfmutter

(5) Wälzkörper

(6) Drehachse

(7) Kragen Spannzange

(8) Außenumfangsfläche Kragen

(8*) Verschlusselement zum Verschließen der Montageöffnung der Wälzkörper

(9) polygonförmige Außenkontur

(10) Aufnahme Längeneinstellschraube

(11) Stirnseite Futterkörper

(12) Stirnseite Überwurfmutter

(13) Gewinde Futterkörper

(14) Gewinde Überwurfmutter

(15) Passfläche

(16) Konuswinkel

(17) Durchgangsbohrung

(18) Wälzkörperkäfig

(19) Grundkörper

(20) Block

(21) Aufnahme für einen Wälzkörper

(22) Vertiefung

(23) Wälzkörper zwischen Futterkörper und Überwurfmutter (L) Längsachse

(K) Bereich in dem Wälzkörper beim Öffnen oder Schließen des Spannfutters zumindest einseitig den Kontakt mit der sie führenden Rille verlieren

Claims

Patentansprüche

Spannzangenfutter (1) zum Einspannen eines vorzugsweise zylindrischen Werkzeugschafts mit einem Futterkörper (2), einer Spannzange (3) und einer Überwurfmutter (4), die derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Spannzange (3) durch Anziehen der Überwurfmutter (4) so in den Futterkörper

(2) eingetrieben werden kann, dass sie den Werkzeugschaft

arbeitsbereit in dem Spannzangenfutter (1) festsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) und die Überwurfmutter (4) dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind.

Spannzangenfutter (1) vorzugsweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange

(3) und die Überwurfmutter

(4) über Wälzkörper (5) mit vorzugsweise tonnenförmiger, kegeliger oder zylindrischer Gestalt drehbar aneinander gelagert sind, die jeweils an der Spannzange (3) und an der Überwurfmutter (4) abrollen.

Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannzangenfutter (1) einen Satz Wälzköper (5) in V- Anordnung trägt, dessen Wälzkörper (5) so angeordnet sind, dass sich die Senkrechten auf die Drehachsen der Wälzkörper

(5) erst im Inneren des Futterkörpers (2) auf dessen

Längsachse schneiden.

Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannzangenfutter (1) einen zweiten Satz Wälzkörper (5) in V-Anordnung trägt, dessen Wälzkörper (5) so angeordnet sind, dass sich die Senkrechten auf die Drehachsen der

Wälzkörper (5) erst außerhalb des Futterkörpers (2) auf dessen Längsachse schneiden.

5. Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wälzkörper (5) ein Wälzlager gebildet wird, mit dessen Hilfe die mit einem

Werkzeugschaft bestückte Spannzange (3) durch Auf- und

Zuschrauben der Überwurfmutter (4) in den Futterkörper (2) hineingepresst und auch wieder aus ihm herausgezogen werden kann .

6. Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) so angeordnet sind, dass sich die Spannzange (3) beim Anziehen der

Überwurfmutter (4) selbsttätig in der Überwurfmutter (4) zentriert .

7. Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (5) ohne

Lagerkäfig zwischen der Spannzange (3) und der Überwurfmutter (4) eingebaut sind.

8. Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) einen radial über den Futterkörper (2) vorspringenden Kragen (7) aufweist und der Kragen (7) an seiner Außenumfangsfläche eine

vorzugsweise als in ihn eingegrabene Rille ausgeführte

Laufbahn trägt.

9. Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) in dem

Bereich, in dem an ihr die Laufbahn für die Wälzkörper (5) ausgebildet ist, nicht geschlitzt ist.

10. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) gegenüber dem

Futterkörper (2) formschlüssig verdrehgesichert ist.

11. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 10, dadurch

gekennzeichnet, dass zumindest ein eine Verdrehsicherung verwirklichender Abschnitt eine unrunde und/oder

polygonförmige Außenkontur (9) oder eine Sperrnut oder einen Sperrvorsprung aufweist und der Futterkörper (2) komplementär dazu ausgestaltet ist.

12. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter (4) eine der Außenseite der Überwurfmutter (4) her zugängliche

Montageöffnung (8*) zum Einführen der Wälzkörper (5) zwischen die Überwurfmutter (4) und die Spannzange (3) aufweist.

13. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 12, dadurch

gekennzeichnet, dass die vorzugsweise nur für das Einführen einzelner Wälzkörper (5) nacheinander erlaubende

Montageöffnung (8*) durch eine Schraube, einen

Einpressverschluss oder einen eingeklebten oder thermisch befestigten Verschluss, vorzugsweise jeweils in Gestalt eines Stifts, verschlossen ist.

14. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) an ihrem der Überwurfmutter (4) abgewandten Ende eine Aufnahme (10) für eine Längeneinstellschraube aufweist.

15. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) einen Kragen (7) besitzt, der in zugespanntem Zustand plan an der

Stirnseite (11) des Futterkörpers (2) anliegt und/oder die Überwurfmutter (4) eine innenseitige Stirnseite (12) besitzt, die in gespanntem Zustand plan an der Stirnseite (11) des Futterkörper (2) anliegt.

16. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwurfmutter (4) mittels eines mehrgängigen Gewindes (13, 14) und/oder eines als

Trapezgewinde ausgeführten Gewindes (13, 14) mit dem

Futterkörper (2) verschraubt werden kann.

17. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass Wälzkörper (23) in einem Wälzkörperkäfig (18) gehalten sind, der zwischen der Außenumfangsfläche des Futterkörpers (2) und der Innenumfangsfläche der Überwurfmutter (4)

angeordnet ist.

18. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet dass der Wälzkörperkäfig (18) ein Zylinderring ist, der entlang mindestens einer Gewindelinie hintereinander

angeordnet Aufnahmen (21) für jeweils einen Wälzkörper (23) aufweist .

19. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch

gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (18) an zwei sich gegenüberliegenden Seiten eine Aufnahme (21) für einen

Wälzkörper (23) Blöcke (20) aufweist die in radialer Richtung gegenüber dem Grundteil des Wälzkörperkäfigs (18) auf Fragen und eine Begrenzung bilden durch die hindurch ein Wälzkörper (23) in eine Aufnahme (21) des Wälzkörperkäfigs (18)

eingespreizt werden kann.

20. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet dass jeder Aufnahme (21) ein Paar Blöcke (20) zugeordnet ist, von denen einer in Drehrichtung gesehen hinter dem Wälzkörper (23) angeordnet ist und ein anderer in Drehrichtung vor dem Wälzkörper (23) angeordnet ist.

21. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörperkäfig (18) entlang einer Schraubenlinie mit Wälzkörpern (23) bestückt ist, die mindestens dreimal um seinen Außenumfang umläuft.

22. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (19) des Wälzkörperkäfigs (18) dünnwandig ist und eine Dicke (D) von nicht mehr als 2 mm und vorzugsweise von nicht mehr als 1 mm aufweist.

23. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Wälzkörperkäfig (18) aus Kunststoff besteht.

24. Spannzangenfutter (1) mit einem Trapezgewinde nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Gewindeflanken zur Werkzeugachse einen Winkel von annähernd 90° bildet.

25. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (2) an seinem Außenumfang zwischen seiner Stirnseite (11) und einem

Außengewinde zum Aufschrauben der Überwurfmutter (4) ein

Dämpfungselement aufweist, das den Futterkörper (2) an seinem Außenumfang ringförmig umschließt.

26. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (2) an seiner der Überwurfmutter (4) zugewandten Stirnseite (11) ein

Dämpfungselement aufweist.

27. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (2) an seinem

Außenumfang eine Passfläche (15) aufweist, die mit einer entsprechenden gegen-Passfläche an der Innenseite der

Überwurfmutter (4) interagiert und die Überwurfmutter (4) so formschlüssig gegenüber dem Futterkörper (2) zentriert.

28. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Außendurchmesser des Futterkörpers (2) im Bereich zwischen seinem Außengewinde (13) zum Aufschrauben der Überwurfmutter (4) und seiner der

Überwurfmutter (4) zugewandten Stirnseite (11) zur besagten Stirnseite hin verjüngt.

29. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 28, dadurch

gekennzeichnet, dass der Innenumfang der Überwurfmutter (4) komplementär an die Verjüngung des Futterkörpers (2) angepasst ist, vorzugsweise so, dass der Futterkörper (2) bei

vollständig angezogener Überwurfmutter (4) die Überwurfmutter (4) zentriert.

30. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) und/oder die Überwurfmutter (4) und/oder der Futterkörper (2), vorzugsweise zumindest in dem Bereich, in dem sie formschlüssig miteinander in Kontakt treten, zur Verbesserung der mechanischen

Eigenschaften, insbesondere elektrisch nicht leitend

beschichtet sind, insbesondere mit einer

Formgedächtnislegierung und/oder einer Gleitbeschichtung und/oder einer Verschleißschutzbeschichtung, wobei die

Beschichtung des Futterkörpers (2) und/oder der Spannzange (3) und/oder der Überwurfmutter (4) unterschiedlich sein kann und insbesondere die Spannzange (3) und/oder die Überwurfmutter (4) mehrere unterschiedlich beschichtete Bereiche aufweisen können, nämlich eine Beschichtung in dem Bereich, in dem die Überwurfmutter (4) und die Spannzange (3) miteinander in

Aktion treten, und eine andere Beschichtung in dem Bereich, in dem die Spannzange (3) mit dem Futterkörper (2) in Interaktion tritt, bzw. eine andere Beschichtung in dem Bereich, in dem die Überwurfmutter (4) mit der Spannzange (3) in Interaktion tritt, oder eine andere Beschichtung in dem Bereich, in denen jeweils eine Lauffläche für die Wälzkörper ausgebildet ist.

31. Spannzangenfutter (1) nach Anspruch 30, dadurch

gekennzeichnet, dass der Außenbereich des Spannzangen- Abschnitts und/oder der Innenbereich des Werkzeughalters mit einer elektrisch nicht leitenden Beschichtung versehen ist.

32. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) mindestens zwei verschiedene Arten von Schlitzen aufweist, insbesondere solche, die sich in Bezug auf ihre Länge in Richtung parallel zur Längsachse der Spannzange (3) unterscheiden.

33. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) eine

formschlüssige Auszugssicherung aufweist, über die sie mit einer komplementären Auszugssicherung am Werkzeugschaft interagieren kann und dadurch eine Auszugssicherung für das Werkzeug bildet.

34. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Konusfläche, über die die Spannzange (3) vom Futterkörper (2) zusammengepresst wird, einen Konuswinkel (16) von 0,5° bis 4°, bevorzugt von 1° bis 3° aufweist.

35. Spannzangenfutter (1) nach dem vorhergehenden Anspruch,

dadurch gekennzeichnet, dass der Futterkörper (2) eine

Spannzangenaufnahme mit einem Innenkonus aufweist, dessen Kegelwinkel kleiner oder gleich dem Außenkonus der Spannzange (3) ist.

36. Spannzangenfutter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangen-Aufnahme des Futterkörpers (2) mindestens eine Nut aufweist, die es ermöglicht, durch den Werkzeughalter hindurch Kühl- und/oder Schmiermittel in den Arbeitsbereich des Werkzeugs auszugeben.

37. Arbeitseinheit für eine insbesondere spanabhebend arbeitende Werkzeugmaschine, bestehend aus einem Spannzangenfutter (1), in das ein Werkzeug mit einem vorzugsweise zylindrischen

Werkzeugschaft eingespannt ist, wobei das Spannzangenfutter (1) einen Futterkörper (2), eine Spannzange (3) und eine

Überwurfmutter (4) umfasst, die derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Spannzange (3) durch Anziehen der

Überwurfmutter (4) so in den Futterkörper (2) eingetrieben ist, dass sie den Werkzeugschaft arbeitsbereit in dem

Spannzangenfutter (1) festsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (3) und die Überwurfmutter (4) dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind .

38. Arbeitseinheit nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 36 ausgebildet ist.

39. Spannzangeneinheit für ein Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36, bestehend aus einer Spannzange (3) und einer Überwurfmutter (4), die dauerhaft miteinander und zugleich relativ zueinander drehbar verbunden sind.

40. Spannzangeneinheit nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangeneinheit weitere auf die Spannzange (3) und/oder Überwurfmutter (4) bezogene Merkmale aus den

Ansprüchen 2 bis 39 aufweist.

41. Spannzangeneinheit für eine Spannzangenfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die

Außenkontur über die gesamte Länge hinweg unrund und/oder polygonförmig ausgebildet ist, wobei die Spannzangeneinheit verschiedene Abschnitte mit unterschiedlich ausgebildeten Polygonen aufweisen kann.

Werkzeugspannsystem, umfassend ein Spannzangenfutter (1) gem. einem der Ansprüche 1 bis 26 und mindestens zwei

Spannzangeneinheiten gem. Anspruch 39 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzangeneinheiten Spannzangen (3) aufweisen, deren Werkzeugeinspannbereiche unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen.