EP4457044A1 - Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number
EP4457044A1
EP4457044A1 EP20823742.0A EP20823742A EP4457044A1 EP 4457044 A1 EP4457044 A1 EP 4457044A1 EP 20823742 A EP20823742 A EP 20823742A EP 4457044 A1 EP4457044 A1 EP 4457044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
expansion sleeve
expansion
pressure chamber
friction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20823742.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Retzbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Klaus Raiser & Co Kg GmbH
Original Assignee
Klaus Reiser & Co Kg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=68732733&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP4457044(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Klaus Reiser & Co Kg GmbH filed Critical Klaus Reiser & Co Kg GmbH
Publication of EP4457044A1 publication Critical patent/EP4457044A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/305—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck the gripping means is a deformable sleeve
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/24—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2240/00—Details of connections of tools or workpieces
    • B23B2240/16—Welded connections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/227—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded with ferrous layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/20—Tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Definitions

  • the present invention relates to an expansion clamping device with a base body which defines a longitudinal axis and a bushing which is inserted into the base body to form at least one pressure chamber or which surrounds it, the pressure chamber being able to be acted upon by a hydraulic medium, to achieve a tension effect.
  • the invention also relates to a method for producing an expansion clamping device with a base body and a bushing which is inserted into the base body to form a closed pressure chamber.
  • the invention relates to a method for producing an expansion clamping device with a base body and a sleeve which surrounds the base body to form a closed pressure chamber.
  • Expansion clamping devices of this type are known in various forms of execution and are primarily used to fix a tool shaft, such as a drill or milling cutter shaft, in the work spindle of a corresponding machine tool.
  • EP 2 347 842 A2 describes an expansion clamping device of the type mentioned at the outset, in which the base body and an elastically deformable one Bushes are fixed to one another by means of a soldered connection.
  • a base body and / or a sleeve made of a low-alloy heat-treatable steel and a soldering material whose melting temperature is above the hardening temperature of the heat-treated steel are provided.
  • the soldered connection between the base body and the expansion sleeve is made by a Hochtem peraturlöt compiler, in which the sleeve is positioned on the base body and the arrangement is heated in a high-temperature furnace together with the required solder, which is housed in the grooves provided in the desired connection areas in order to melt the soldering material and to materially connect the bushing and the base body to one another.
  • the object is achieved according to the invention by an expansion clamping device of the type mentioned, in which the bushing is firmly bonded to the base body at the front axial end area of the pressure chamber and / or at the rear axial end area of the pressure chamber via a friction weld.
  • the invention is thus based on the idea of connecting the sleeve / expansion sleeve to the base body via a friction-welded connection.
  • One advantage of the friction-welded connection is its strength, which can be greater than the strength of the materials of the base body and the expansion sleeve. Since no material has to be introduced into the gap between the base body and the expansion sleeve, a friction weld connection can be produced with relatively little effort.
  • connection points between the base body and the expansion sleeve can be made much simpler in the case of a friction-welded connection than in the case of a soldered connection.
  • more material combinations can be connected to one another via a friction-welded connection than with a soldered connection.
  • the base body and bushing are connected via a friction weld, the use of steel materials with high strength and hardness is possible, since less heat is introduced into the base body and the bushing in comparison with a soldered connection, thus preventing temperature-related damage to the materials .
  • the pressure chamber In its front and / or rear axial end region adjacent to a friction weld connection, the pressure chamber preferably receives a weld bead generated during the creation of the friction weld connection and is here in particular widened in the radial direction compared to a central region of the pressure chamber in the axial direction.
  • the bushing is inserted into or surrounds the base body to form a single pressure chamber extending annularly around the longitudinal axis and is firmly fixed at its front and / or rear end portion to the base body via a friction-welded connection.
  • a friction-welded connection extending annularly around the longitudinal axis and is firmly fixed at its front and / or rear end portion to the base body via a friction-welded connection.
  • only one pressure chamber is provided, which extends almost over the entire length of the sleeve and is limited and sealed at at least one of its end sections by the friction-welded connection.
  • the pressure chamber can be sealed off by a sealing means, for example by an O-ring.
  • the pressure chamber can be delimited at both of its end sections by a friction-welded connection, as a result of which a particularly reliable sealing of the pressure chamber is achieved.
  • the sleeve is inserted into the base body or surrounds it, forming two pressure chambers located axially one behind the other.
  • the two pressure chambers located axially one behind the other enable improved clamping of a workpiece and more precise axial alignment of the workpiece to be clamped.
  • the bushing is fixed axially between the pressure chambers by means of a friction-welded connection on the base body in a materially bonded manner. The two pressure chambers are thus sealed against one another via a friction weld.
  • the front end of the front and the rear end of the rear pressure chamber can through Sealing means, for example by O-rings or soldered connections, be sealed off.
  • the bushing can be firmly fixed to the base body via a friction-welded connection at the rear axial end area of the rear pressure chamber and / or at the front axial end area of the front pressure chamber.
  • the bushing can be firmly fixed to the base body at both of its axial end sections via a friction welded connection, while the area between the two pressure chambers can be sealed by a sealing means, for example by an O-ring. In this way, the delimited via Reibsch spaver connections end portions of the expansion sleeve are sealed in a particularly reliable manner.
  • the sleeve can also be inserted into the base body or surround it, forming more than two pressure chambers.
  • the or each friction weld is produced by sliding friction welding and / or the one or each friction weld is produced by a rotation welding process.
  • the at least one connection between the base body and the bushing can be established in a particularly simple manner. While two components are usually friction-welded to one another at the end are welded, is understood by sliding friction welding a friction welding process in which two components, one of which is cylindrical and another is designed as a hollow cylinder, on egg ner radially outer peripheral surface of the cylindrical component and a corresponding radially inner peripheral surface of the hollow cylindrical component and be connected to each other.
  • the circumferential surfaces corresponding to one another can be conical in order to be able to apply a frictional force.
  • at least the bushing is heat-treated, in particular a hardened and / or tempered and / or nitrided one.
  • the surface of the bushing in particular its inner surface, can be hardened.
  • the base body and the bushing connected to it are nitrided and, in particular, gas nitrided, the nitriding process being carried out after fixing via the friction-welded connection.
  • the nitriding process is preferably carried out at a temperature of 500 to 600 ° C., in particular at 550 ° C. for a period of 6 to 10 hours, in particular 7 to 9 hours.
  • the basic structure is tempered and a high surface hardness of 650 - 750 HV1 (Vickers hardness) is achieved with appropriate corrosion protection.
  • the sleeve has an unalloyed steel and / or a low-alloy steel and / or a high-alloy steel and / or a case-hardening steel, in particular a 20MnCrS5 case-hardening steel, and / or a ceramic material, or consists of it.
  • a 20MnCrS5 case-hardening steel is inexpensive and can be machined with little effort. As a result, the wear and tear of the cutting tools used to machine the expansion sleeve is manageable.
  • the bushing is designed as an expansion bushing, which is elastically deformed when the pressure chamber is applied in order to achieve a clamping effect.
  • the elastic sleeve can be inserted into the base body, in which case the inner surface of the sleeve then forms a clamping surface.
  • the expansion clamping device is designed as an expansion chuck, the clamping surface of which can accommodate a tool and fix it in a non-positive manner.
  • the surface coating protects the clamping surface against corrosion and / or wear, so that it has an extended service life
  • the sleeve can surround the base body, the outer surface of the sleeve forming a clamping surface.
  • the Dehnspan n driving is designed as a mandrel, via which a component, in particular a special tool, can be clamped radially from the inside.
  • an axially front end of the base body is designed as an expansion sleeve and the sleeve is pushed axially onto the expansion sleeve, at least one pressure chamber being formed between the sleeve and the expansion sleeve, the inner surface of the expansion sleeve forming a clamping surface and the expansion sleeve is elastically deformed when the pressure chamber is acted upon by a hydraulic medium in order to achieve a clamping effect.
  • the Dehnspannein direction is designed as an expansion chuck, the expansion sleeve being an integral part of the base body.
  • the clamping surface is preferably provided with a surface coating, it being possible for this to be applied in particular by oxidation or by manganese phosphating.
  • the corrosion resistance and the wear resistance of the clamping surface can be improved.
  • the Clamping surface can be blued or oxidized, which results in a quasi black-blue surface.
  • the expansion clamping device produced in this way can then be finished, whereby it loses its hardness due to the material removal, which, according to tests carried out, is around 550 - 650 HV1.
  • the clamping surface can be coated with manganese phosphating. This is a purely chemical process.
  • the expansion clamping device can expediently have clamping means which are designed to optionally bring about a pressure increase in the hydraulic medium, the clamping means being operatively connected to the pressure chamber via a hydraulic medium supply channel.
  • the hydraulic medium located in the pressure chamber can thus be subjected to pressure in a simple manner, so that the expansion sleeve is deformed radially inwards or outwards and thus a tool shank can be non-positively fixed with little effort.
  • an object of the invention to specify a method for producing an expansion clamping device.
  • This object is achieved by a method for producing an expansion chuck designed as an expansion chuck with a base body that defines a longitudinal axis, and a sleeve designed as an elastic expansion sleeve, which is inserted into the base body to form at least one closed pressure chamber and a central receptacle of cylindrical basic shape defined with a clamping surface into which a component to be clamped can be pushed from the front of the expansion clamping device, having the following steps: a) providing a base body which has a central axial bore open to the front end face of the base body, and a Nes Dehnbüchsenwerk GmbHs, which has a retractable in the central Axialboh tion of the base body Dehnbüchsschaft cylindrical basic shape, wherein in the outer surface of the Dehn bushing shaft and / or in the central axial bore-defining inner surface of the base body to form the at least one pressure chamber
  • the base body and the expansion sleeve workpiece are first axially aligned with one another, for which purpose the base body and the expansion sleeve workpiece are firmly clamped in a friction welding machine can be.
  • the expansion sleeve workpiece is pushed into the base body by an axial adjustment movement until the base body and the expansion sleeve workpiece are brought into contact on at least two mutually correlating, in particular circumferential, stop surfaces.
  • the base body and the sleeve are set in relative rotation to one another.
  • the relative rotation of the base body and the expansion sleeve workpiece is braked, with the expansion sleeve workpiece and the base body optionally being pressed further against one another, so that the base body and / or the expansion sleeve workpiece are upset and a weld bead is formed arises.
  • the expansion sleeve workpiece and the base body are clamped in the friction welding machine during the entire friction welding process, an exact axial alignment of the expansion sleeve with respect to the base body can be guaranteed.
  • Residues of cooling lubricants or anti-corrosion oils generally have no effect on the quality of a friction-welded connection, so that the expansion sleeve workpiece and the base body do not have to be subjected to a cleaning process before an expansion clamping device is produced from them using the specified process.
  • the bushing can be fixed to the base body with a material fit via the friction-welded connection with little effort and the resulting pressure chamber can be reliably sealed.
  • the welding process according to the procedure can be fully automated and integrated into a production line.
  • the friction-welded connection has a high level of strength which, due to its simple design, is subject to less fluctuations than other connection forms known from the prior art, for example a soldered connection
  • the expansion sleeve workpiece can preferably be pressed further into the base body after the relative movement has ended. As a result, a permanent friction-welded connection can be achieved, the weld bead of which can be completely accommodated in the adjacent axial end region of the pressure chamber.
  • the expansion sleeve shaft can be inserted into the base body in steps a) to d) to form a single pressure chamber extending in a ring around the longitudinal axis, and the expansion sleeve shaft is fabricated at its front and / or rear end portion on the base body via a friction weld be firmly fixed.
  • an expansion chuck is produced with only one annular circumferential pressure chamber, which is delimited and sealed on at least one of its end sections by the friction-welded connection.
  • the pressure chamber can be sealed by a sealing means, for example by an O-ring.
  • the pressure chamber can be delimited and sealed at its two end sections by a friction-welded connection in each case, as a result of which a particularly reliable sealing of the pressure chamber can take place.
  • the expansion sleeve shaft can be inserted into the base body in steps a) to d) to form two axially one behind the other, ring-shaped pressure chambers extending around the longitudinal axis and firmly fixed to the base body via a friction-welded connection.
  • step c) the respective mutually corresponding stop surfaces of the base body and the expansion sleeve workpiece are formed on the front axial end area of the front pressure chamber and / or on the rear axial end area of the rear pressure chamber.
  • the respective stop surfaces corresponding to one another can be formed on the front axial end area of the front pressure chamber and on the rear axial end area of the rear pressure chamber, so that the expansion sleeve workpiece can be firmly fixed to the base body. Since the adjacent axial end area of the pressure chamber or the adjacent axial end areas of the pressure chambers are both delimited and sealed via a friction weld, this adjacent end area or these adjacent end areas is particularly reliably sealed.
  • the area between the two pressure chambers can be sealed by a sealing means, for example by an O-ring.
  • step c) only two mutually corresponding stop surfaces of the base body and the expansion sleeve work piece are formed axially between the two pressure chambers and the expansion sleeve tool is fixed to this materially on the base body.
  • the or each friction weld connection can expediently be produced by sliding friction welding, so that the at least one friction weld connection between the base body and the expansion sleeve can thereby be produced in a particularly simple manner.
  • a section of the expansion sleeve workpiece protruding from the front end face of the base body is cut off (step e)).
  • a solid expansion sleeve is provided and a receptacle is made in this after step e).
  • an expansion sleeve shank made available and made of solid material can be provided with a receptacle, in particular a receptacle with a circular cylindrical cross-section.
  • the expansion sleeve provided can be made hollow, the expansion sleeve being supported on the inside during steps b) to d) and / or after step e) the receptacle is made on the expansion sleeve made from the expansion sleeve.
  • the hollow trained The expansion sleeve shaft can be supported during process steps b) to d) in order to protect it from deformation as a result of the forces applied during friction welding or other damage.
  • a receptacle can be produced and / or expanded in the hollow expansion sleeve shaft.
  • the expansion sleeve workpiece with the existing receptacle can be heat-treated, in particular case-hardened and / or tempered and / or nitrided. As a result, its surface hardness and corrosion resistance can be improved.
  • the expansion sleeve shaft can advantageously have or consist of an unalloyed steel and / or a low-alloy steel and / or a high-alloy steel and / or a case-hardening steel, in particular 20MnCrS5 case-hardening steel, and / or a ceramic material.
  • a 20MnCrS5 case-hardening steel is relatively inexpensive and can be machined with little effort and with manageable wear and tear using the cutting tools used for this purpose.
  • the clamping surface can preferably be provided with a surface coating, in particular the surface coating can be applied by oxidation or by manganese phosphating. As a result, the corrosion resistance and wear resistance of the clamping surface and their coefficients of friction can be improved.
  • an expansion clamping device designed as a mandrel with a base body which defines a longitudinal axis and an expansion sleeve which surrounds the base body to form at least one closed pressure chamber and defines a clamping surface on its outer surface.
  • the base body and the expansion sleeve workpiece are first axially aligned with one another, for which purpose the base body and the expansion sleeve workpiece can be firmly clamped in a friction welding machine.
  • the expansion sleeve workpiece is pushed onto the base body by an axial adjustment movement.
  • the expansion sleeve workpiece can be pushed onto the base body until the base body and the expansion sleeve workpiece are brought into contact at at least two mutually correlating, in particular circumferential, stop surfaces.
  • the base body and the expansion sleeve workpiece are set in rotation with respect to one another.
  • the expansion sleeve workpiece and the base body are pressed against one another, in particular by an axial force, on the correlating stop surfaces.
  • the materials of the base body and the expansion sleeve workpiece are heated on the stop surfaces and heat is introduced into the base body and the expansion sleeve workpiece.
  • the relative rotation of the base body and the expansion sleeve workpiece is braked, with the expansion sleeve workpiece and the base body optionally being pressed against each other, so that the base body and / or the expansion sleeve workpiece are compressed to form a weld bead and a material bond is created . Because the expansion sleeve workpiece and the base body are clamped during the entire friction welding process, an exact axial alignment of the expansion sleeve with respect to the base body can be ensured.
  • Residues of cooling lubricants or anti-corrosion oils generally have no effect on the quality of a friction-welded connection, so that the expansion sleeve workpiece and the base body do not have to be subjected to a cleaning process before they are used to produce an expansion clamping device using the specified process.
  • the bushing can be fixed to the base body with a material fit via the friction-welded connection with little effort, and the resulting pressure chamber can be reliably sealed.
  • the welding process according to the procedure can be fully automated and integrated into a production line.
  • the friction-welded connection has a high level of strength which, due to its simple design, is subject to less fluctuations than other forms of connection from the prior art, for example a soldered connection.
  • the expansion sleeve workpiece is preferably pressed further onto the base body after the relative movement has ended.
  • a permanent friction-welded connection can be achieved, the weld bead of which can be completely accommodated in the adjacent axial end region of the pressure chamber.
  • the expansion sleeve work piece is fixed in steps aa) to dd) at its front and / or rear end section by means of a friction-welded connection on the base body so that the expansion sleeve workpiece forms a single, ring-shaped extension around the longitudinal axis Surrounds pressure chamber.
  • a clamping Made mandrel with only one annular circumferential pressure chamber which extends over almost the entire length of the expansion sleeve, and is limited at least one of its end sections by a friction weld.
  • the pressure chamber can be sealed off by a sealing means, for example by an O-ring.
  • the pressure chamber can be delimited and sealed at both of its end sections by a friction-welded connection, which results in a particularly reliable sealing of the pressure chamber
  • the expansion sleeve workpiece is firmly bonded to the base body via a friction-welded connection, the expansion sleeve workpiece surrounding the base body to form two axially one behind the other, annularly extending pressure chambers around the longitudinal axis.
  • a mandrel can be produced with two pressure chambers located axially one behind the other, which enables improved gripping and more precise axial alignment of the workpiece to be clamped.
  • the expansion sleeve workpiece is fixed axially between the pressure chambers in a materially bonded manner on the base body.
  • the respective mutually corresponding stop surfaces of the base body and of the expansion sleeve workpiece can preferably be formed on the front axial end region of the front pressure chamber and / or on the rear axial end region of the rear pressure chamber.
  • the respective mutually corresponding stop surfaces can be formed on the front axial end region of the front pressure chamber and on the rear axial end region of the rear pressure chamber so that the expansion sleeve workpiece is firmly fixed to the base body.
  • the front end area of the front pressure chamber and the rear end area of the rear pressure chamber can be delimited and sealed in a FITS reliable manner.
  • the area between the two pressure chambers can be sealed by a sealing means, for example by an O-ring.
  • step cc) only two mutually corresponding stop surfaces of the base body and the Dehnbüch senwerk Anlagens are formed in the area between the two pressure chambers and the base body and the expansion sleeve tool are firmly fixed to these.
  • the expansion sleeve workpiece is fixed to the base body via a single friction welding connection located axially between the pressure chambers.
  • the area between the two pressure chambers is sealed in a particularly reliable manner by the friction weld, while the front end of the front and the rear end of the rear pressure chamber can be sealed by sealing means, for example O-rings.
  • the or each friction weld connection can expediently be produced by sliding friction welding.
  • the at least one connection between the base body and the expansion sleeve can be made in a particularly simple manner.
  • a section of the expansion sleeve workpiece protruding beyond the front face of the base body is cut off (step ee)).
  • step ee a section of the expansion sleeve workpiece protruding beyond the front face of the base body is cut off.
  • step ee at least part of the outer jacket surface of the expansion sleeve fixed to the base body is machined, where in particular a welding bead generated when creating the friction weld is removed and / or a clamping surface is produced.
  • the expansion sleeve workpiece with the existing clamping surface can be heat-treated, in particular case hardened and / or tempered and / or nitrided. As a result, its surface hardness and corrosion resistance and in particular the surface hardness and corrosion resistance of the clamping surface can be improved.
  • the expansion sleeve workpiece can preferably have or consist of an unalloyed steel and / or a low-alloy steel and / or a high-alloy steel and / or a ceramic material and / or a case-hardened steel, in particular a 20MnCrS5 case-hardened steel.
  • This is inexpensive and can be machined with little effort and manageable wear of the cutting tools used for this purpose.
  • the section of the expansion sleeve workpiece protruding over the front face of the base body and the production of the clamping surface can be carried out with little effort and with manageable wear of the cutting tools.
  • the clamping surface can expediently be provided with a surface coating.
  • the surface coating can be applied by oxidizing or by manganese phosphating. be brought.
  • the corrosion resistance and wear resistance of the clamping surface can be improved and their coefficients of friction can be improved.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of an expansion clamping device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of an axial end region of the pressure chamber from FIG. 1 formed between the base body and the liner;
  • FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the other axial end region of the pressure chamber from FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a further longitudinal sectional view of the expansion clamping device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a longitudinal sectional view of a second embodiment of an expansion clamping device according to the present invention
  • FIG. 6 shows a longitudinal sectional view of a base body for producing the expansion clamping device from FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a longitudinal sectional view of an expansion sleeve workpiece for producing the expansion clamping device from FIG. 1;
  • FIG. 8 is a side view of the expansion sleeve workpiece from FIG. 7;
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of the base body from FIG. 6 and of the expansion sleeve workpiece from FIG. 7 pushed into an axial bore of the base body
  • FIG. 10 shows a longitudinal sectional view of an expansion clamping device designed as an expansion chuck according to a further embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 shows a longitudinal sectional view of the base body of the expansion tensioning device from FIG. 10.
  • FIG. 12 shows in longitudinal section a bushing of the expansion clamping device from FIG. 10.
  • an embodiment of an expansion chuck designed as an expansion chuck 1 according to the present invention is Darge.
  • the expansion chuck 1 is designed as a hollow shank taper tool holder (HSK) and comprises a base body 2 made of 20MnCrS5 case-hardening steel, which has a fastening cone 3 in a known manner on its left-hand end area for clamping to a rotationally driven work spindle of a machine tool.
  • a axial bore 4 is provided, into which a bush 5 is inserted.
  • the sleeve 5 forms a receptacle 6 into which a cylindrical shaft of a work tool such as a drill or milling cutter can be inserted, the inner surface of the expansion sleeve 5 forming a clamping surface 7.
  • a pressure chamber 8 is formed which surrounds the receptacle 6 and is aligned coaxially to this out.
  • the pressure chamber 8, the axial length of which corresponds approximately to the length of the clamping surface 7, is formed by ring-like recesses 9 in the outer surface of the sleeve 5 and in the inner surface of the axial bore 4 of the base body 2.
  • the pressure chamber 8 is limited by a relatively narrow inner wall 10 of the sleeve 5 and radially outward from the wall of the base body 2, the wall thickness of which is several times greater than the wall thickness of the inner wall 10.
  • the pressure chamber 8 is filled with a hydraulic medium such as oil and is operatively connected to a clamping means via a hydraulic medium supply channel 11, so that the clamping means can optionally be used to increase the pressure in the hydraulic medium.
  • the pressure chamber 8 is connected to a hydraulic medium source via a hydraulic medium supply channel 11 formed in the base body 2, through which it can be pressurized to clamp a tool.
  • the pressure medium source can be formed in a manner known per se from a cylinder space formed in the base body 2, which is closed at the end by a piston-like actuator that is screwed into the cylinder space to increase the pressure, or can be screwed out of this to reduce the pressure.
  • the hydraulic pressure is transmitted via the hydraulic fluid supply channel 11 to the pressure chamber 8 and causes an elastic bulging of the inner wall 10 radially inward until it frictionally encloses a tool shank inserted into the receptacle 6.
  • the bushing 5 at its front axial end section 12 and at its rear axial end section 13 is materially bonded to the base body 2 via a friction-welded connection 14 is fixed.
  • the pressure chamber 8 is widened in its front axial end area 16 and in its rear axial end area 17 in the radial direction compared to a central area 18 of the pressure chamber 8 in the axial direction.
  • FIG 5 designed as a mandrel 19 expansion clamping device according to the present invention is shown.
  • the mandrel 19 is provided to clamp a component from the inside and has a base body 2, which can be clamped at its end region 20 shown on the left in a work spindle of a work machine.
  • the base body 2 At its end area 21 shown on the right, the base body 2 has a base body shaft 22 which carries a sleeve 5 radially on the outside, the connections 14 via two Reibsch doverbin is firmly fixed to this.
  • the base body 2 and the sleeve 5 are shown in Figure 5 with different hatching.
  • the expansion sleeve 5 surrounds the base body 2 to form a pressure chamber 8, and the outer surface of the sleeve 5 forms a clamping surface 7 onto which a component to be clamped can be pushed.
  • the pressure chamber 8 is connected to a flydraulic medium channel 23, which is formed centrally in the base body 2 and axially penetrates the base body 2, via a flydraulic medium supply channel 11.
  • the Flydraulikkarkarkanal 23 is provided at its end areas with threaded bores 24, 25 which are closed by clamping screws (not shown). In order to clamp a component, one of these clamping screws is screwed into the interior of the base body, whereby the hydraulic pressure within the hydraulic medium channel 23, the fly hydraulic medium supply channel 11 and the pressure chamber is increased 8 increased and in this way the sleeve 5 is elastically deformed outwards in order to fix a pushed-on component in a non-positive manner.
  • FIGS. 6 to 9 illustrate a method for producing the expansion clamping device designed as an expansion chuck 1, as shown in FIGS. 1 to 4.
  • the base body 2, as shown in FIG. 6, and an expansion sleeve workpiece 26, as shown in FIGS. 7 and 8, are provided.
  • the base body 2 has a central axial bore 4 which is open towards its front end face.
  • the expansion sleeve workpiece 27 has a cylindrical basic shape and is made of solid material.
  • the expansion sleeve workpiece 27 is provided with an expansion sleeve shaft 27 that can be pushed into the axial bore 4 of the base body 2, with indentations in the form of ring-like recesses 9 in the outer surface of the expansion sleeve shaft 27 and / or the inner surface of the base body 2 defining the central axial bore 4 Formation of the pressure chamber 8 are formed.
  • FIG 9 the base body 2 with the inserted expansion sleeve shaft 27 of an expansion sleeve workpiece 26 is shown.
  • the expansion sleeve shaft 27 is inserted into the base body 2 at the front and rear axial end regions 16, 17 of the pressure chamber 8 until two pairs of correlating stop surfaces 28 of the base body 2 and the expansion sleeve workpiece 26 come into contact inserted.
  • the base body 2 and the expansion sleeve workpiece 26 are then pressed against one another on the two respective pairs of mutually correlating stop surfaces 28, while they are set in relative rotation. This creates friction, through which the materials of the base body pers 2 and the expansion sleeve workpiece 26 in the area of the stop surfaces 28 are heated.
  • the relative rotation is braked and the base body 2 and the expansion sleeve workpiece 26 are pressed against each other, whereby these are compressed to form a weld bead 15.
  • the expansion sleeve workpiece 26 is pressed even further into the base body 2.
  • a section 29 of the expansion sleeve workpiece 26 protruding from the front face of the base body 2 can be cut off so that only one expansion sleeve 5 remains.
  • a receptacle 6 with a circular cylindrical cross section can then be produced in the expansion sleeve workpiece 26, for example by means of drilling.
  • FIGS. 10 to 12 show a further expansion clamping device designed as an expansion chuck according to the present invention.
  • the expansion chuck is designed as a fluted tapered tool holder FISK and comprises a base body 2, which has a fastening cone 3 on its left-hand end region for clamping to a machine tool.
  • a central receptacle 6 is provided, into which a cylindrical shaft of a Tool such as a drill or milling cutter can be inserted.
  • the axially front end of the base body 2 is designed as an expansion sleeve 2a, which can be elastically deformed.
  • a sleeve 5 is pushed axially, wherein a Druckkam mer 8 between the sleeve 5 and he expansion sleeve 2a is formed, which surrounds the receptacle 6 and is aligned coaxially to this.
  • the pressure chamber 8 is limited by a relatively narrow / thin wall of the expansion sleeve 2a and radially outward from the wall of the sleeve 5, the wall thickness of which is several times greater than the wall thickness of the expansion sleeve 2a.
  • the pressure chamber 8 can be acted upon by a hydraulic medium in order to elastically deform the expansion sleeve 2 a inwards and thus to tension a component inserted into the receptacle 6.
  • the base body 2 and the sleeve 5 are connected in a materially bonded manner in their front and rear axial end sections via a friction-welded connection 14.
  • the rear face rests on a front face of the sleeve 5 of the base body 2, from which the expansion sleeve 2a protrudes, and an inwardly protruding collar of the sleeve 5 rests on the front face of the expansion sleeve 2a.
  • the components are fixed to one another by friction-welded connections 14.
  • the pressure chamber 8 is widened in its front axial end region 16 and in its rear axial end region 17 in the radial direction compared to a central region 18 of the pressure chamber 8 in the axial direction.
  • Au- an annular groove 30 is formed in the front face of the base body 2 around the expansion sleeve 2a protruding therefrom.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)

Abstract

Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2) und einer Dehnbüchse (5), die unter Bildung einer Druckkammer (8) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist oder diesen umgibt, wobei die Druckkammer (8) unter elastischer Verformung der Dehnbüchse (5) mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist. Die Dehnbüchse (5) ist an dem vorderen axialen Endbereich (16) und/oder an dem hinteren axialen Endbereich (17) der Druckkammer (8) über eine Reibschweißverbindung (14) an dem Grundkörper (2) stoffschlüssig fixiert.

Description

Beschreibung
Dehnspanneinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper, der eine Längsachse definiert, und einer Büchse, die unter Bildung wenigstens einer Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt, wobei die Druckkammer mit einem Hydraulikmittel be aufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Dehnspanneinrichtung mit ei nem Grundkörper und einer Büchse, die unter Bildung einer geschlossenen Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist. Außerdem betrifft die Er findung ein Verfahren zur Herstellung einer Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper und einer Büchse, die den Grundkörper unter Bildung einer ge- schlossenen Druckkammer umgibt.
Dehnspanneinrichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungs formen bekannt und werden in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeug schaft, wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft, in der Arbeits- spindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Man unter scheidet zwischen zwei Arten von Dehnspanneinrichtungen, nämlich zum einen zwischen dem sogenannten Spanndorn, bei dem eine elastisch ver formbare Büchse den Grundkörper umgibt und sich bei Druckbeaufschla gung der Druckkammer radial nach außen aufweitet, und zum anderen dem Dehnspannfutter, bei dem eine Büchse in den Grundkörper eingesetzt ist und zum Spannen einer Welle oder eines Schaftes radial nach innen verformt wird.
Die EP 2 347 842 A2 beschreibt eine Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher der Grundkörper und eine elastisch verformbare Büchse mittels einer Lötverbindung aneinander fixiert sind. Dabei sind ein Grundkörper und/oder eine Büchse aus einem niedrig legierten Vergütungs stahl und ein Lötmaterial, dessen Schmelztemperatur oberhalb der Här tungstemperatur des Vergütungsstahls liegt, vorgesehen. Die Lötverbindung zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse wird durch ein Hochtem peraturlötverfahren hergestellt, bei dem die Büchse an dem Grundkörper po sitioniert und die Anordnung zusammen mit dem erforderlichen Lötmaterial, das in dafür vorgesehene Nuten in den gewünschten Verbindungsbereichen untergebracht ist, in einem Hochtemperaturofen erhitzt wird, um das Lötma- terial aufzuschmelzen und die Büchse und den Grundkörper stoffschlüssig miteinanderzu verbinden.
Die vorbekannte Dehnspanneinrichtung aus dem Stand der Technik hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Gelegentlich kommt es jedoch vor, dass un- ter Druckbeanspruchung die Lötverbindungen aufreißen und die Dehnspan neinrichtung versagt. Des Weiteren ist es ein stetiges Bedürfnis, die Herstel lung einer Dehnspanneinrichtung weiter zu vereinfachen und eine einfache Fertigung dieser zu ermöglichen. Davon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine al ternative Dehnspanneinrichtung anzugeben, welche auf einfache Weise hergestellt werden kann.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Dehnspanneinrichtung der ein- gangs genannten Art gelöst, bei welcher die Büchse an dem vorderen axia len Endbereich der Druckkammer und/oder an dem hinteren axialen Endbe reich der Druckkammer über eine Reibschweißverbindung an dem Grund körper stoffschlüssig fixiert ist. Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, die Büchse/Dehnbüchse über eine Reibschweißverbindung mit dem Grundkörper zu verbinden. Ein Vorteil der Reibschweißverbindung liegt in deren Festigkeit, welche über der Festigkeit der Werkstoffe des Grundkörpers und der Dehnbüchse liegen kann. Da kein Material in den Spalt zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse eingebracht werden muss, lässt sich eine Reibschweißverbin dung mit verhältnismäßig geringem Aufwand fertigen. Ferner können die Verbindungsstellen zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse bei ei ner Reibschweißverbindung wesentlich einfacher gestaltet werden als bei einer Lötverbindung. Über eine Reibschweißverbindung können außerdem mehr Werkstoffkombinationen miteinander verbunden werden, als bei einer Lötverbindung. Schließlich ist bei einer Verbindung von Grundkörper und Büchse über eine Reibschweißverbindung die Verwendung von Stahlwerk stoffen mit hoher Festigkeit und Härte möglich, da im Vergleich mit einer Lötverbindung weniger Wärme in den Grundkörper und die Büchse einge bracht wird und eine temperaturbedingte Schädigung der Werkstoffe somit verhindert wird.
Vorzugsweise nimmt die Druckkammer in ihrem zu einer Reibschweißver- bindung benachbarten vorderen und/oder hinteren axialen Endbereich eine beim Erstellen der Reibschweißverbindung erzeugte Schweißwulst auf und ist hier insbesondere in radialer Richtung gegenüber einem in axialer Rich tung zentralen Bereich der Druckkammer verbreitert. Wenn der Grundkörper und die Büchse zum Erstellen der Reibschweißver bindung axial gegeneinandergedrückt und durch die bei einer Relativrotation des Grundkörpers und der Büchse erzeugte Reibung erwärmt werden, wird ein Teil des erwärmten, sich plastisch verformenden Werkstoffes des Grundkörpers und der Büchse radial verdrängt. Dadurch, dass die Druck- kammer in dem zu der Reibschweißverbindung benachbarten Bereich ver- breitert ist, kann sich in diesem Bereich eine dabei entstehende Schweiß wulst ausbilden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Büchse unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt oder umgibt diesen und ist an ihrem vorderen und/oder hinteren Endabschnitt an dem Grundkörper über eine Reibschweißverbindung stoffschlüssig fixiert. Somit ist lediglich eine Druck kammer vorgesehen, welche sich nahezu über die gesamte Länge der Büchse erstreckt und an zumindest einem ihrer Endabschnitte durch die Reibschweißverbindung begrenzt und abgedichtet ist. An dem anderen Endabschnitt kann die Druckkammer durch ein Abdichtungsmittel, bei spielsweise durch einen O-Ring, abgedichtet sein. Vorteilhafterweise kann die Druckkammer an beiden ihren Endabschnitten durch eine Reibschweiß- Verbindung begrenzt sein, wodurch eine besonders zuverlässige Abdichtung der Druckkammer erreicht wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Büchse unter Bildung von zwei axial hintereinanderliegenden Druckkammern in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt. Durch die zwei axial hinter einanderliegenden Druckkammern werden ein verbessertes Spannen eines Werkstücks und eine genauere axiale Ausrichtung des zu spannenden Werkstücks ermöglicht. In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass die Büchse axial zwischen den Druckkammern über eine Reibschweißverbindung an dem Grundkörper stoffschlüssig fixiert ist. Die beiden Druckkammern werden somit gegenei nander über eine Reibschweißverbindung abgedichtet. Das vordere Ende der vorderen und das hintere Ende der hinteren Druckkammer können durch Abdichtungsmittel, beispielsweise durch O-Ringe oder Lötverbindungen, ab gedichtet sein.
Ferner kann die Büchse an dem hinteren axialen Endbereich der hinteren Druckkammer und/oder an dem vorderen axialen Endbereich der vorderen Druckkammer an dem Grundkörper über eine Reibschweißverbindung stoff schlüssig fixiert sein. Dabei kann die Büchse an beiden ihren axialen End abschnitten über eine Reibschweißverbindung stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert sein, während der Bereich zwischen den beiden Druck- kammern durch ein Abdichtungsmittel, beispielsweise durch einen O-Ring, abgedichtet sein kann. Auf diese Weise werden die über Reibschweißver bindungen abgegrenzten Endabschnitte der Dehnbüchse auf besonders zu verlässige Weise abgedichtet. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, dass bei einer Ausgestaltung mit zwei axial hintereinanderliegenden Druckkammern die vordere Druckkammer nach vorne, die hintere Druckkammer nach hinten und die beiden Druck kammern zueinander durch jeweils eine Reibschweißverbindung begrenzt sind, sodass die Büchse über insgesamt drei axial hintereinanderliegende Reibschweißverbindungen stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert ist.
Des Weiteren kann die Büchse ebenfalls unter der Bildung von mehr als zwei Druckkammern in den Grundkörper eingesetzt sein oder diesen umgeben. In bevorzugter Weise ist die oder jede Reibschweißverbindung durch auf gleitendes Reibschweißen hergestellt und/oder ist die eine oder jede Reibschweißverbindung durch ein Rotationsschweißverfahren hergestellt. Dadurch kann die zumindest eine Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Büchse auf besonders einfache Weise hergestellt werden. Während zwei Bauteile durch Reibschweißen zumeist stirnseitig miteinander ver- schweißt werden, versteht man unter aufgleitendem Reibschweißen ein Reibschweißverfahren, bei welchem zwei Bauteile, von denen eines zylind risch ausgestaltet ist und ein anderes hohlzylindrisch ausgestaltet ist, an ei ner radial äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Bauteils und einer dazu korrespondierenden radial inneren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Bauteils und miteinander verbunden werden. Dabei können die zueinander korrespondierenden Umfangsflächen konisch ausgebildet sein, um eine Reibkraft aufbringen zu können. Vorzugsweise ist zumindest die Büchse wärmebehandelt, insbesondere ein satzgehärtet und/oder vergütet und/oder nitriert. Dadurch kann die Oberflä che der Büchse, insbesondere deren Innenfläche, gehärtet werden. Beson ders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper und die mit diesem verbundene Büchse nitriert und insbesondere gasnitriert sind, wobei der Nitriervorgang nach dem Fixieren über die Reibschweißverbindung er folgt. In bevorzugter Weise erfolgt der Nitriervorgang bei einer Temperatur von 500 bis 600 °C, insbesondere bei 550°C für eine Dauer von 6 bis 10 Stunden, insbesondere von 7 bis 9 Stunden. Dabei wird das Grundgefüge angelassen und eine hohe Oberflächenhärte von 650 - 750 HV1 (Vickers- härte) mit einem entsprechenden Korrosionsschutz erzielt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Büchse einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder einen Einsatzstahl, insbesondere einen 20MnCrS5-Einsatzstahl, und/oder ein Keramikmaterial, auf oder besteht da raus. Ein 20MnCrS5-Einsatzstahl ist kostengünstig und kann mit geringem Aufwand bearbeitet werden. Dadurch ist der Verschleiß der zum Bearbeite ten der Dehnbüchse verwendeten Zerspanungswerkzeuge überschaubar. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Büchse als Dehnbüchse ausgebildet ist, die bei Beaufschlagung der Druck kammer elastisch verformt wird, um eine Spannwirkung zu erzielen. In die sem Fall kann die elastische Büchse in den Grundkörper eingesetzt sein, wobei dann die Innenfläche der Büchse eine Spannfläche bildet. In diesem Fall ist die Dehnspanneinrichtung als Dehnspannfutter ausgestaltet, dessen Spannfläche ein Werkzeug aufnehmen und kraftschlüssig fixieren kann. Die Oberflächenbeschichtung schützt die Spannfläche gegen Korrosion und/oder Verschleiß, so dass diese eine verlängerte Lebensdauer aufweist
Alternativ kann die Büchse den Grundkörper umgeben, wobei die Außenflä che der Büchse eine Spannfläche bildet. In diesem Fall ist die Dehnspan neinrichtung als Spanndorn ausgestaltet, über welchen ein Bauteil, insbe sondere ein Werkzeug, radial von innen gespannt werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein axial vorderes Ende des Grundkörpers als Dehnhülse ausgebildet und die Büchse axial auf die Dehnhülse aufgeschoben, wobei wenigstens eine Druckkammer zwischen der Büchse und der Dehnhülse gebildet wird, wobei die Innenflä- che der Dehnhülse eine Spannfläche bildet und die Dehnhülse elastisch ver formt wird, wenn die Druckkammer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt wird, um eine Spannwirkung zu erzielen. Auch hier ist die Dehnspannein richtung als Dehnspannfutter ausgebildet, wobei die Dehnhülse integraler Bestandteil des Grundkörpers ist.
In bevorzugter Weise ist die Spannfläche mit einer Oberflächenbeschich tung versehen, wobei diese insbesondere durch Oxidieren oder durch Man- ganphosphatierung aufgebracht sein kann. Dadurch können die Korrosions beständigkeit und die Verschleißbeständigkeit der Spannfläche verbessert werden. Vorzugsweise kann zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, die Spannfläche gebläut bzw. oxidiert werden, wodurch sich eine quasi schwarz blaue Oberfläche ergibt. Die so hergestellte Dehnspanneinrichtung kann dann endbearbeitet werden, wobei sie aufgrund des Materialabtrages ihre Härte verliert, die nach durchgeführten Versuchen bei etwa 550 - 650 HV1 liegt. Alternativ kann die Spannfläche durch Manganphosphatierung be schichtetwerden. Dabei handelt es sich um ein rein chemisches Verfahren.
Zweckmäßigerweise kann die Dehnspanneinrichtung Spannmittel aufweisen, die ausgebildet sind, wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel zu bewirken, wobei die Spannmittel über einen Hydraulikmittelzuführkanal mit der Druckkammer wirkverbunden sind. Das sich in der Druckkammer be findliche Hydraulikmittel kann somit auf einfache Weise mit Druck beauf schlagt werden, so dass sich die Dehnbüchse radial nach innen oder außen verformt und somit ein Werkzeugschaft ohne großen Aufwand kraftschlüssig fixiert werden kann.
Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Dehnspanneinrichtung anzugeben. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer als Dehnspannfutter ausgestalteten Dehnspanneinrichtung mit einem Grund körper, der eine Längsachse definiert, und einer als elastische Dehnbüchse ausgebildeten Büchse, die unter Bildung wenigstens einer geschlossenen Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist und eine zentrale Aufnahme zylindrischer Grundform mit einer Spannfläche definiert, in welche ein zu spannendes Bauteil von der Vorderseite der Dehnspanneinrichtung her ein geschoben werden kann, aufweisend folgende Schritte: a) Bereitstellung eines Grundkörpers, der eine zur vorderen Stirnseite des Grundkörpers offene zentrale Axialbohrung aufweist, und ei- nes Dehnbüchsenwerkstücks, das einen in die zentrale Axialboh rung des Grundkörpers einschiebbaren Dehnbüchsenschaft zylind rischer Grundform aufweist, wobei in der Außenfläche des Dehn büchsenschafts und/oder in der die zentrale Axialbohrung definie renden Innenfläche des Grundkörpers Vertiefungen zur Bildung der wenigstens einen Druckkammer ausgebildet sind, b) Einschieben des Dehnbüchsenschaftes in die zentrale Axialboh rung des Grundkörpers, c) Axiales Gegeneinanderdrücken des Grundkörpers und des Dehn büchsenwerkstücks, während der Grundkörper und/oder das Dehnbüchsenwerkstück Bewegungen um die Längsachse ausfüh ren, insbesondere um die Längsachse rotieren, um eine Relativ bewegung zwischen dem Grundkörper und dem Dehnbüchsen werkstück zu erzeugen, wobei zueinander korrespondierende An schlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks an dem vorderen axialen Endbereich der wenigstens einen Druck kammer und/oder an dem hinteren axialen Endbereich der we nigstens einen Druckkammer axial gegeneinander gedrückt und durch die Reibung erwärmt werden, so dass das Dehnbüchsen werkstück an dem Grundkörper im Bereich der Anschlagflächen übereine Reibschweißverbindung stoffschlüssig fixiert wird, d) Beendigung der Relativbewegung, so dass der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück abkühlen.
Bei dem Verfahren werden der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück zunächst axial zueinander ausgerichtet, wozu der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück fest in eine Reibschweißmaschine eingespannt werden können. Nun wird das Dehnbüchsenwerkstück durch eine axiale Zu stellbewegung in den Grundkörper eigeschoben, bis der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück an mindestens zwei zueinander korrelierenden, insbesondere umlaufenden Anschlagflächen in Kontakt gebracht werden. Während des Einschiebens oder anschließend an das Einschieben, werden der Grundkörper und die Büchse in Relativrotation zueinander versetzt.
Während der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück zueinander in eine Relativrotation versetzt sind, werden das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper, insbesondere durch eine Axialkraft, an den korrelierenden, Anschlagflächen, gegeneinandergedrückt. Durch die so erzeugte Gleitrei bung werden die Werkstoffe des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerk stücks an den Anschlagflächen erwärmt und Wärme wird in den Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück eingebracht. Zum stoffschlüssigen Fixieren des Dehnbüchsenwerkstücks an dem Grundkörper wird die Relativrotation des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks abgebremst, wobei das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper optional weiter gegeneinan dergedrückt werden, so dass der Grundkörper und/oder das Dehnbüchsen werkstück unter Bildung einer Schweißwulst gestaucht werden und eine stoffschlüssige Verbindung entsteht.
Dadurch, dass das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper während des gesamten Reibschweißvorgangs in der Reibschweißmaschine einge spannt sind, kann eine genaue axiale Ausrichtung der Dehnbüchse zu dem Grundkörper gewährleistet werden. Rückstände von Kühlschmierstoffen oder Korrosionsschutzölen haben in der Regel keinen Einfluss auf die Qualität einer Reibschweißverbindung, sodass das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper keinem Reinigungsprozess unterzogen werden müssen, bevor aus diesen durch das angegebene Verfahren eine Dehnspanneinrichtung hergestellt wird. Durch dieses Verfahren kann die Büchse mit geringem Aufwand über die Reibschweißverbindung stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert werden und die entstehende Druckkammer zuverlässig abgedichtet werden. Der verfahrensgemäße Schweißprozess kann vollständig automatisiert und in eine Fertigungslinie integriert werden. Die Reibschweißverbindung weist eine hohe Festigkeit auf, die durch deren einfache Gestaltung geringeren Schwankungen unterworfen ist als andere aus dem Stand der Technik be kannte Verbindungsformen, beispielsweise eine Lötverbindung
Vorzugsweise kann das Dehnbüchsenwerkstück nach der Beendigung der Relativbewegung weiter in den Grundkörper eingepresst werden. Dadurch kann eine beständige Reibschweißverbindung erreicht werden, deren Schweißwulst vollständig in dem benachbarten axialen Endbereich der Druckkammer aufgenommen werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann in den Schritten a) bis d) der Dehnbüchsenschaft unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt werden und der Dehnbüchsenschaft an seinem vorderen und/oder hinterem Endabschnitt an dem Grundkörper über eine Reibschweißverbindung stoff schlüssig fixiert werden. Bei diesem Verfahren wird ein Dehnspannfutter mit lediglich einer ringförmig umlaufenden Druckkammer hergestellt, welche an zumindest einem ihrer Endabschnitte durch die Reibschweißverbindung be- grenzt und abgedichtet ist. An dem anderen Endabschnitt kann die Druck kammer durch ein Abdichtungsmittel, beispielsweise durch einen O-Ring, abgedichtet werden. In bevorzugter Weise kann die Druckkammer an ihren beiden Endabschnitten durch jeweils eine Reibschweißverbindung begrenzt und abgedichtet werden, wodurch eine besonders zuverlässige Abdichtung der Druckkammer erfolgen kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann in den Schritten a) bis d) der Dehnbüchsenschaft unter Bildung zweier, axial hintereinanderlie gender, sich ringförmig um die Längsachse erstreckender Druckkammern in den Grundkörper eingesetzt werden und über eine Reibschweißverbindung an dem Grundkörper stoffschlüssig fixiert werden. Dadurch kann ein Dehn spannfutter, welches durch die zwei axial hintereinanderliegenden Druck kammern ein verbessertes Spannen und eine genauere axiale Ausrichtung des zu spannenden Werkstücks ermöglicht, hergestellt werden
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass in Schritt c) die jeweiligen zueinander korrespondierenden Anschlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks an dem vorderen axialen Endbereich der vorderen Druckkammer und/oder an dem hinteren axialen Endbereich der hinteren Druckkammer ausgebildet sind. Besonders bevorzugt können die jeweiligen zueinander korrespondieren Anschlagflächen an dem vorderen axialen End bereich der vorderen Druckkammer und an dem hinteren axialen Endbereich der hinteren Druckkammer ausgebildet sein, so dass das Dehnbüchsen werkstück an diesen stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert werden kann. Da über eine Reibschweißverbindung der zu ihr benachbarte axiale Endbe reich der Druckkammer oder die zu ihr benachbarten axialen Endbereiche der Druckkammern sowohl abgegrenzt, wie auch abgedichtet werden, erfolgt eine besonders zuverlässige Abdichtung dieses benachbarten Endbereiches oder dieser benachbarten Endbereiche. Der Bereich zwischen den zwei Druckkammern kann durch ein Abdichtungsmittel, beispielsweise durch ei nen O-Ring, abgedichtet werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Schritt c) lediglich zwei zueinander korrespondierende Anschlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüch- senwerkstücks axial zwischen den beiden Druckkammern ausgebildet sind und das Dehnbüchsenwerkzeug an diesen stoffschlüssig an dem Grundkör per fixiert wird.
Zweckmäßigerweise kann die oder jede Reibschweißverbindung durch auf- gleitendes Reibschweißen hergestellt werden, sodass dadurch die zumindest eine Reibschweißverbindung zwischen dem Grundkörper und der Dehn büchse auf besonders einfache Weise hergestellt werden kann.
Vorteilhafterweise wird nach den Schritten a) bis d) ein aus der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers ragender Abschnitt des Dehnbüchsenwerk stücks abgetrennt (Schritt e) ). Somit verbleibt nach dem Abtrennen des überflüssigen Abschnitts des Dehnbüchsenwerkstücks lediglich eine Dehn büchse, welche unter Bildung einer geschlossenen Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass ein massiver Dehnbüchsenschaft bereitgestellt wird und in diesem nach Schritt e) eine Aufnahme hergestellt wird. So kann ein bereitgestellter, aus Vollmaterial bestehender Dehnbüchsenschaft mit einer Aufnahme, insbe- sondere einer Aufnahme mit kreiszylindrischen Querschnitt, versehen wer den. Durch das vorherige Abtrennen des überflüssigen Abschnitts des Dehnbüchsenwerkstücks wird die Tiefe der zu fertigenden Aufnahme ledig lich auf die Länge der Druckkammer begrenzt. Die Verwendung eines mas siven Dehnbüchsenschafts gewährleistet während der Schritte b) bis d) eine gute Kraftübertragung auch hoher axialer Kräfte.
Alternativ kann der bereitgestellte Dehnbüchsenschaft hohl ausgebildet sein, wobei der Dehnbüchsenschaft während der Schritte b) bis d) innenseitig ab gestützt wird und/oder nach Schritt e) die Aufnahme an der aus dem Dehn- büchsenschaft gefertigten Dehnbüchse hergestellt wird. Der hohl ausgebil- dete Dehnbüchsenschaft kann während der Verfahrensschritte b) bis d) ge stützt werden, um diesen vor Verformungen infolge der beim Reibschweißen aufgebrachten Kräfte oder anderen Schädigungen zu schützen. Optional kann anschließend an Schritt e) in dem hohl ausgebildetem Dehnbüchsen- schaft eine Aufnahme hergestellt und/oder erweitert werden.
In bevorzugter Weise kann das Dehnbüchsenwerkstück mit vorhandener Aufnahme wärmebehandelt werden, insbesondere einsatzgehärtet und/oder vergütet und/oder nitriert werden. Dadurch können dessen Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit verbessert werden.
Vorteilhafterweise kann der Dehnbüchsenschaft einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder einen Einsatzstahl, insbesondere 20MnCrS5-Einsatzstahl, und/oder ein Keramikmaterial aufweisen oder daraus bestehen. Ein 20MnCrS5-Einsatzstahl ist relativ kostengünstig und kann mit geringem Aufwand und überschaubarem Verschleiß dazu verwendeter Zerspanungs werkzeuge bearbeitet werden. Vorzugweise kann die Spannfläche mit einer Oberflächenbeschichtung ver sehen werden, insbesondere kann die Oberflächenbeschichtung durch Oxi dieren oder durch Manganphosphatieren aufgebracht werden. Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit der Spannfläche und deren Reibwerte verbessert werden.
Schließlich wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer als Spanndorn ausgestalteten Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper, der eine Längsachse definiert, und einer Dehn büchse, die unter Bildung wenigstens einer geschlossenen Druckkammer den Grundkörper umgibt und an ihrer Außenfläche eine Spannfläche defi- niert, auf welche ein zu spannendes Bauteil von der Vorderseite der Dehn spanneinrichtung her aufgeschoben werden kann, aufweisend folgende Schritte: aa) Bereitstellung eines Grundkörpers, der an seiner vorderen Stirn seite einen zylindrischen Grundkörperschaft aufweist, und eines hohl ausgebildeten Dehnbüchsenwerkstücks, das auf den Grund körperschaft aufschiebbar ist, wobei in der Außenfläche des Grundkörperschaftes und/oder in der Innenfläche des Dehnbüch senwerkstücks Vertiefungen zur Bildung der wenigstens einen Druckkammer ausgebildet sind, bb)Aufschieben des Dehnbüchsenwerkstücks auf den Grundkörper schaft, cc) Axiales Gegeneinanderdrücken des Grundkörpers und des Dehn büchsenwerkstücks, während der Grundkörper und/oder das Dehnbüchsenwerkstück Bewegungen um die Längsachse ausfüh ren, insbesondere um die Längsachse rotieren, um eine Relativ bewegung zwischen dem Grundkörper und dem Dehnbüchsen werkstück zu erzeugen, wobei zueinander korrespondierende An schlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks an dem vorderen axialen Endbereich der wenigstens einen Druck kammer und/oder an dem hinteren axialen Endbereich der we nigstens einen Druckkammer axial gegeneinander gedrückt und durch die Reibung erwärmt werden, so dass das Dehnbüchsen werkstück an dem Grundkörper im Bereich der Anschlagflächen übereine Reibschweißverbindung stoffschlüssig fixiert wird, dd) Beendigung der Relativbewegung, so dass der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück abkühlen.
Bei dem Verfahren werden der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück zunächst axial zueinander ausgerichtet, wozu der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück fest in eine Reibschweißmaschine eingespannt werden können. Nun wird das Dehnbüchsenwerkstück durch eine axiale Zu stellbewegung auf den Grundkörper aufgeschoben. Insbesondere kann das Dehnbüchsenwerkstück auf den Grundkörper aufgeschoben werden, bis der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück an mindestens zwei zueinan der korrelierenden, insbesondere umlaufenden Anschlagflächen in Kontakt gebracht werden. Während des Aufschiebens oder anschließend an das Aufschieben werden der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück zu einander in Rotation versetzt.
Während der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück zueinander in eine Relativrotation versetzt sind, werden das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper, insbesondere durch eine Axialkraft, an den korrelierenden Anschlagflächen, aneinandergedrückt. Durch eine erzeugte Reibung werden die Werkstoffe des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks an den Anschlagflächen erwärmt und Wärme wird in den Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkstück eingebracht. Zum stoffschlüssigen Fixierens des Dehnbüchsenwerkstücks an dem Grundkörper wird die Relativrotation des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks abgebremst, wobei das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper optional gegeneinanderge drückt werden, sodass der Grundkörper und/oder das Dehnbüchsenwerk stück unter Bildung einer Schweißwulst gestaucht werden und dabei eine stoffschlüssige Verbindung entsteht. Dadurch, dass das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper während des gesamten Reibschweißvorgangs eingespannt sind, kann eine genaue axiale Ausrichtung der Dehnbüchse zu dem Grundkörper gewährleistet wer den. Rückstände von Kühlschmierstoffen oder Korrosionsschutzölen haben in der Regel keinen Einfluss auf die Qualität einer Reibschweißverbindung, sodass das Dehnbüchsenwerkstück und der Grundkörper keinem Reini gungsprozess unterzogen werden müssen, bevor aus diesen durch das an gegebene Verfahren eine Dehnspanneinrichtung hergestellt wird. Durch dieses Verfahren kann die Büchse mit geringem Aufwand über die Reibschweißverbindung stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert werden und die entstehende Druckkammer zuverlässig abgedichtet werden. Der verfahrensgemäße Schweißprozess kann vollständig automatisiert und in eine Fertigungslinie integriert werden. Die Reibschweißverbindung weist eine hohe Festigkeit auf, die durch die einfache Gestaltung geringeren Schwan kungen unterworfen ist, als andere Verbindungsformen aus dem Stand der Technik, beispielsweise eine Lötverbindung.
Vorzugsweise wird das Dehnbüchsenwerkstück nach der Beendigung der Relativbewegung weiter auf den Grundkörperschaft gepresst. Dadurch kann eine beständige Reibschweißverbindung erreicht werden, deren Schweiß wulst vollständig in dem benachbarten axialen Endbereich der Druckkammer aufgenommen werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Dehnbüchsenwerk stück in den Schritten aa) bis dd) an seinem vorderen und/oder hinteren Endabschnitt über eine Reibschweißverbindung stoffschlüssig an dem Grundkörperschaft fixiert, sodass das Dehnbüchsenwerkstück den Grund körperschaft unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer umgibt. Bei diesem Verfahren wird ein Spann- dorn mit lediglich einer ringförmig umlaufenden Druckkammer hergestellt, welche sich über nahezu die gesamte Länge der Dehnbüchse erstreckt, und an zumindest einem ihrer Endabschnitte durch eine Reibschweißverbindung begrenzt ist. An dem anderen Endabschnitt kann die Druckkammer durch ein Abdichtungsmittel, beispielsweise durch einen O-Ring, abgedichtet werden. In bevorzugter Weise kann die Druckkammer an ihren beiden Endabschnit ten durch jeweils eine Reibschweißverbindung begrenzt und abgedichtet werden, wodurch eine besonders zuverlässige Abdichtung der Druckkammer erfolgt
Alternativ wird in den Schritten aa) bis dd) das Dehnbüchsenwerkstück über eine Reibschweißverbindung stoffschlüssig an dem Grundkörperschaft fixiert, wobei das Dehnbüchsenwerkstück den Grundkörperschaft unter Bildung zweier, axial hintereinanderliegender, sich ringförmig um die Längsachse erstreckender Druckkammern umgibt. Dadurch kann ein Spanndorn mit zwei axial hintereinanderliegenden Druckkammern hergestellt werden, welcher durch diese ein verbessertes Greifen und eine genauere axiale Ausrichtung des zu spannenden Werkstückes ermöglicht. In bevorzugter Weise wird das Dehnbüchsenwerkstück axial zwischen den Druckkammern stoffschlüssig an dem Grundkörperschaft fixiert. Weiter be vorzugt können in Schritt cc) die jeweiligen zueinander korrespondierenden Anschlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüchsenwerkstücks an dem vorderen axialen Endbereich der vorderen Druckkammer und/oder an dem hinteren axialen Endbereich der hinteren Druckkammer ausgebildet sein. Besonders bevorzugt können die jeweiligen zueinander korrespondie renden Anschlagflächen an dem vorderen axialen Endbereich der vorderen Druckkammer und an dem hinteren axialen Endbereich der hinteren Druck kammer ausgebildet sein, sodass das Dehnbüchsenwerkstück an diesen stoffschlüssig an dem Grundkörper fixiert wird. Über die Reibschweißverbin- düngen können der vordere Endbereich der vorderen Druckkammer und der hintere Endbereich der hinteren Druckkammer abgegrenzt und auf beson ders zuverlässige Weise abgedichtet werden. Der Bereich zwischen den zwei Druckkammern kann durch ein Abdichtungsmittel, beispielsweise durch einen O-Ring, abgedichtet werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass in Schritt cc) lediglich zwei zueinander korrespondierende Anschlagflächen des Grundkörpers und des Dehnbüch senwerkstücks in dem Bereich zwischen den beiden Druckkammern ausge- bildet sind und der Grundkörper und das Dehnbüchsenwerkzeug an diesen stoffschlüssig fixiert werden. Dabei wird das Dehnbüchsenwerkstück über eine einzige, axial zwischen den Druckkammern gelegene, Reibschweißver bindung an dem Grundkörper fixiert. Der Bereich zwischen den beiden Druckkammern wird durch die Reibschweißverbindung auf besonders zuver- lässige Weise abgedichtet, während das vordere Ende der vorderen und das hintere Ende der hinteren Druckkammer durch Abdichtungsmittel, beispiels weise durch O-Ringe, abgedichtet werden können.
Zweckmäßigerweise kann die oder jede Reibschweißverbindung durch auf- gleitendes Reibschweißen hergestellt werden. Dadurch kann die zumindest eine Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse auf be sonders einfache Weise hergestellt werden.
Vorzugsweise wird nach den Schritten aa) bis dd) ein über die vordere Stirn- fläche des Grundkörpers ragender Abschnitt des Dehnbüchsenwerkstücks abgetrennt (Schritt ee) ). Somit verbleibt nach dem Abtrennen des überflüs sigen Bereichs des Dehnbüchsenwerkstücks lediglich eine Büchse, welche den Grundkörper unter Bildung einer geschlossenen Druckkammer umgibt. Vorteilhafterweise wird nach dem Schritt ee) zumindest ein Teil der äußeren Mantelfläche der an dem Grundkörper fixierten Dehnbüchse bearbeitet, wo bei insbesondere eine beim Erstellen der Reibschweißverbindung erzeugte Schweißwulst abgetragen wird und/oder eine Spannfläche hergestellt wird. Durch das zuvor erfolgte Abtrennen des überflüssigen Abschnitts des Dehn büchsenwerkstücks in Schritt ee) wird lediglich die Mantelfläche der Dehn büchse, nicht jedoch die des gesamten Dehnbüchsenwerkstücks bearbeitet. Somit wird eine einfache Herstellung der Spannfläche erreicht. Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann das Dehnbüchsenwerkstück mit vorhandener Spannfläche wärmebehandelt, insbesondere einsatzgehär tet und/oder vergütet und/oder nitriert werden. Dadurch können dessen Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit und insbesondere die Ober flächenhärte und Korrosionsbeständigkeit der Spannfläche verbessert wer- den.
Vorzugsweise kann das Dehnbüchsenwerkstück einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder ein Keramikmaterial und/oder einen Einsatzstahl, insbesondere einen 20MnCrS5-Einsatzstahl, aufweisen oder daraus bestehen. Dieser ist kostengünstig und kann mit geringem Aufwand und überschaubarem Ver schleiß dazu verwendeter Zerspanungswerkzeuge bearbeitet werden. Dadurch können beispielsweise das Abtrennen des über die vordere Stirn fläche des Grundkörpers ragenden Abschnitts des Dehnbüchsenwerkstücks und das Herstellen der Spannfläche mit geringem Aufwand und überschau barem Verschleiß der Zerspanungswerkzeuge erfolgen.
Zweckmäßigerweise kann die Spannfläche mit einer Oberflächenbeschich tung versehen werden. In besonders bevorzugter Weise kann die Oberflä- chenbeschichtung durch Oxidieren oder durch Manganphosphatieren aufge- bracht werden. Dadurch können die Korrosionsbeständigkeit und Ver schleißbeständigkeit der Spannfläche verbessert und deren Reibwerte ver bessert werden. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird auf die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beilie genden Zeichnungen verwiesen. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 eine Längsschnittansicht einer Dehnspanneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein Längsschnittansicht eines axialen Endbereiches der zwi schen dem Grundkörper und der Büchse gebildeten Druck kammer aus Figur 1 ;
Figur 3 ein Längsschnittansicht des anderen axialen Endbereichs der Druckkammer aus Figur 1 ;
Figur 4 eine weitere Längsschnittansicht der Dehnspanneinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 5 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Figur 6 eine Längsschnittansicht eines Grundkörpers zum Herstellen der Dehnspanneinrichtung aus Figur 1 ;
Figur 7 eine Längsschnittansicht eines Dehnbüchsenwerkstücks zum Herstellen der Dehnspanneinrichtung aus Figur 1 ; Figur 8 eine Seitenansicht des Dehnbüchsenwerkstücks aus Figur 7;
Figur 9 eine Längsschnittansicht des Grundkörpers aus Figur 6 und des in eine Axialbohrung des Grundkörpers eingeschobenen Dehnbüchsenwerkstücks aus Figur 7
Figur 10 eine Längsschnittansicht einer als Dehnspannfutter ausgebil deten Dehnspanneinrichtung gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 11 eine Längsschnittansicht des Grundkörpers der Dehnspannein richtung aus Figur 10; und
Figur 12 im Längsschnitt eine Büchse der Dehnspanneinrichtung aus Figur 10.
In der Figur 1 ist eine Ausführungsform einer als Dehnspannfutter 1 ausge bildeten Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darge stellt. Das Dehnspannfutter 1 ist als Hohlschaftkegelwerkzeughalter (HSK) ausgebildet und umfasst einen Grundkörper 2 aus einem 20MnCrS5-Einsatzstahl, der an seinem linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus 3 zur Einspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem gegenüberliegenden vorderen Endbereich des Grundkörpers 2 ist eine Axialbohrung 4 vorgesehen, in die eine Büchse 5 eingesetzt ist. Die Büchse 5 bildet dabei eine Aufnahme 6, in die ein zylindrischer Schaft eines Werk zeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann, wobei die Innenfläche der Dehnbüchse 5 eine Spannfläche 7 bildet. Zwischen der Büchse 5 und dem Grundkörper 2 ist eine Druckkammer 8 ausgebildet, welche die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausge richtet ist. Die Druckkammer 8, deren axiale Länge etwa der Länge der Spannfläche 7 entspricht, wird durch ringartige Ausnehmungen 9 in der Mantelfläche der Büchse 5 und in der Innenfläche der Axialbohrung 4 des Grundkörpers 2 gebildet.
Zur Aufnahme 6 hin wird die Druckkammer 8 von einer relativ schmalen In nenwand 10 der Büchse 5 und radial nach außen von der Wandung des Grundkörpers 2, deren Wandstärke um ein mehrfaches größer ist als die Wandstärke der Innenwand 10, begrenzt. Die Druckkammer 8 ist mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und ist über einen Hydraulikmit- telzuführkanal 11 mit einem Spannmittel wirkverbunden, so dass über die Spannmittel wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel bewirkt werden kann. Wie in der Figur 4 erkennbar ist, steht die Druckkammer 8 über einen in dem Grundkörper 2 ausgebildeten Hydraulikmittelzufuhrkanal 11 mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, durch welche sie zum Spannen eines Werkzeugs mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckmittelquelle kann in an sich bekannter Weise von einem im Grundkörper 2 ausgebildeten Zylinderraum gebildet sein, der endseitig durch ein kolbenartiges Stellorgan verschlossen ist, das zur Erhöhung des Drucks in dem Zylinderraum einge schraubt, bzw. zur Verringerung des Drucks aus diesem herausgeschraubt werden kann. Der hydraulische Druck wird über den Hydraulikmittelzufuhr kanal 11 zur Druckkammer 8 übertragen und bewirkt eine elastische Aus- Wölbung der Innenwand 10 radial nach innen, bis diese einen in die Aufnah me 6 eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig umschließt.
In den Figuren 2 und 3 ist erkennbar, dass die Büchse 5 an ihrem vorderen axialen Endabschnitt 12 und an ihrem hinteren axialen Endabschnitt 13 über jeweils eine Reibschweißverbindung 14 stoffschlüssig an dem Grundkörper 2 fixiert ist. Um die beim Erstellen der jeweiligen Reibschweißverbindung 14 erzeugte Schweißwulst 15 aufzunehmen, ist die Druckkammer 8 in ihrem vorderen axialen Endbereich 16 und in ihrem hinteren axialen Endbereich 17 in radialer Richtung gegenüber einem in axialer Richtung zentralen Bereich 18 der Druckkammer 8 verbreitert.
In Figur 5 ist eine als Spanndorn 19 ausgebildete Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Spanndorn 19 ist dazu vorgesehen, ein Bauteil von innen zu spannen und besitzt einen Grundkörper 2, der an seinem links dargestellten Endbereich 20 in einer Arbeitsspindel einer Arbeitsmaschine einspannbar ist. An seinem rechts dargestellten End bereich 21 weist der Grundkörper 2 einen Grundkörperschaft 22 auf, welcher radial außenseitig eine Büchse 5 trägt, die über zwei Reibschweißverbin dungen 14 stoffschlüssig an diesem fixiert ist.
Der Grundkörper 2 und die Büchse 5 sind in Figur 5 unterschiedlich schraf fiert dargestellt. Im Gegensatz zu der aus Dehnspannfutter 1 ausgestalteten Dehnspanneinrichtung aus den Figuren 1 bis 4 umgibt die Dehnbüchse 5 den Grundkörper 2 unter Bildung einer Druckkammer 8, und die Außenfläche der Büchse 5 bildet eine Spannfläche 7, auf die ein zu spannendes Bauteil aufgeschoben werden kann.
Die Druckkammer 8 steht mit einem zentral im Grundkörper 2 ausgebildeten Flydraulikmittelkanal 23, welcher den Grundkörper 2 axial durchsetzt, über einen Flydraulikmittelzufuhrkanal 11 in Verbindung. Der Flydraulikmittelkanal 23 ist an seinen Endbereichen mit Gewindebohrungen 24, 25 versehen, die durch nicht dargestellte Spannschrauben verschlossen sind. Um ein Bauteil zu spannen, wird eine dieser Spannschrauben in das Grundkörperinnere geschraubt, wodurch sich der hydraulische Druck innerhalb des Hydraulik- mittelkanals 23, des Flydraulikmittelzufuhrkanals 11 sowie der Druckkammer 8 erhöht und auf diese Weise die Büchse 5 elastisch nach außen verformt wird, um ein aufgeschobenes Bauteil kraftschlüssig zu fixieren.
Die Figuren 6 bis 9 verdeutlichen ein Verfahren zur Herstellung der als Dehnspannfutter 1 ausgebildeten Dehnspanneinrichtung, wie sie in den Fi guren 1 bis 4 dargestellt ist. Dabei werden der Grundkörper 2, wie in Figur 6 dargestellt, und ein Dehnbüchsenwerkstück 26, wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt, bereitgestellt. Der Grundkörper 2 weist eine zu dessen vorderer Stirnseite hin offene, zentrale Axialbohrung 4 auf. Das Dehnbüchsenwerk- stück 27 weist eine zylindrische Grundform und ist massiv aus Vollmaterial ausgestaltet. Des Weiteren ist das Dehnbüchsenwerkstück 27 mit einem in die Axialbohrung 4 des Grundkörpers 2 einschiebbaren Dehnbüchsenschaft 27 versehen, wobei in der äußeren Mantelfläche des Dehnbüchsenschafts 27 und/oder der die zentrale Axialbohrung 4 definierenden Innenfläche des Grundkörpers 2 Vertiefungen in der Form von ringartigen Ausnehmungen 9 zur Bildung der Druckkammer 8 ausgebildet sind.
In Figur 9 ist der Grundkörper 2 mit dem eingeschobenen Dehnbüchsen schaft 27 eines Dehnbüchsenwerkstücks 26 dargestellt. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer als Dehnspannfutter 1 ausgestalteten Dehnspannein richtung wird der Dehnbüchsenschaft 27 bis zum Kontakt zweier jeweiliger Paare zueinander korrelierender Anschlagflächen 28 des Grundkörpers 2 und des Dehnbüchsenwerkstücks 26 an den vorderen und hinteren axialen Endbereichen 16, 17 der Druckkammer 8 in den Grundkörper 2 eingescho- ben.
Anschließend werden der Grundkörper 2 und das Dehnbüchsenwerkstück 26, während diese in eine Relativrotation versetzt sind, an den zwei jeweili gen Paaren zueinander korrelierender Anschlagflächen 28 aneinanderge- drückt. Dabei entsteht Reibung, durch welche die Werkstoffe des Grundkör- pers 2 und des Dehnbüchsenwerkstücks 26 im Bereich der Anschlagflächen 28 erwärmt werden. Zum stoffschlüssigen Verbinden des Dehnbüchsen werkstücks 26 und des Grundkörpers 2 wird die Relativrotation abgebremst und der Grundkörper 2 und das Dehnbüchsenwerkstück 26 werden gegen- einandergedrückt, wobei diese unter Bildung einer Schweißwulst 15 ge staucht werden. Dabei wird das Dehnbüchsenwerkstück 26 noch weiter in den Grundkörper 2 eingedrückt.
Nachdem das Dehnbüchsenwerkstück 26 über die beiden Reibschweißver- bindungen 14 an dem Grundkörper 2 fixiert wurde, kann ein aus der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 2 ragender Abschnitt 29 des Dehnbüchsen werkstücks 26 abgetrennt werden, so dass lediglich eine Dehnbüchse 5 ver bleibt. Anschließend kann in dem Dehnbüchsenwerkstück 26, beispielsweise mittels Bohren, eine Aufnahme 6 mit einem kreiszylindrischen Querschnitt hergestellt werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele nä her illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offen barten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fach- mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
In den Figuren 10 bis 12 ist eine weitere, als Dehnspannfutter ausgebildete Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie das Dehnspannfutter 1 der ersten Ausführungsform ist das Dehnspannfutter als Flohlschaftkegelwerkzeughalter FISK ausgebildet und umfasst einen Grundkörper 2, welcher an seinem linksseitigen Endbereich einen Befesti gungskonus 3 zur Einspannung an einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem gegenüberliegenden vorderen Endbereich des Grundkörpers 2 ist eine zentrale Aufnahme 6 vorgesehen, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann. Dabei ist das axial vordere Ende des Grundkörpers 2 als Dehnhülse 2a ausgebildet, die elastisch verformt werden kann. Auf die Dehnhülse 2a ist eine Büchse 5 axial aufgeschoben, wobei eine Druckkam mer 8 zwischen der Büchse 5 und er Dehnhülse 2a gebildet wird, welche die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Die Druckkammer 8, deren axiale Länge etwa der Länge der Spannfläche 7 entspricht, wird durch ringartige Ausnehmungen 9 in der äußeren Mantelfläche der Dehn hülse 2a und in der Innenfläche der Büchse 5 gebildet.
Zur Aufnahme 6 hin wird die Druckkammer 8 von einer relativ schma len/dünnen Wandung der Dehnhülse 2a und radial nach außen von der Wandung der Büchse 5, deren Wandstärke um ein mehrfaches größer ist als die Wandstärke der Dehnhülse 2a, begrenzt. Die Druckkammer 8 kann wie bei der ersten Ausführungsform mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt wer den, um die Dehnhülse 2a elastisch nach innen zu verformen und so ein in die Aufnahme 6 eingesetztes Bauteil zu spannen.
Bei dieser Ausführungsform sind der Grundkörper 2 und die Büchse 5 in ih rem vorderen und an ihrem hinteren axialen Endabschnitt jeweils über eine Reibschweißverbindung 14 stoffschlüssig verbunden. Dabei liegt die hintere Stirnfläche an einer vorderen Stirnfläche der Büchse 5 des Grundkörpers 2, von welcher auch die Dehnhülse 2a abragt, an, und an der vorderen Stirn fläche der Dehnhülse 2a liegt ein nach innen ragender Kragen der Büchse 5 stirnseitig an. Im Bereich der axialen Anlageflächen sind die Bauteile durch Reibschweißverbindungen 14 aneinander fixiert. Um die beim Erstellen der jeweiligen Reibschweißverbindung 14 erzeugte Schweißwulst 15 aufzuneh men, ist die Druckkammer 8 in ihrem vorderen axialen Endbereich 16 und in ihrem hinteren axialen Endbereich 17 in radialer Richtung gegenüber einem in axialer Richtung zentralen Bereich 18 der Druckkammer 8 verbreitert. Au- ßerdem ist eine Ringnut 30 in der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 2 um die von dieser abragenden Dehnhülse 2a ausgebildet.
Bezugszeichenliste
1 Dehnspanneinrichtung 2 Grundkörper
2a Dehnhülse
3 Befestigungskonus
4 Axialbohrung
5 Büchse 6 Aufnahme
7 Spannfläche
8 Druckkammer
9 ringartige Ausnehmungen
10 Innenwand der Dehnbüchse 11 Hydraulikmittelzufuhrkanal
12 vorderer axialer Endabschnitt
13 hinterer axialer Endabschnitt
14 Reibschweißverbindung
15 Schweißwulst 16 vorderer axialer Endbereich
17 hinterer axialer Endbereich
18 in axialer Richtung zentraler Bereich
19 Spanndorn
20 links dargestellter Endbereich 21 rechts dargestellter Endbereich
22 Grundkörperschaft
23 Hydraulikmittelkanal
24 hintere Gewindebohrung
25 vordere Gewindebohrung 26 Dehnbüchsenwerkstück Dehnbüchsenschaft Anschlagflächen Abschnitt Ringnut

Claims

Ansprüche
1. Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2), der eine Längs achse definiert, und einer Büchse (5), die unter Bildung wenigstens einer Druckkammer (8) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist oder diesen umgibt, wobei die Druckkammer (8) mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (5) an dem vorderen axialen Endbereich (16) der Druckkammer (8) und/oder an dem hinteren axialen Endbereich (17) der Druckkammer (8) über eine Reibschweißverbindung (14) an dem Grundkörper (2) stoffschlüssig fixiert ist.
2. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (8) in ihrem zu einer Reibschweißverbindung (14) benachbarten vorderen und/oder hinteren axialen Endbereich (16, 17) eine beim Erstellen der Reibschweißverbindung (14) erzeugte Schweißwulst (15) aufnimmt und hier insbesondere in radialer Richtung gegenüber einem in axialer Richtung zentralen Bereich (18) der Druckkammer (8) verbreitert ist.
3. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Büchse (5) unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer (8) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist oder diesen umgibt und die Büchse (5) an ihrem vorderen und/oder hinteren Endabschnitt (12, 13) an dem Grundkörper (2) über eine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert ist.
4. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (5) unter Bildung von zwei axial hintereinanderliegenden Druckkammern (8) in den Grundkörper (2) einge setzt ist oder diesen umgibt, wobei insbesondere die Büchse (5) axial zwi- sehen den Druckkammern (8) über eine Reibschweißverbindung (14) an dem Grundkörper (2) stoffschlüssig fixiert ist und/oder wobei insbesondere die Büchse (5) an dem hinteren axialen Endbereich (17) der hinteren Druck kammer (8) und/oder an dem vorderen axialen Endbereich (16) der vorderen Druckkammer (8) an dem Grundkörper (2) über eine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert ist.
5. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder jede Reibschweißverbindung (14) durch aufgleitendes Reibschweißen hergestellt ist und/oder dass eine oder jede Reibschweißverbindung (14) durch ein Rotationsschweißverfahren her gestellt ist, und/oder dass die Büchse (5) wärmebehandelt, insbesondere einsatzgehärtet und/oder vergütet und/oder nitriert ist, und/oder dass die Büchse (5) einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder ein Keramikmaterial und/oder einen Einsatzstahl, insbesondere einen 20MnCrS5-Einsatzstahl, aufweist oder daraus besteht.
6. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Büchse (5) als Dehnbüchse ausgebildet ist, die bei Beaufschlagung der Druckkammer (8) elastisch verformt wird, um eine Spannwirkung zu erzielen, und dass die Büchse (5) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist und die Innenfläche der Büchse (5) eine Spannfläche (7) bildet, oder die Büchse (5) den Grundkörper (2) umgibt und die Außenflä che der Büchse (5) eine Spannfläche (7) bildet.
7. Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein axial vorderes Ende des Grundkörpers (2) als Dehnhülse (2a) ausgebildet ist und die Büchse (5) axial auf die Dehnhülse (2a) aufgeschoben ist, wobei wenigstens eine Druckkammer (8) zwischen der Büchse (5) und der Dehnhülse (2a) gebildet wird, dass die Innenfläche der Dehnhülse (2a) eine Spannfläche (7) bildet und dass die Dehnhülse (2a) elastisch verformt wird, wenn die Druckkammer (8) mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt wird, um eine Spannwirkung zu erzielen.
8. Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfläche (7) mit einer Oberflächenbeschich- tung versehen ist, wobei insbesondere die Oberflächenbeschichtung durch Oxidieren oder durch manganphosphatierung auf die Spannfläche (7) aufge bracht ist.
9. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnspanneinrichtung Spannmittel auf weist, die ausgebildet sind, wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydrau likmittel zu bewirken, wobei die Spannmittel über einen Hydraulikmittelzu- führkanal (23) mit der Druckkammer (8) wirkverbunden sind.
10. Verfahren zur Herstellung einer als Dehnspannfutter (1) ausgestalte ten Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2), der eine Längsachse definiert, und einer als Dehnbüchse ausgebildetenBüchse (5), die unter Bil dung wenigstens einer geschlossenen Druckkammer (8) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist und eine zentrale Aufnahme zylindrischer Grundform mit einer Spannfläche (7) definiert, in welche ein zu spannendes Bauteil von der Vorderseite der Dehnspanneinrichtung her eingeschoben werden kann, auf weisend folgende Schritte: a) Bereitstellung eines Grundkörpers (2), der eine zur vorderen Stirn- seite des Grundkörpers (2) offene zentrale Axialbohrung (4) auf- weist, und eines Dehnbüchsenwerkstücks (26), das einen in die zentrale Axialbohrung (4) des Grundkörpers (2) einschiebbaren Dehnbüchsenschaft (27) zylindrischer Grundform aufweist, wobei in der Außenfläche des Dehnbüchsenschafts (27) und/oder in der die zentrale Axialbohrung (4) definierenden Innenfläche des
Grundkörpers (2) Vertiefungen zur Bildung der wenigstens einen Druckkammer (8) ausgebildet sind, b) Einschieben des Dehnbüchsenschaftes (27) in die zentrale Axial bohrung (4) des Grundkörpers (2), c) Axiales Gegeneinanderdrücken des Grundkörpers (2) und des
Dehnbüchsenwerkstücks (26), während der Grundkörper (2) und/oder das Dehnbüchsenwerkstück (26) Bewegungen um die Längsachse ausführen, insbesondere um die Längsachse rotieren, um eine Relativbewegung zwischen dem Grundkörper (2) und dem Dehnbüchsenwerkstück (26) zu erzeugen, wobei zueinander kor respondierende Anschlagflächen (28) des Grundkörpers (2) und des Dehnbüchsenwerkstücks (26) an dem vorderen axialen End bereich (16) der wenigstens einen Druckkammer (8) und/oder an dem hinteren axialen Endbereich (17) der wenigstens einen Druckkammer (8) axial gegeneinander gedrückt und durch die
Reibung erwärmt werden, so dass das Dehnbüchsenwerkstück (26) an dem Grundkörper (2) im Bereich der Anschlagflächen (28) übereine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert wird, d) Beendigung der Relativbewegung, so dass der Grundkörper (2) und das Dehnbüchsenwerkstück (26) abkühlen, wobei insbesondere das Dehnbüchsenwerkstück (26) nach der Beendigung der Relativbewegung weiter in den Grundkörper (2) eingepresst wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten a) bis d) der Dehnbüchsenschaft (27) unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer (8) in den Grundkörper (2) eingesetzt wird und der Dehnbüchsenschaft (27) an seinem vorderen und/oder hinterem Endabschnitt (12, 13) an dem Grundkörper (2) übereine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert wird, und/oder dass in den Schritten a) bis d) der Dehnbüchsenschaft (27) unter Bildung zweier, axial hintereinanderliegender, sich ringförmig um die Längsachse erstreckender Druckkammern (8), in den Grundkörper (2) eingesetzt wird, und der Dehnbüchsenschaft (27) insbesondere axial zwischen den Druck kammern (8) über eine Reibschweißverbindung (14) an dem Grundkörper (2) stoffschlüssig fixiert wird, wobei insbesondere in Schritt c) die jeweiligen zu einander korrespondierenden Anschlagflächen (28) des Grundkörpers (2) und des Dehnbüchsenwerkstücks (26) an dem vorderen axialen Endbereich (16) der vorderen Druckkammer (8) und/oder an dem hinteren axialen End bereich (17) der hinteren Druckkammer (8) ausgebildet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Reibschweißverbindung (14) durch aufgleitendes Reibschwei ßen hergestellt wird, und/oder dass nach den Schritten a) bis d) folgender weiterer Schritt durchgeführt wird: e) ein aus der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers (2) ragender Abschnitt (29) des Dehnbüchsenwerkstücks (26) wird abgetrennt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein massiver Dehnbüchsenschaft (27) bereitgestellt wird und in diesem, insbesondere nach Schritt e), eine Aufnahme (6) hergestellt wird, und/oder dass der in Schritt a) bereitgestellte Dehnbüchsenschaft (27) hohl ausgebil det ist, wobei der Dehnbüchsenschaft (27) während den Schritten b) bis d) innenseitig abgestützt wird und/oder nach Schritt e) eine Aufnahme (6) an dem Dehnbüchsenschaft (27) hergestellt wird, wobei insbesondere der Dehnbüchsenschaft (27) mit vorhandener Aufnahme (6) wärmebehandelt wird, insbesondere einsatzgehärtet und/oder vergütet und/oder nitriert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnbüchsenschaft (26) einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder ein Keramikmaterial und/oder einen Einsatzstahl, insbesondere 20MnCrS5-Einsatzstahl, aufweist oder daraus besteht, und/oder dass die Spannfläche (7) mit einer insbesondere durch Oxidieren oder durch Manganphosphatieren aufgebrachten Oberflächenbeschichtung versehen wird.
15. Verfahren zur Herstellung einer als Spanndorn (19) ausgestalteten Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2), der eine Längsachse de finiert, und einer als Dehnbüchse ausgebildeten Büchse (5), die unter Bil dung wenigstens einer geschlossenen Druckkammer (8) den Grundkörper (2) umgibt und an ihrer Außenfläche eine Spannfläche (7) definiert, auf wel che ein zu spannendes Bauteil von der Vorderseite der Dehnspanneinrich tung her aufgeschoben werden kann, aufweisend folgende Schritte: aa) Bereitstellung eines Grundkörpers (2), der an seiner vorderen Stirnseite einen zylindrischen Grundkörperschaft (22) aufweist, und eines hohl ausgebildeten Dehnbüchsenwerkstücks (26), das auf den Grundkörperschaft (22) aufschiebbar ist, wobei in der Außen fläche des Grundkörperschaftes (22) und/oder in der Innenfläche des Dehnbüchsenwerkstücks (26) Vertiefungen zur Bildung der wenigstens einen Druckkammer (8) ausgebildet sind, bb)Aufschieben des Dehnbüchsenwerkstücks (26) auf den Grundkör perschaft (22), cc) Axiales Gegeneinanderdrücken des Grundkörpers (2) und des Dehnbüchsenwerkstücks (26), während der Grundkörper (2) und/oder das Dehnbüchsenwerkstück (26) Bewegungen um die Längsachse ausführen, insbesondere um die Längsachse rotieren, um eine Relativbewegung zwischen dem Grundkörper und dem Dehnbüchsenwerkstück (26) zu erzeugen, wobei zueinander kor respondierende Anschlagflächen (28) des Grundkörpers (2) und des Dehnbüchsenwerkstücks (26) an dem vorderen axialen End bereich (16) der wenigstens einen Druckkammer (8) und/oder an dem hinteren axialen Endbereich (17) der wenigstens einen Druckkammer (8) axial gegeneinander gedrückt und durch die Reibung erwärmt werden, so dass das Dehnbüchsenwerkstück (26) an dem Grundkörper (2) im Bereich der Anschlagflächen (28) übereine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert wird, dd)Beendigung der Relativbewegung, so dass der Grundkörper (2) und das Dehnbüchsenwerkstück (26) abkühlen, wobei insbesondere das Dehnbüchsenwerkstück (26) nach der Beendigung der Relativbewegung weiter auf den Grundkörperschaft (22) gepresst wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schritten aa) bis dd) das Dehnbüchsenwerkstück (26) den Grundkörper schaft (22) unter Bildung einer einzigen, sich ringförmig um die Längsachse erstreckenden Druckkammer (8) umgibt und das Dehnbüchsenwerkstück (26) an seinem vorderen und/oder hinterem Endabschnitt (16, 17) an dem Grundkörperschaft (22) über eine Reibschweißverbindung (14) stoffschlüssig fixiert wird, oder dass in den Schritten aa) bis dd) das Dehnbüchsenwerkstück (26) den Grundkörperschaft (22) unter Bildung zweier, axial hintereinanderliegender, sich ringförmig um die Längsachse erstreckender Druckkammern (8) umgibt, und das Dehnbüchsenwerkstück (26) insbesondere axial zwischen den Druckkammern (8) über eine Reibschweißverbindung (14) an dem Grund körperschaft (22) stoffschlüssig fixiert wird, wobei insbesondere in Schritt cc) die jeweiligen zueinander korrespondierenden Anschlagflächen (28) des Grundkörpers (2) und des Dehnbüchsenwerkstücks (26) an dem vorderen axialen Endbereich (16) der vorderen Druckkammer (8) und/oder an dem hinteren axialen Endbereich (17) der hinteren Druckkammer (8) ausgebildet sind.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Reibschweißverbindung (14) durch aufgleitendes Reibschwei- ßen hergestellt wird, und/oder dass nach den Schritten aa) bis dd) folgender weiterer Schritt durchgeführt wird: ee)ein über die vordere Stirnfläche des Grundkörpers (2) ragender Abschnitt (29) des Dehnbüchsenwerkstücks (26) wird abgetrennt, und/oder dass, insbesondere nach dem Schritt ee), zumindest ein Teil der äußeren Mantelfläche des an dem Grundkörper fixierten Dehnbüchsenwerkstücks (26) bearbeitet wird, wobei insbesondere eine beim Erstellen der Reibschweißverbindung (14) erzeugte Schweißwulst (15) abgetragen wird und/oder die Spannfläche (7) hergestellt wird, und/oder dass das Dehnbüchsenwerkstück (26) mit vorhandener Spannfläche (7) wärmebehandelt wird, insbesondere einsatzgehärtet und/oder vergütet und/oder nitriert wird, und/oder dass ein Dehnbüchsenwerkstück (26) verwendet wird, das einen unlegierten Stahl und/oder einen niedrig legierten Stahl und/oder einen hochlegierten Stahl und/oder ein Keramikmaterial und/oder einen Einsatzstahl, insbeson dere 20MnCrS5-Einsatzstahl, aufweist oder daraus besteht, und/oder dass die Spannfläche (7) mit einer insbesondere durch Oxidieren oder durch Manganphosphatieren aufgebrachten Oberflächenbeschichtung versehen wird.
EP20823742.0A 2019-11-28 2020-11-27 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung Pending EP4457044A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19212256.2A EP3827917B8 (de) 2019-11-28 2019-11-28 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung
PCT/EP2020/083747 WO2021105436A1 (de) 2019-11-28 2020-11-27 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4457044A1 true EP4457044A1 (de) 2024-11-06

Family

ID=68732733

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19212256.2A Active EP3827917B8 (de) 2019-11-28 2019-11-28 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung
EP20823742.0A Pending EP4457044A1 (de) 2019-11-28 2020-11-27 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19212256.2A Active EP3827917B8 (de) 2019-11-28 2019-11-28 Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12440904B2 (de)
EP (2) EP3827917B8 (de)
JP (1) JP7460872B2 (de)
KR (1) KR102665715B1 (de)
CN (1) CN114746201B (de)
WO (1) WO2021105436A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102638953B1 (ko) * 2022-12-05 2024-02-21 (주)에이테크오토모티브 슬리브 가공용 고정지그
US20250033123A1 (en) * 2023-07-26 2025-01-30 Kennametal Inc. Modular hydraulic chucks
US12521800B2 (en) 2023-07-31 2026-01-13 Kennametal Inc. Hydraulic chuck assembly and expansion sleeve therefor

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1818042A (en) * 1928-11-28 1931-08-11 Packard Motor Car Co Lathe
SE7812703L (sv) * 1978-12-11 1980-06-12 Hans Otto Olsson Anordning vid hydrauliska kopplingar
DE3046094C2 (de) * 1980-12-06 1986-06-26 ARBED Saarstahl GmbH, 6620 Völklingen Spannelement
SE459160B (sv) * 1985-12-09 1989-06-12 Waco Jonsereds Ab Anordning foer foerhindrande av relativroerelse mellan en verktygsspindel och en verktygshaallare
DE3909630A1 (de) * 1989-03-23 1990-09-27 Daimler Benz Ag Spannwerkzeug zum kraftschluessigen und hochpraezisen spannen von werkstuecken
JPH02262904A (ja) * 1989-03-31 1990-10-25 Kyoritsu Seiki Kk チヤック及びその製造方法
JPH0644627Y2 (ja) * 1990-02-16 1994-11-16 三菱マテリアル株式会社 回転加工工具
DE4012837C1 (en) * 1990-04-23 1991-07-04 Gerhard 7066 Baltmannsweiler De Wagner Chuck for small tools - incorporates collet to grip tool shank
US5127780A (en) * 1990-09-20 1992-07-07 Kennametal Inc. Expandable holding device using a fusible alloy
JPH04165185A (ja) * 1990-10-25 1992-06-10 Toyoda Gosei Co Ltd 目玉継手の製造方法
SE469214B (sv) * 1991-11-29 1993-06-07 Etp Transmission Ab Maskinspindel med integrerad chuck samt foerfarande foer framstaellning daerav
SE502498C2 (sv) * 1993-05-12 1995-10-30 Etp Transmission Ab Verktygsförlängare innefattande en hydraulisk spännbussning med en invändig kylkanal
SE512052C2 (sv) * 1997-04-11 2000-01-17 Etp Transmission Ab Hydraulisk spännbussning
CH692487A5 (de) * 1997-07-09 2002-07-15 Dihart Ag Hydraulische Spannvorrichtung für die lösbare Präzisionshalterung von Maschinenelementen.
DE19926152A1 (de) * 1999-06-09 2000-12-14 Franz Haimer Maschb Kg Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere ein Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug
KR100680884B1 (ko) * 2000-07-14 2007-02-08 프란츠 하이머 마쉬넨바우 카게 드릴링, 밀링 또는 리밍 공구와 같은, 회전축에 관하여회전가능한 공구용 공구홀더
EP1301303A1 (de) * 2000-07-14 2003-04-16 Franz Haimer Maschinenbau KG Werkzeughalter für ein um eine drehachse drehbares werkzeug, insbesondere ein bohr-, fräs- oder schleifwerkzeug
US8579562B2 (en) * 2004-01-16 2013-11-12 Franz Haimer Maschinenbau Kg Vibration-damped tool holder
DE102004019869A1 (de) * 2004-01-16 2005-08-11 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schwingungsgedämpfter Werkzeughalter
WO2005068118A1 (de) * 2004-01-16 2005-07-28 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schwingungsdämpfter werkzeughalter
US7967300B2 (en) * 2006-11-17 2011-06-28 Hydra-Lock Corporation Hydrostatically actuated workholding apparatus with high expansion and recovery sleeve
DE202011109498U1 (de) * 2011-12-27 2012-02-13 Franz Haimer Maschinenbau Kg Werkzeughalter und Spannsystem mit einem derartigen Werkzeughalter
DE102010005844B4 (de) 2010-01-26 2011-11-03 Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik Dehnspanneinrichtung
DE102012215036A1 (de) * 2012-04-13 2013-10-17 Gühring Ohg Hydrodehnspannfutter
DE102012111456C5 (de) * 2012-11-27 2017-07-13 Kennametal Inc. Hydraulisches Dehnspannfutter und Verfahren zur Herstellung eines solchen Dehnspannfutters
US9289831B2 (en) * 2012-12-20 2016-03-22 Kennametal Inc. Expansion chuck
DE102013103168B3 (de) 2012-12-21 2014-04-17 Franz Haimer Maschinenbau Kg Werkzeughalter mit eingebauten Kavitäten
SE1551222A1 (en) * 2015-09-23 2017-03-24 Etp Trans Ab Hydraulic clamping device, system comprising such device andmethod of interconnecting a hub and a shaft
DE102016123728A1 (de) * 2016-12-07 2018-06-07 Kennametal Inc. Dehnspannhülse, Werkzeughalter mit einer solchen Dehnspannhülse sowie Verfahren zum Spannen eines Werkzeugs
DE102017002436A1 (de) * 2017-03-13 2018-09-13 Richard Behringer Spannsystem mit hydraulisch gedehnter Hohlwelle zur sicheren reibschlüssigen Fixierung von Werkzeugen oder Werkstücken zu deren Bearbeitung

Also Published As

Publication number Publication date
JP7460872B2 (ja) 2024-04-03
US20230356304A1 (en) 2023-11-09
KR20220083814A (ko) 2022-06-20
KR102665715B1 (ko) 2024-05-14
CN114746201B (zh) 2024-04-05
EP3827917C0 (de) 2025-01-15
EP3827917B1 (de) 2025-01-15
US12440904B2 (en) 2025-10-14
CN114746201A (zh) 2022-07-12
WO2021105436A1 (de) 2021-06-03
EP3827917A1 (de) 2021-06-02
JP2023504047A (ja) 2023-02-01
EP3827917B8 (de) 2025-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2797708B1 (de) Werkzeughalter und verfahren zur herstellung einer werkzeugaufnahme für einen solchen werkzeughalter
DE19924309B4 (de) Hydrostatischer Werkstückhalter
EP2347842B1 (de) Dehnspanneinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
EP4457044A1 (de) Dehnspanneinrichtung und verfahren zu deren herstellung
DE102021116607B3 (de) Hydraulische Dehnspanneinrichtung
EP1761354A2 (de) Werkzeughalter für ein rotationswerkzeug
WO1998007538A1 (de) Dehnspannfutter
EP3349931B1 (de) Spanneinrichtung zum fixieren eines werkzeugs in einer werkzeugmaschine, sowie verfahren zur herstellung der spanneinrichtung
EP1185390A1 (de) Dehnspannwerkzeug
WO2005097384A2 (de) Dehnspanneinrichtung
DE102004054550A1 (de) Schwingungsgedämpfter Werkzeughalter
EP1385664B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von ringartigen werkstücken
DE102013113895A1 (de) Dehnspanner
EP3815822A1 (de) Hydrodehnspannfutter
DE102016115029A1 (de) Werkzeughalter und Spannsystem mit einem derartigen Werkzeughalter sowie Verfahren zur Herstellung einer Werkzeugaufnahme für einen solchen Werkzeughalter
DE102016008767A1 (de) Dehnspanneinrichtung
EP2177296A1 (de) Dehnspanneinrichtung
EP3738700B1 (de) Hydraulisch spannbarer werkzeug-/werkstückhalter
WO2015166062A1 (de) Werkzeughalter
EP2103369B1 (de) Dehnspannfutter
WO2010040427A1 (de) Hydraulische dehnspanneinrichtung
EP4357055A1 (de) Dehnspanneinrichtung zum fixieren eines bauteils
EP1882537A1 (de) Hydraulische Dehnspanneinrichtung
EP3795848B1 (de) Kupplungsanordnung, kupplungselement und verfahren zum kuppeln zweier kupplungselemente
DE102018105000A1 (de) Spannfutter

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220509

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: KLAUS RAISER GMBH & CO. KG

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250617