DE10127303C2 - Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters (1) mit einem Grundkörper (2) und einer sich daran axial anschließenden Spannhülse (3), die eine zentrale Aufnahme (4) für ein Werkzeug und mehrere Aussparungen (7), die gleichmäßig verteilt um die Aufnahme (4) herum angeordnet und mit der Aufnahme (4) durch radiale Einschnitte (8) verbunden sind, aufweist, wobei in der Spannhülse (3) eine der Aufnahme (4) entsprechende zentrale Bohrung hergestellt wird und die radialen Einschnitte (8) und Aussparungen (7), ausgehend von der zentralen Bohrung, in die Spannhülse (3) erodiert werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Grundkörper (2) und die Spannhülse (3) einteilig ausgebildet werden, in dem Grundkörper (2) eine in die zentrale Bohrung der Spannhülse (3) übergehende zentrale Axialbohrung (6) vorgesehen wird, deren Durchmesser größer als der Durchmesser ist, auf dem die Außenkanten der Aussparungen (7) liegen, und der Erodierdraht zur Herstellung der Einschnitte (8) und Aussparungen (7) durch die Aufnahme (4) und die Axialbohrung (6) geführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung eines Werkzeughalters mit einem Grundkörper und einer sich daran axial anschließenden Spannhülse, die ei­ ne zentrale Aufnahme für ein Werkzeug und mehrere Ausspa­ rungen, die gleichmäßig verteilt um die Aufnahme herum angeordnet und mit der Aufnahme durch radiale Einschnitte verbunden sind, aufweist, wobei in der Spannhülse eine der Aufnahme entsprechende zentrale Bohrung hergestellt wird und die radialen Einschnitte und Aussparungen ausge­ hend von der zentralen Bohrung in die Spannhülse erodiert werden.

Für die Fixierung von Werkzeugen an der rotierenden Spin­ del einer Werkzeugmaschine werden Spannfutter bzw. Werk­ zeughalter in unterschiedlichen Ausführungsformen einge­ setzt. Aus der DE 198 27 109 C1 sind beispielsweise Werk­ zeughalter bekannt, mit denen der Schaft eines Werkzeugs in einer zentralen Aufnahme des Werkzeughalters durch ei­ nen Preßsitz fixiert werden kann. Hierzu sind in dem Werkzeughalter um die zentrale Aufnahme herum drei schlitzförmige Aussparungen vorgesehen, die sich konzen­ trisch zur Aufnahme über jeweils einen Umfangsbereich von etwa 100° erstrecken und zur Aufnahme hin durch nutartige Einschnitte, die in Umfangsrichtung gesehen jeweils mittig von den Aussparungen radial nach innen abragen und entsprechend einen Winkelversatz von 120° zueinander ha­ ben, öffnen. Zum Lösen bzw. in umgekehrter Weise zum Her­ stellen einer Verbindung zwischen einem Werkzeugschaft und dem Werkzeughalter werden von außen auf den Werkzeug­ halter im Bereich der Spannhülse radiale Druckkräfte aus­ geübt, deren Wirkungslinien etwa mittig durch die radia­ len Einschnitte verlaufen. Durch diese Druckkräfte wird die Spannhülse im Bereich der Kraftangriffspunkte radial nach innen und gleichzeitig in den etwaig mittig zwischen den Kraftangriffspunkten gelegenen Umfangsbereichen radi­ al nach außen elastisch verformt, wofür die Aussparungen den nötigen Freiraum lassen, mit der Folge, daß sich die Aufnahme vergrößert und ein Werkzeugschaft in die Aufnah­ me eingesetzt bzw. aus dieser herausgenommen werden kann. Wenn die radialen Druckkräfte aufgehoben werden, verformt sich die Spannhülse elastisch in ihre Ausgangslage zu­ rück, so daß der in die Aufnahme eingesetzte Werkzeug­ schaft durch Preßsitz fixiert wird. Diese Art der Fixie­ rung hat sich in der Praxis insbesondere zum Spannen kleiner Werkzeuge durchaus bewährt.

Die bekannten Werkzeughalter sind zweiteilig aufgebaut und bestehen aus einem Grundkörper, der an der Arbeits­ spindel eine Werkzeugmaschine fixierbar ist, und einer sich daran axial anschließenden Spannhülse, in welcher die zentrale Werkzeugaufnahme sowie die Aussparungen aus­ gebildet sind. Im Rahmen der Herstellung wird die Spann­ hülse als separates Bauteil vorgefertigt, wobei in der Spannhülse zunächst die Aufnahmebohrung gefertigt und ausgehend von dieser die radialen Einschnitte und Ausspa­ rungen in die Spannhülse erodiert werden. Der Grundkörper und die so vorgefertigte Spannhülse werden anschließend fest miteinander verbunden, beispielsweise verlötet oder verschweißt. Diese Art der Herstellung wird zum Teil als aufwendig angesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters der eingangs genannten Art anzugeben, das eine hohe Fertigungsgenauigkeit ermög­ licht und dabei einfach und preiswert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grundkörper und die Spannhülse einteilig ausgebildet werden, in dem Grundkörper eine in die zentrale Bohrung der Spannhülse übergehende zentrale Axialbohrung vorgese­ hen wird, deren Durchmesser größer als der Durchmesser ist, auf dem die Außenkanten der Aussparungen liegen, und der Erodierdraht zur Herstellung der Einschnitte und Aus­ sparungen durch die Aufnahme und die Axialbohrung geführt wird. Erfindungsgemäß sind der Grundkörper und die Spann­ hülse somit einteilig ausgebildet, so daß der im Stand der Technik erforderliche Löt- oder Schweißvorgang ein­ schließlich der damit verbundenen Positionier- und Aus­ richtarbeiten wegfällt. Um die erforderlichen Erodierar­ beiten an dem Werkzeughalter vornehmen zu können, ist die Aufnahmebohrung der Spannhülse in Form der Axialbohrung in dem Grundkörper weitergeführt, so daß der Erodierdraht durch den ganzen Werkzeughalter gezogen werden kann. Der Durchmesser der Axialbohrung ist dabei so gewählt, daß der Erodierdraht bei der Herstellung der Einschnit­ te/Aussparungen nicht mit der Wandung der Axialbohrung des Grundkörpers in Berührung kommt, also eine Bearbei­ tung nur in den gewünschten Abschnitten der Spannhülse stattfindet.

Zweckmäßigerweise kann zwischen der Axialbohrung des Grundkörpers und der zentralen Aufnahme der Spannhülse ein Freistich für das Schleifen der Aufnahme vorgesehen sein. Grundsätzlich kann dieser Freistich aber auch ent­ fallen.

Im übrigen erstrecken sich gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung die Aussparungen und Ein­ schnitte über die gesamte Länge der Aufnahme bzw. der Aufnahme und des Freistiches.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol­ gende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Be­ zugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Werkzeughalter gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 den Werkzeughalter aus Fig. 1 im Schnitt II-II und

Fig. 3 die Schnittansicht aus Fig. 2 in vergrö­ ßerter Darstellung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Werkzeughalter gemäß der vorliegenden Erfindung in vergrößerter Darstellung, d. h. etwa einem Maßstab 2 : 1 dargestellt. Der Werkzeughalter 1 besitzt einen Grundkörper 2, der an der Arbeitsspindel an der Werkzeugmaschine anbringbar ist, und eine sich daran anschließende Spannhülse 3, die eine zentrale Aufnahme 4 für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs aufweist. Der Durchmesser der Aufnahme 4 ist dabei etwas kleiner als der Schaftdurchmesser gewählt. An die zentrale Auf­ nahme 4 schließt sich axial ein Freistich 5 und daran wiederum eine Axialbohrung 6 in dem Grundkörper 2 an.

Wie insbesondere in den Fig. 2 und 3 gut erkennbar ist, sind um die Aufnahme 4 sowie den Freistich 5 herum in der Spannhülse 3 drei nutartige Aussparungen 7 vorge­ sehen, die sich unter Belassung von schmalen Stegberei­ chen über jeweils einen Umfangsbereich von 90° bis 100° erstrecken und auf einem zur Aufnahme 4 konzentrischen gemeinsamen Kreisbogen liegen. Die Aussparungen 7 sind mit der Aufnahme 4 bzw. dem Freistich 5 durch radiale Einschnitte 8 verbunden, welche in Umfangsrichtung gese­ hen jeweils etwa mittig von den Aussparungen 7 radial nach innen abragen, so daß sie etwa einen Winkelversatz von 120° zueinander haben. Durch die Aussparungen 7 und Einschnitte 8 werden drei Spannsegmente 3a, 3b, 3c gebil­ det, welche die Aufnahme 4 definieren.

Wenn mit dem Werkzeughalter 1 ein Schaft gespannt werden soll, werden radiale Druckkräfte F von außen auf die Spannhülse 3 ausgeübt, wobei die Kraftangriffspunkte so gewählt sind, daß die Wirkungslinien der Kräfte F etwa mittig durch die radialen Einschnitte 8 verlaufen. Durch die Druckkräfte F wird die Spannhülse 3 im Bereich der Kraftangriffspunkte radial nach innen gedrückt, und gleichzeitig werden die etwa mittig zwischen den Kraftan­ griffspunkten liegenden Umfangsbereiche, d. h. die zwi­ schen den Aussparungen 7 gelegenen Stegbereiche mit den Spannsegmenten 3a, 3b, 3c, elastisch nach außen gezogen, so daß sich die Aufnahme 4 vergrößert und der Schaft in sie eingesetzt werden kann. Der hierfür erforderliche Raum wird durch die Aussparungen 7 und Einschnitte 8 be­ reitgestellt. Wenn jetzt die Druckkräfte F weggenommen werden, verformt sich die Spannhülse 3 elastisch zurück in ihre Ausgangsform mit der Folge, daß sich die Aufnahme 4 wieder verkleinert und die Spannsegmente 3a, 3b, 3c mit der elastischen Rückstellkraft gegen den Werkzeugschaft gedrückt werden und diesen so fixieren.

Der Werkzeughalter 1 ist gemäß der vorliegenden Erfindung einteilig ausgebildet, d. h. der Grundkörper 2 und die Spannhülse 3 werden aus einem Bauteil hergestellt. Im Rahmen dieser Herstellung erfolgt einerseits eine Bear­ beitung an der Außenkontur und andererseits die Bearbei­ tung der Innenkontur, in deren Rahmen auch die Aussparun­ gen 7 und radialen Einschnitte 8 erfolgen. Konkret wird im Rahmen der Innenbearbeitung zunächst eine der Aufnahme 4 entsprechende zentrale Bohrung in dem Werkzeughalter 1 hergestellt, und werden im Anschluß daran von dem der Spannhülse 3 gegenüberliegenden axialen Ende des Werk­ zeughalters 1 her die Axialbohrung 6 in dem Grundkörper 2 sowie der Freistich 5 zwischen der Axialbohrung 6 und der Aufnahmebohrung hergestellt. Nach Fertigstellung der so gebildeten Durchgangsbohrung werden die radialen Ein­ schnitte 8 sowie die Aussparungen 7 in die Wandung der Spannhülse 3 erodiert. Hierzu wird ein Erodierdraht durch den ganzen Werkzeughalter 1, d. h. die Aufnahmebohrung, den Freistich 5 sowie die Axialbohrung 6 des Grundkörpers 2 gezogen, und werden dann mit dem Erodierdraht von der Aufnahmebohrung bzw. dem Freistich 5 ausgehend die radia­ len Einschnitte 8 und Aussparungen 7 hergestellt. Der Durchmesser der in dem Grundkörper 2 vorgesehenen Axial­ bohrung 6 ist dabei so groß gewählt, daß er den Erodier­ vorgang nicht behindert, d. h. der Erodierdraht während des Erodiervorganges mit der Bohrungswandung nicht in Be­ rührung kommt. Mit anderen Worten ist der Durchmesser der Axialbohrung 6 größer gewählt als der Außendurchmesser der Aussparungen 7. Nach dem Erodieren wird die Aufnahme 4 in einem Schleifvorgang fertig bearbeitet.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeughalters (1) mit einem Grundkörper (2) und einer sich daran axial anschließenden Spannhülse (3), die eine zentrale Auf­ nahme (4) für ein Werkzeug und mehrere Aussparungen (7), die gleichmäßig verteilt um die Aufnahme (4) herum angeordnet und mit der Aufnahme (4) durch ra­ diale Einschnitte (8) verbunden sind, aufweist, wobei in der Spannhülse (3) eine der Aufnahme (4) entspre­ chende zentrale Bohrung hergestellt wird und die ra­ dialen Einschnitte (8) und Aussparungen (7) ausgehend von der zentralen Bohrung in die Spannhülse (3) ero­ diert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) und die Spannhülse (3) einteilig aus­ gebildet werden, in dem Grundkörper (2) eine in die zentrale Bohrung der Spannhülse (3) übergehende zen­ trale Axialbohrung (6) vorgesehen wird, deren Durch­ messer größer als der Durchmesser ist, auf dem die Außenkanten der Aussparungen (7) liegen, und der Ero­ dierdraht zur Herstellung der Einschnitte (8) und Aussparungen (7) durch die Aufnahme (4) und die Axialbohrung (6) geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Axialbohrung (6) des Grundkörpers (2) und der zentralen Aufnahme (4) der Spannhülse (3) ein Freistich (5) für das Schleifen der Aufnahme (4) vorgesehen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (7) und Einschnitte (8) über die gesamte axiale Länge der Aufnahme (4) und des Frei­ stiches (5) vorgesehen werden.