DE10221463B4 - Device for hydraulic clamping of a tool in a machine tool and tool for this purpose - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zum hydraulischen Aufspannen eines Werkzeugs (13) in einer Werkzeugmaschine (20), mit einem drehbar angetriebenen Aufspanndorn (1, 1a), einem im Aufspanndorn (1, 1a) vorgesehenen Hydraulikraum (5, 5a), in dem ein von außen beaufschlagbarer Kolben (3) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Werkzeug (13) über eine axiale Durchgangsbohrung (16a, 16b) auf den Aufspanndorn (1, 1a) aufschiebbar ist und nach dem Aufschieben des Werkzeugs (13) der Kolben (3) über ein mittels Gewinde (7, 11) mit dem Aufspanndorn (1, 1a) verbindbares Spannteil (10) manuell so weit verschoben wird, dass der sich im Hydraulikraum (5, 5a) aufbauende Druck den Aufspanndorn (1, 1a) umfangsseitig aufweitet und damit das Werkzeug (13) fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannteil (10) gegen die Kraft mindestens einer Feder (8) axial verschiebbar in der Bohrung (16a) des Werkzeugs (13) gelagert und mit dem Werkzeug (13) verbunden ist.Facility for hydraulic clamping of a tool (13) in a machine tool (20), with a rotatably driven mandrel (1, 1a), a in the mandrel (1, 1 a) provided hydraulic space (5, 5 a), in the one from the outside acted upon piston (3) is arranged axially displaceable, wherein the tool (13) via an axial through hole (16a, 16b) on the mandrel (1, 1a) can be pushed and after pushing the tool (13) the piston (3) over a by means of thread (7, 11) with the mandrel (1, 1a) connectable Clamping part (10) is manually moved so far that in the Hydraulic chamber (5, 5a) pressure building up the mandrel (1, 1a) expands circumferentially and thus the tool (13) is fixed, characterized in that the clamping part (10) against the force at least one spring (8) axially displaceable in the bore (16a) stored the tool (13) and connected to the tool (13) is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum hydraulischen Aufspannen eines Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine, mit einem drehbar angetriebenen Aufspanndorn, einem in dem Aufspanndorn vorgesehenen Hydraulikraum, in dem ein von außen beaufschlagbarer Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Werkzeug über eine axiale Durchgangsbohrung auf den Aufspanndorn aufschiebbar ist und nach dem Aufschieben des Werkzeugs auf den Aufspanndorn der Kolben über ein mittels Gewinde mit dem Aufspanndorn verbindbares Spannteil manuell so weit verschoben wird, dass der sich im Hydraulikraum aufbauende Druck den Aufspanndorn umfangsseitig aufweitet und damit das Werkzeug fixiert wird.The The invention relates to a device for hydraulic clamping a tool in a machine tool, with a rotatably driven Mandrel, a hydraulic space provided in the mandrel, in the one from the outside acted upon piston is arranged axially displaceable, wherein the tool over an axial through hole can be pushed onto the mandrel and after pushing the tool on the mandrel the Piston over a manually connectable by means of thread with the mandrel clamping part is moved so far that the building up in the hydraulic room Pressure expands the mandrel circumference and thus the tool is fixed.
Bei Werkzeugen, die mit hohen Drehzahlen von beispielsweise 12.000 Umdrehungen pro Minute umlaufen, ist eine hohe Präzision in der Verbindung von Werkzeug und Spindel (Welle bzw. Dorn) erforderlich, um eine hohe Rundlaufgenauigkeit und eine geringe Restunwucht des Systems zu erreichen. Für diese Ansprüche ist eine herkömmliche Verbindung von Werkzeug und Welle mittels Spielpassung und Passfeder zur Drehmomentübertragung nicht mehr ausreichend genau.at Tools with high speeds of, for example, 12,000 revolutions revolve per minute, is a high precision in the connection of Tool and spindle (shaft or mandrel) required to a high Concentricity and a low residual imbalance of the system too to reach. For this claims is a conventional one Connection of tool and shaft by means of clearance fit and feather key for torque transmission not accurate enough anymore.
Beispielsweise aus der WO 98/3256 A1 ist eine Einrichtung bekannt, bei der Standard-, werkzeuge, die mit einer zentralen Bohrung versehen sind, axial auf den Aufspanndorn aufgeschoben werden können. Der im Inneren des Aufspanndorns im Hydraulikraum angeordnete Kolben ist mit einer nach außen herausgeführten Kolbenstange versehen, die über ein Gewinde im Aufspanndorn geführt ist. Die Außenwandung des Aufspanndornes ist relativ dünn, so dass ein Druckaufbau im Hydraulikraum zu einer elastischen Aufweitung seines Umfangs führt. Nachdem das Werkzeug auf den Dorn aufgeschoben worden ist, wird dann durch manuelles Eindrehen der Kolbenstange der Druck aufgebaut und durch die Aufweitung des Aufspanndornes eine spielfreie Fixierung des Werkzeugs erreicht. Zur Sicherung gegen Verdrehen bei einem unplanmäßigem Druckverlust im Hydrauliksystem ist das Werkzeug am kopfseitigen Ende mit Stiften versehen, die in entsprechende im Dorn vorgesehene Bohrungen eingreifen. Damit sich das Werkzeug in einem solchen Fall nicht vom Dorn lösen kann, ist zur axialen Sicherung am freien Ende eine Deckscheibe vorgesehen, die über eine die Kolbenstange antreibende Schraube im Dorn gesichert wird.For example WO 98/3256 A1 discloses a device in which standard, tools, which are provided with a central bore, axially can be pushed onto the mandrel. The inside of the mandrel arranged in the hydraulic chamber piston is provided with an outwardly guided piston rod provided over a thread in the mandrel out is. The outer wall the mandrel is relatively thin, so that a pressure build-up in the hydraulic chamber to an elastic expansion its scope leads. After the tool has been pushed onto the mandrel is then built up by manually screwing the piston rod of pressure and by the expansion of the mandrel a backlash-free fixation of the tool. To prevent twisting in a Unscheduled pressure loss in the Hydraulic system is the tool at the head end with pins provided, which engage in corresponding holes provided in the mandrel. So that the tool can not come off the mandrel in such a case, is provided for axial securing at the free end of a cover plate, the above a screw driving the piston rod is secured in the mandrel.
Zur Positionierung des Werkzeuges muss dieses vor Aufbau des hydraulischen Spanndruckes an eine am Aufspanndorn ausgebildete Plananlage gedrückt werden. Hierzu wird der Aufspanndorn vorzugsweise senkrecht gestellt, so dass das Werkzeug auf Grund der Schwerkraft zur Anlage kommt. Bei einer horizontalen oder hängenden Position des Aufspanndornes gestaltet sich das Aufspannen des Werkzeugs komplizierter. Zum Sichern benötigt die Bedienperson auf jeden Fall eine freie Hand.to Positioning of the tool needs this before building up the hydraulic Clamping pressure to be pressed on a mandrel trained plan system. For this purpose, the mandrel is preferably placed vertically, so that the tool comes to rest due to gravity. at a horizontal or hanging Position of the mandrel is designed to clamp the tool complicated. Needed to backup the operator definitely a free hand.
Von dieser Problemstellung ausgehend, soll die eingangs beschriebene Einrichtung so verbessert werden, dass das Aufspannen, also das axiale Positionieren, das zentrische Spannen und die mechanische Sicherung mit einem Handgriff zwangsweise ermöglicht wird. Dabei soll das Werkzeug, das ein Verschleißteil ist, außerdem preiswert zu fertigen sein.From Based on this problem, the initially described Device be improved so that the clamping, so the axial positioning, centric clamping and mechanical Fuse is forcibly made possible with a handle. It should be the Tool that is a wearing part is, as well be inexpensive to manufacture.
Die Problemlösung erfolgt bei einer gattungsgemäßen Einrichtung dadurch, dass das zur Betätigung des Kolbens vorgesehene Spannteil gegen die Kraft mindestens einer Feder axial verschiebbar in der Bohrung des Werkzeugs gelagert und mit dem Werkzeug verbunden ist.The Troubleshooting takes place in a generic device in that for the operation the piston provided clamping member against the force of at least one spring mounted axially displaceable in the bore of the tool and with the Tool is connected.
Ein Werkzeug zur Verwendung in einer solchen Einrichtung zeichnet sich durch ein an einem Ende in die Bohrung eingesetztes, mit einem Gewinde versehenes Spannteil aus, das gegen die Kraft mindestens einer Feder axial verschiebbar ist und von der Feder in einer definierten Lage gehalten wird.One Tool for use in such a device stands out by a thread inserted at one end into the bore provided clamping part, which against the force of at least one spring is axially displaceable and of the spring in a defined position is held.
Dadurch, dass das Spannteil, das den Kolben betätigt und die axiale Sicherung des Werkzeugs übernimmt, mit dem Werkzeug verbunden ist, müssen beim Aufspannen keine Bauteile zusammengesetzt werden, so dass der Vorgang manuell mit einer Hand durchgeführt werden kann, unabhängig davon, in welcher Einbaulage sich der Aufspanndorn befindet. Solange das Werkzeug nicht montiert ist, wird das Spannteil durch die Federkraft immer in einer definierten Stellung im Werkzeug fixiert. Als axialer Anschlag dient beispielsweise ein in einer Nut der Bohrung eingesetzter Sprengring.Thereby, that the clamping part that actuates the piston and the axial securing of the tool, is connected to the tool, no need when clamping Components are assembled so that the process manually with performed by a hand can be, independent of which mounting position the mandrel is located. So long the tool is not mounted, the clamping part is replaced by the spring force always fixed in a defined position in the tool. As axial Stop serves, for example, inserted in a groove of the bore Snap ring.
Zur Verdrehsicherung ist das Werkzeug an seinem dem Spannteil entfernt liegenden Ende mit Mitteln versehen, die in Formschluss mit dem Aufspanndorn bringbar sind. Zur Herstellung der Formschlussverbindung weist der Aufspanndorn vorzugsweise mindestens eine Abflachung auf.to Anti-rotation lock is the tool removed at its the clamping part lying end provided with means that in positive connection with the Mandrel can be brought. For the preparation of the positive connection the mandrel preferably has at least one flattening.
Durch die Federbelastung des Spannteils entstehen zu Beginn des Aufspannens, wenn das Spannteil mit der Spindel verschraubt wird, Reibungskräfte, die zu einem Verdrehen des Werkzeugs führen. Dabei wird das Werkzeug verdreht und gleichzeitig durch axiale Kraftbeaufschlagung in axialer Richtung gegen die Anschlagfläche am Aufspanndorn gedrückt, so dass sich das Werkzeug nur solange drehen kann, bis die Formschlussmittel in Überdeckung bzw. Eingriff gelangen.Due to the spring loading of the clamping part arise at the beginning of the clamping, when the clamping part is screwed to the spindle, frictional forces, which lead to a rotation of the tool. The tool is twisted and simultaneously pressed by axial application of force in the axial direction against the stop surface on the mandrel, so that the tool only can rotate until the interlocking means come into coverage or engagement.
Die Formschlussmittel können beispielsweise auch ein auf dem Aufspanndorn ausgebildeter Sechskant sein, der zu einem polygonalen Querschnitt der Bohrung am vorderen Ende des Werkzeugs korrespondiert.The Positive locking means can for example, a trained on the mandrel hexagon be that leading to a polygonal cross-section of the hole at the front End of the tool corresponds.
Die Feder ist vorzugsweise eine Wellfeder, also eine ringförmige Scheibe, deren Stirnflächen in axialer Richtung verwölbt sind. Dadurch wird über den Umfang eine gleichmäßige Federkraft ausgeübt. Es können aber auch mehrere regelmäßig auf einem Kreis verteilte Spiralfedern vorgesehen sein.The Spring is preferably a corrugated spring, that is an annular disc, their faces warped in the axial direction are. This is about the Scope a uniform spring force exercised. It can but also several regularly be provided a circle distributed coil springs.
Die Bohrung ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet, was nicht nur die Fertigung des Werkzeugs vereinfacht, sondern auf Grund der notwendigen Zylinderform des Aufspanndornes auch gleichmäßige Spannkräfte gewährleistet. Die zylindrische Bohrung ist stufenförmig ausgebildet, wobei das Spannteil in dem durchmessergrößeren Bohrungsteil angeordnet ist.The Bore is preferably cylindrical, which is not only simplifies the manufacture of the tool, but due to the necessary Cylinder shape of the mandrel also ensures uniform clamping forces. The cylindrical bore is stepped, with the clamping part arranged in the larger diameter bore part is.
Das Spannteil kann als eine mit einem Innengewinde versehene Mutter oder eine mit einem Außengewinde versehene Schraube ausgebildet sein.The Clamping part can be considered as an internally threaded nut or one with an external thread provided screw may be formed.
Die Verwendung einer Mutter bietet den Vorteil, dass ein sicheres Aufspannen des Werkzeugs auch dann möglich ist, wenn nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht. Bei dieser Ausgestaltung kann die Mutter napfförmig ausgebildet sein, so dass die Betätigung des Kolbens mit ihrem verschlossenen Bodenteil erfolgen kann.The Use of a nut offers the advantage of a secure clamping of the tool also possible is when only a small amount of space is available. In this embodiment can the mother cup-shaped be formed, so that the operation of the piston with her closed bottom part can be done.
Bei dem Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Fräswerkzeug zur Bearbeitung von angeleimten, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Kanten an plattenförmigen Bauteilen, vorzugsweise aus einem Holzwerkstoff.at The tool is preferably a milling tool for processing glued, preferably made of plastic Edges on plate-shaped Components, preferably made of a wood material.
Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend beschrieben werden. Es zeigt:With Help a drawing to an embodiment of the invention described below. It shows:
Die
Einrichtung besteht aus einem drehbar angetriebenen Aufspanndorn
(bzw. einer Welle)
Das
Werkzeug
An
seinem der Mutter
Anhand
der
Die
Demontage des Werkzeugs erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Dadurch,
dass die Mutter
- 11
- Aufspanndorn/WelleMandrel / shaft
- 1a1a
- BuchseRifle
- 22
- Formschlussmittel/AbflachungFit means / flat
- 33
- Kolbenpiston
- 44
- Druckstangepushrod
- 55
- Hydraulikraumhydraulic chamber
- 5a5a
- Ringspaltannular gap
- 66
- BuchseRifle
- 77
- Außengewindeexternal thread
- 88th
- Feder/WellfederPen / wave spring
- 99
- Sprengringsnap ring
- 1010
- Spannteil/Mutter/SchraubeClamping adapter / nut / screw
- 1111
- Innengewindeinner thread
- 1212
- Bodenground
- 1313
- WerkzeugTool
- 1414
- Schneidmessercutting blade
- 1515
- FormschlussmittelFit means
- 16a16a
- Stufenbohrung (durchmessergrößerer Teil)stepped bore (larger diameter part)
- 16b16b
- Stufenbohrung (durchmesserkleinerer Teil)stepped bore (smaller diameter part)
- 1717
- Axialnutaxial groove
- 1818
- radiale Eindrehungradial recess
- 1919
- Anschlagflächestop surface
- 2020
- Werkzeugmaschinemachine tool
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