DE1801423A1 - Spannfutter fuer rundlaufende Werkzeuge - Google Patents
Spannfutter fuer rundlaufende WerkzeugeInfo
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Description
HÖtaER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER
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Firma Gustav Neuhäuser Präzisionswerkzeugfabrik o.H.G.
7131 Enzberg / Württ.
Spannfutter
für rundlaufende Werkzeuge
für rundlaufende Werkzeuge
Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für rundlaufende Werkzeuge mit einem zylindrischen Spannschaft, beispielsweise Fräser, das ■
über einen mit einem Morsekonus oder Steilkegel ausgestatteten Futterkörper verfügt s der eine Ausnehmung auf v/eist, in welcher
zur Befestigung des Werkzeuges eine von dessen Stirnseite her zugängliche
Spannzange angeordnet ist, die mit einem sich konisch verjüngenden Endstück aus dem Futterkörper herausragt und mittels
einer kappenartig ausgebildeten, den Futterkörper und das herausragende
Endstück übergreifenden und auf den Futterkörper auf schraubbaren Spannmutter spannbar ist.
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Spannfutter dieser Art gehören seit langem zum Stande der Technik.
Ihre Konstruktion bringt es mit sich, dass sich der Spannschaft des zu spannenden Werkzeuges nicht erschütterungsfrei im Spannfutter'
festspannen lässt. Dieser Umstand liegt darin begründet, dass der Werkzeugspannschaft im Spannfutter lediglich von der
Spannzange zentriert wird. Aufgrund der konstruktiven Ausbildung der Spannzange ist es aber unvermeidlich dass sich aufgrund der
beim Einsatz des Werkzeugs wirksam v/erdenden Kräfte, insbesondere
radial wirkenden Kräften, der Werkzeugschaft um kleinste Beträge seine Lage in der Spannzange verändern kann 3 d.h. er vermag bei
solchen'Belastungen in der Spannzange.zu schwingen, und die Folge
davon ist, dass ein ruhiger Werkzeuglauf nicht erzielt wird und die mit dem Werkzeug erzeugten Oberflächen Rattermarken aufweisen. Es
ist naheliegend, dass das Schwingen des Werkzeuges sich äusserst nachteilig auch auf dessen Standzeit auswirkt. Die geschilderten
P Nachteile konnten -auch nicht dadurch ausgeschaltet v/erden, dass
anstelle einfachspannender Spannzangen doppeIspannende Spannzangen
in Spannfuttern verwendet wurden. Bei einer Belastung des Werkzeuges lässt sich damit bei solchen Spannfuttern der Werkzeugschaft
nicht beherrschen»
Man ist deshalb in der Konstruktion solcher'Spannfutter neue Wege
gegangen, um einen ruhigen Werkzeuglauf zu erzielen. Hierbei vrar
die Überlegung ausschlaggebend, dass nur bei einer wirksamen
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Zentrierung des innerhalb des Spannfutters liegenden Werkzeugschaf
tendes von den bestehenden Schwierigkeiten Abhilfe geschaffen werden konnte, und so wurden solche Spannfutter mit einer Zentrierspitze ausgestattet, die am Boden der die Spannzange aufnehmenden
Ausnehmung angeordnet wurde. Aufgrund dieser Massnahme konnten die
bestehenden Schviierigkeiten bewältigt v/erden., doch schon nach kurzer Dauer beim Einsatz solcher Spannfutter stellen sich die
alten Verhältnisse wieder ein. Di^ghat seinen Grund darin, dass
Werkzeuge, insbesondere Fräser im Einsatz oft unter einer starken Zugspannung stehen,die bestrebt ist, das Werkzeug aus dem Spannfutter
herauszuziehen. Die Verwendung der Zentrierspitze allein führte damit im Endeffekt nicht zu dem gewünschten Erfolg, vielmehr
musste die neue Konstruktion noch dahin abgewandelt werden, dass ein Herausziehen des tferkzeuges aus dem Spannfutter wirksam
vermieden wurde. Eine entsprechende Sicherung der Werkzeuge gegen Herausziehen aus dem Spannfutter konnte dadurch geschaffen werden,
dass die Werkzeuge am Schaftende mit"einem Aussengewinde versehen
wurden, das entweder in ein Innengewinde der Spannzange oder in ein hinter der Spannzange liegendes Gewinderingstück eingeschraubt
wurde. Damit ist sichergestellt, dass sich der Werkzeugschaft nicht mehr von der Zentrierspitze lösen kann. Diese tlassnahme führt aber
aufgrund der notwendigen Gewinde, zu einer erheblichen Verteuerung der Werkzeuge und Spannfutter. Ausserden sind dadurch die Werkzeuge
empfindlicher, denn es muss stets darauf geachtet werden, dass keine Beschädigung des Schaftgewindes erfolgt.
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Darüber hinaus sind solche Spannfutter für Werkzeuge mit glattem
zylindrischen Schaft nicht verwendbar.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Spannfutter der
eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, dass die absolut
sichere Einspannung von Werkzeugen mit Hilfe der üblichen Spann- '
zangen und ohne Verwendung eines Gewindes am Schaftende der Werkzeuge
gewährleistet ist.· Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung
dadurch gelöst, dass in an sich bekannter Weise am Boden der Ausnehmung des Futterkörpers zur Zentrierung des Werkzeugschaftes
eine· Zentrierspitze angeordnet und die Spannzange nach Spannen
des Werkzeugschaftes mittels der Spannmutter die Wirkung eines KraftSpeichers verschiebbar ist. Bei der erfindungsgemässen
Konstruktion ist, aufgrund der nach dem Spannen erfolgenden Axialverstellung der Spannzange in Richtung der Zentrierspitze,
eine einwandfreie Zentrierung des Werkzeugschaftes gewährleistet, indem das Zentrum des Werkzeugschaftes unter Druck mit der
Zentrierspitze in Berührung gehalten wird. Die Tatsache, dass durch die Axialverstellung der Spannzange die durch den Kraftspeicher
erzeugte Gegenkraft gesteigert wird, begünstigt dabei die Spannung des Werkzeugschaftes in einem solchen Masse, dass
Werkzeuge, wie durch Versuche nachgewiesen werden konnte, im erfindungsgemässen Spannfutter wirksam gegen ein Herausziehen gesichert
sind.
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Die Erfindung lässt sich auf verschiedenen Wegen verwirklichen. Eine günstige Konstruktion ist beispielsweise erhältlich, wenn
die Zentrierspitze gegen die Wirkung des Kraftspeichers im Futter- körper axial verschiebbar ist. ATs Kraftspeicher wird man in diesem
Falle vorteilhaft ein Tellerfederpaket verwenden, das in den Futterkörper
einzusetzen ist·. In vorteilhafter Weiterbildung dieses Vorschlages kann hierbei die Konstruktion so getroffen sein,dass
die durch das Tellerfederpaket aufgebrachte Gegenkraft variabel ist. Die hierfür erforderliche Vorspannung des Federpaketes,die
vorzugsweise stufenlos durchführbar sein sollte, lässt sich auf einfache Weise, beispielsweise mit Hilfe eines im Futterkörper angeordneten
Gewindebolzens, bewerkstelligen, an dem sich das Federpaket
abstützt.
Bei einer v/eiteren möglichen Konstruktion zur Verwirklichung des
Erfindungsgedankens kann der Kraftspeicher zwischen der Spannzange und einer Abstützfläche des Futterkörpers angeordnet und die
Zentrierspitze im Futterkörper stationär sein. Die Anordnung des Kraftspeichers kann hierbei im Futterkörper verschieden getroffen
sein. Bei Verwendung von Spannzangen,deren aus dem Futterkörper herausragendes, sich konisch verjüngendes Ende einen grösseren
Durchmesser als die Ausnehmung des Futterkörpers hat, und dieses Endstück somit einen Bund bildet, ist es beispielsweise denkbar,
den Kraftspeicher zwischen den Futterkörper und den durch das Endstück
der Spannzange gebildeten Bund zwischenzuschalten. Bei einer
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bevorzugten Konstruktion ist jedoch der Kraftspeicher zwischen der inneren Stirnfläche der Spannzange und der als Abstützfläche
dienenden Bodenfläche der Ausnehmung des Futterkörpers angeordnet,
wobei die Spannzange die Zentrierspitze übergreift. Eine "£ "ötige
Konstruktion ergibt sich hierbei, wenn der Kraftspeicher d.rch einen Ring aus elastisch nachgiebigem Material, insbesondere
Gummi, gebildet und konzentrisch zur Zentrierspitze angeordnet ist. Die Befestigung dieses Ringes lässt sich vorteilhaft dadurch
bewerkstelligen, dass dieser in einer an der inneren Spannzangen-Stirnfläche angeordneten Ringnut gehalten ist.
Die erfindungsgemässe Konstruktion gewährleistet die absolut
sichere Spannung von Werkzeugschäften mit Hilfe einfachspannender Spannzangen, d.h. mit solchen Spannzangen,die an ihrem zugänglichen
Ende den Werkzeugschaft spannen. In vielen Fällen ist es jedoch günstig, doppelspannende Spannzangen zum Einsatz zu bringen.
Um dies bei der nach der Erfindung erfolgenden Axialverstellung der Spannzange zu ermöglichen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen,
dass die die doppelspannende Spannzange aufnehmende Ausnehmung kreiszylindrisch und der nach innen gerichtete Spannkonus der Spannzange
an der inneren Stirnseite angeformt ist, dass in der Ausnehmung des Futterkörpers hinter der Spannzange zum Innenspannen
derselben eine Spannhülse angeordnet ist, die sowohl die Zentrierspitze als auch mit einem Innenkonus den hinteren Aussenkonus der
Spannzange übergreift und dass zwischen der Spannhülse und dem Boden
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der dieselbe sowie die Spannzange aufnehmenden Ausnehmung des
Futterkörpers der ringförmige Kraftspeicher angeordnet und vorzugsweise
an der entsprechenden Stirnfläche der Spannhülse gehalten ist. Bei dieser Konstruktion ist trotz der zum Eindrücken
der Zentrierspitze in das Zentrum des Werkzeugschaftes erforderlichen Axialverstellung der Spannzange gev/ährleistet, dass durch
die Spannhülse auch eine Spannung der Spannzange an ihrem innen- Λ
liegenden Ende erfolgt und so das Werkzeug auf der gesamten Länge der Spannzange gehalten wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen:
Pig.l einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Spannfutters, dessen Morsekonüs gebrochen ist und das mit einer einfachspannenden Spannzange ausgestattet
i'st, (
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Spannfutters, dessen
Morsekonus abgebrochen ist und das mit einer doppelspannenden Spannzange ausgerüstet ist.
Das Spannfutter geroäss Fig.l weist einen mit Io bezeichneten
Futterkörper auf, an dem ein Morsekonüs 12 zur Befestigung in
einer Arbeitsspindel angeformt ist. Im Futterkörper ist von
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seiner freien Stirnseite 1Ί her eine zugängliche, kreiszylindrische
Ausnehmung 1β eingebracht. Im Zentrum der Bodenfläche 18 dieser Ausnehmung ist eine Zentrierspitze 2o befestigt.
Mit 22 ist als Ganzes eine einfachspannende Spannzange bezeichnet, die ein kreiszylindrisches Umfangsteil aufweist, mit dem sie an
der Innenumfangsflache der Ausnehmung 16 anliegt. Das innere End-'
stück der Spannzange ist im Aussendurchmesser etwas kleiner gehalten und an dessen ringförmiger Stirnfläche 2h ist ein ringförmiger
Kraftspeicher 26, vorzugsweise in Form eines Ringes aus Gummi,
befestigt. Die Befestigung geschieht günstigerwdse durch Einkleben
dieses Ringes in eine entsprechend gestaltete Ringnut, derart, dass er mit einem überwiegenden Teil seines Querschnittes über die
ringförmige Stirnfläche 24 vorsteht. Die Spannzange ist damit
aufgrund der Elastizität des Gummiringes geringfügig in der Ausnehmung 16 axial verschiebbar. Mit 28 ist das eigentliche Zangenstück
der Spannzange bezeichnet. Dasselbe wird durch mehrere Zangenschenkel gebildet. Diese Zangenschenkel bilden gemeinsam einen
aus dem Futterkörper herausragenden Bund 3o der Spannzange, dessen
Umfangsflache 32 sich nach aussen konisch verjüngt. Mit 3^,ist eine
kappenartig ausgebildete Spannnutter bezeichnet,die auf ein Aussengewinde
des Futterkörpers aufgeschraubt ist. Hit 36 ist als Ganzes
ein Schaftfräser bezeichnet, der am freien Ende seines Schaftes 38
ein Zentrum ho auf v/eist, das beim Einsetzen des Werkzeuges in das
Spannfutter mit der Zentrierspitze 2o in Berührung gebracht wird. Erfindungsgemäss ist der ringförmige Kraftspeicher 26 so ausgelegt,
dass sich dieser erst deformiert und damit eine Axialver-
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verstellung der Spannzange erlaubt, wenn das Werkzeug in der
Spannzange in einem ausreichenden Masse festgespannt ist. Wird durch Anziehen der Spannmutter 34 dann der Ring 26 deformiert,
so dass eine geringfügige Axialverstellung der Spannzange zuwege gebracht wird, so wird das Zentrum 4o des Werkzeuges 36 unter Druck
an die Zentrierspitze 2o angelegt und auf diese Weise eine einwandfreie
Werkzeugzentrierung zuwege gebracht. Bei der Deformierung des ringfärmigen Kraftspeichers 26 durch Andrücken desselben an
die Bodenfläche 18 der Ausnehmung 16 wird weiter die Spannung des Werkzeugschaftes begünstigt, indem sich die Spannkräfte in dem
Masse steigern lassen, dass ein Herausziehen des Werkzeugschaftes aus dem Spannfutter praktisch nicht möglich ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 unterscheidet sich von der
vorbeschriebenen Konstruktion im ve sent lic hen darin, dass anstelle
einer einfachspannenden .Spannzange eine sogenannte doppelspannende
Spannzange Verwendung.findet, die als Ganzes mit 42 bezeichnet ist.
Teile des Spannfutters, die in ihrer Ausbildung denen des. Spannfutters
gemäss Fig.l entsprechen, sind mit den gleichen Bezugs-'
zahlen versehen, die diese Teile in Fig.l tragen.
Der aussenliegende Spannkonus der doppelspannenden Spannzange ist
mit 44 und der innenliegende Spannkonus mit 46 bezeichnet. Erfindungsgemäss
ist der innenliegende bzw. nach innen gerichtete Spannkonus der Spannzange an deren inneren Stirnseite 48 angeformt.
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Diesem Spannkonus ist eine mit 5o bezeichnete Spannhülse zugeordnet,
die einen sich in Richtung der Spannzange öffnenden Innenkonus 52 aufweist, mit dem sie den nach innen gerichteten Spannkonus
46 der Spannzange übergreift. Diese Spannhülse übergreift
ausserdem die Zentrierspitze 2o und trägt an ihrer dem Boden 18 der Ausnehmung zugekehrten Stirnringfläche den ringförmigen
Kraftspeicher 26. Das Spannen des Schaftes 38 vom Werkzeug J>6 geschieht
folgendermassen:
Nachdem das Werkzeug eingesetzt ist, wird die Spannmutter 3*1 angezogen,
wodurch die Spannzange zunächst axial verschoben wird, bis der Innenkonus 52 der Spannhülse an dem nach innen gerichteten
Spannkonus 1Io wirksam wird. Nunmehr wird der Schaft 38 des Werkzeuges auf der ganzen Länge der Spannzange gespannt. Bei einem
vorbestimmten Spanndruck wird der ringförmige Kraftspeicher 26, nachdem er vor der anfänglichen Axialverstellung der Spannzange
an die Bodenfläche 18 angelegt wur.de, deformiert, so dass abermals eine Axialverstellung der Spannzange um einen geringen Betrag
erfolgt, wobei das Zentrum ^o des Werkzeuges, das bereits
beim Einsetzen irtit der Zentrierspitze 2o in Berührung gebracht
worden war, nunmehr unter Druck an diese angelegt wird.
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Claims (8)
1. Spannfutter für rundlaufende Werkzeuge mit zylindrischem Spannschaft,
beispielsweise Fräser, das über einen mit einem Morsekonus
oder Steilkegel ausgestatteten Futterkörper verfügt, der eine Ausnehmung aufweist, in welcher zur Befestigung des
Werkzeuges eine von dessen Stirnseite her zugängliche Spannzange angeordnet ist, die aus dem Futterkörper herausragt und
mittels einer kappenartig ausgebildeten, den Futterkörper übergreifenden
urdauf diesen aufschraubbaren Spannmutter spannbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise am Boden (18) der Ausnehmung (16) des Futterkörpers (lo) zur
Zentrierung des Werkzeugschaftes (38) eine Zentrierspitze (2o) angeordnet und die Spannzange ( 22,lJ2) nach Spannen des Werkzeugsehaftes
(38) mittels der Spannmutter gegen die Wirkung eines KraftSpeichers C26) verschiebbar ist,
2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zentrierspitze (2o) gegen die Wirkung des Kraftspeichers (26) im Futterkörper (lo) axial verschiebbar ist.
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3. Spannfutter nach Anspruch .2, -dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftspeicher eine Druckfeder (-) ist, die zur Veränderung ihrer Federkraft vorzugsweise stufenlos vorspannbar
ist.
4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftspeicher (26)-zwischen der Spannzange ( 22,4-2)
und einer Abstützfläche (18) des Futterkörpers angeordnet und die Zentrierspitze (2o im Futterkörper (lo) stationär ist.
und einer Abstützfläche (18) des Futterkörpers angeordnet und die Zentrierspitze (2o im Futterkörper (lo) stationär ist.
5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (26) zwischen der inneren Stirnfläche (24)
der Spannzange (22) und der als Abstützfläche dienenden Bodenfläche
(18) der Ausnehmung (16) des Futterkörpers (lo) angeordnet ist, und die Spannzange (22) die Zentrierspitze (2o)
übergreift.
6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass,-
der Kraftspeicher (26) durch einen Ring aus elastisch nachgiebigem
Material, insbesondere Gummi, gebildet .und konzentrisch zur Zentrierspitze (2o) angeordnet ist.
7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
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der als Kraftspeicher dienende Ring (26) in einer an der inneren Spannzangenstirnfläche (2A) angeordneten Ringnut (-)
gehalten ist.
8. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 4, in dessen Futterkörper
eine doppelspannende, einen nach aussen gerichteten, mit der Spannmutter zusammenwirkenden Spannkonus und einen nach
innen gerichteten Spannkonus aufweisende Spannzange angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spannzange (42) aufnehmende Ausnehmung ( 16) kreiszylindrisch und der nach
innen gerichtete Spannkonus ( 46) der Spannzange an deren innerer Stirnseite (48) angeformt ist, dass in der Ausnehmung
(l6) des Futterkörpers (lo) hinter der Spannzange (42) zum
Innenspannen derselben eine Spannhülse (5o) angeordnet ist, die sowohl die Zentrierspitze (2o) als auch mit einem Innenko;
nus (52) den hinteren Aussenkonus (46) der Spannzange übergreift
und dass zwischen der Spannhülse (5o) und dem Boden (18)
der dieselbe sowie die Spannzange (42) aufnehmende Ausnehmung (l6)des Futterkörpers (lo) der ringförmige Kraftspeicher (26)
angeordnet und vorzugsweise an der entsprechenden Stirnfläche der Spannhülse (5o) gehalten ist.
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Lee rs e ι te
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