DE1801423A1

DE1801423A1 - Spannfutter fuer rundlaufende Werkzeuge

Info

Publication number: DE1801423A1
Application number: DE19681801423
Authority: DE
Inventors: Werner Gukelberger; Harald Manthey; Hans Neuhaeuser
Original assignee: GUSTAV NEUHAEUSER PRAEZ SWERKZ; Fried Krupp AG
Current assignee: GUSTAV NEUHAEUSER PRAEZ SWERKZ; Fried Krupp AG
Priority date: 1968-10-05
Filing date: 1968-10-05
Publication date: 1970-05-21
Also published as: US3647327A; DE1801423B2

Description

DR.-IN3. DIPL.-INO. M.SC. DIPL.-PKYS. DR. DIPL.-PHYS.

HÖtaER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Firma Gustav Neuhäuser Präzisionswerkzeugfabrik o.H.G. 7131 Enzberg / Württ.

Spannfutter
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

A 36 171 h 11 y - 137 . 2O.9.68 Patentansprüche

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.

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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