DE19708983A1 - Werkzeughalteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalteranordnung für ein um eine Drehachse rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Fräs- oder Bohrwerkzeug.

Rotierende Hochpräzisionswerkzeuge, wie zum Beispiel Bohrer, insbesondere aber Fräser, müssen mit sehr hoher Rundlaufgenau­ igkeit in Werkzeughalteanordnungen eingespannt werden, um ungleiches Schlagen der Schneiden oder Zähne zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, den Halteschaft der Werkzeugs in einer zur Drehachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Spannschafts aufzunehmen. Die Aufnahmeöffnung ist in einer ringförmig ge­ schlossenen Endhülse des Spannschafts vorgesehen, die auf den Halteschaft des Werkzeugs warm aufgeschrumpft wird. Der Halte­ schaft sitzt damit im Preßsitz in dem Spannschaft des Werk­ zeughalters. Beim Einsetzen des Werkzeugs muß lediglich der Spannschaft erwärmt werden. Beim Abnehmen des Werkzeugs hinge­ gen muß der Spannschaft zusammen mit dem Werkzeug erwärmt werden mit der Folge, daß das Werkzeug nach dem Abnehmen lang­ sam abgekühlt werden muß, da ein rasches Abkühlen das Werkzeug beschädigen würde. Wenngleich die bekannte Werkzeughalteran­ ordnung eine hohe Rundlaufgenauigkeit sicherstellt, geht bei einem Werkzeugwechsel vergleichsweise viel Zeit verloren, was die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugmaschine beeinträchtigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeughalteranordnung für ein um eine Drehachse rotierendes Werkzeug zu schaffen, die einerseits in hohem Maße rundlaufgenau ist und andererseits einen raschen Werkzeugwechsel erlaubt.

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeughalteranordnung mit einem Spannschaft, der in einer ringförmig geschlossenen End­ hülse eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung zur Preß­ sitzhalterung eines Halteschafts des um die Drehachse rotie­ renden Werkzeugs, insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs, enthält. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, daß die Endhülse in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl zumin­ dest angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende Spreizkanäle enthält, in die zur radialen Aufweitung der End­ hülse langgestreckte, abnehmbare Spreizkörper einpreßbar sind.

Bei einer solchen Werkzeughalteranordnung ist der radial in­ nere Bereich der Endhülse nach wie vor unterbrechungsfrei ringförmig geschlossen und sorgt für eine hochpräzise Zentrie­ rung und Preßsitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs. Die Spreizkanäle sind radial außerhalb dieses ringförmig geschlos­ senen Bereichs angeordnet und in den ansonsten einstückigen Materialbereich der Endhülse eingearbeitet. Es hat sich ge­ zeigt, daß durch das Eintreiben der Spreizkörper in die Spreizkanäle nicht nur dieser radial äußere Umfangsbereich in Umfangsrichtung aufgeweitet werden kann, sondern daß durch diese Umfangserweiterung der ringförmig geschlossene radial innere Bereich in einem Maße radial aufgeweitet werden kann, der das Einsetzen bzw. Entnehmen des Halteschafts des Werk­ zeugs erlaubt. Das Einpressen oder Lockern der Spreizkörper läßt sich mit Hilfe geeigneter Preß- oder Schlagwerkzeuge in sehr kurzer Zeit durchführen. Da auch bei dieser Werkzeughal­ terung der Halteschaft im Preßsitz in der Aufnahmeöffnung des Spannschafts sitzt, lassen sich sehr hohe Rundlaufgenauig­ keitswerte erreichen.

Der Spannschaft kann unmittelbar durch eine Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine gebildet sein; es kann sich aber bei dem Spannschaft auch um einen in die Arbeitsspindel einsetz­ baren Werkzeughalter, beispielsweise einen Steilkegel-Werk­ zeughalter handeln. Die Aufnahmeöffnung des Spannschafts ist der Form des Halteschafts des Werkzeugs angepaßt und hat dem­ entsprechend Konusform oder Zylinderform. Die Spreizkörper sind zweckmäßigerweise von dem Spannschaft abnehmbar, um Un­ wuchtprobleme zu vermeiden, können aber auch unverlierbar an dem Spannschaft geführt sein.

Bei der Formgebung der Spreizkanäle und der Spreizkörper kommt es darauf an, daß sie so geformt sind, daß der Anordnungs­ durchmesser der Endhülse im Bereich der Spreizkanäle bei ein­ getriebenen Spreizkörpern aufgeweitet wird. Die Aufweitung muß hierbei nicht bereits während des Eintreibvorgangs auftreten, sondern kann sich aufgrund von Materialelastizitäten der End­ hülse des Spannschafts erst nach der Entlastung der Spreizkör­ per von den Eintreibkräften einstellen. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann sich die Eintreibrichtung der Spreizkörper durchaus von der Aufweitrichtung der Endhülse unterscheiden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung, die sich durch einfache Herstellbarkeit auszeichnet, sind die Spreizkanäle radial zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse hin offen, lassen sich also problemlos von radial außen her einarbeiten. Bevorzugt handelt es sich hierbei um nach radial außen offene, nach radial innen sich verjüngende Keilnuten. In solche Keilnuten, die, wie auch die Spreizkörper in ihrer Längsrichtung bevorzugt ein Quer­ schnittsprofil mit gleichbleibendem Keilwinkel haben, lassen sich die Spreizkörper durch geeignete Preßwerkzeuge von radial außen her eindrücken. Dies kann so erfolgen, daß diametral sich gegenüberliegende Spreizkörper nacheinander paarweise in die zugeordneten Keilnuten eingedrückt werden oder aber auch so, daß Gruppen von drei oder mehr über den Umfang verteilter Spreizkörper, insbesondere sämtliche Spreizkörper, gleichzei­ tig radial eingedrückt werden. Bei einem solchen Verfahren, wie es gleichfalls Gegenstand der Erfindung ist, wird über die Spreizkörper eine radiale Preßkraft auf die Endhülse ausgeübt. Solange die Preßkraft anliegt, kann sich der Bereich des In­ nenmantels der Aufnahmeöffnung des Spannschafts in aller Regel nicht aufweiten. Vielmehr wird das Material der Endhülse ela­ stisch deformiert und erst bei Entlastung der Spreizkörper von der Einpreßkraft kann sich die Endhülse entspannen und den Halteschaft des Werkzeugs freigeben bzw. die Aufnahmeöffnung auf einen den Preßsitz lösenden Durchmesser erweitern.

Alternativ oder auch zusätzlich zu einer nach radial innen sich verjüngenden Querschnittsform der Keilnuten können sich die Keilnuten und die Spreizkörper auch in ihrer Längsrichtung verjüngen. Zur Aufweitung der Endhülse werden die Spreizkörper dann mit einer axialen Bewegungskomponente in die Keilnuten eingedrückt. Spreizkörper, die aufgrund ihrer Form eine axiale Bewegungskomponente beim Eintreiben bedingen, vereinfachen die Konstruktion der Eintreibewerkzeuge, da in aller Regel sämt­ liche Spreizkörper gemeinsam von einem axialen Ende des Spann­ schafts her zugänglich sind.

Wenngleich bevorzugt ist, daß die Spreizkörper und die Spreiz­ kanäle einander entsprechende Querschnittskonturen haben, so können doch die Querschnittskonturen im Einzelfall voneinander abweichen. Bei als Keilnuten ausgebildeten Spreizkanälen haben die Spreizkörper zweckmäßigerweise Keilquerschnitt, um ver­ gleichsweise große gegenseitige Auflageflächen zu erreichen. Der einfacheren Herstellbarkeit wegen können die Spreizkörper bei Keilnuten aber auch Rundstabquerschnitt haben.

Die Idee, die Spreizkanäle in axialer Richtung der Endhülse zu erweitern und ausschließlich axial bewegbare Spreizkörper zu benutzen, führt zu einer weiteren Klasse einfach herstellbarer Spreizkanäle und Spreizkörper. In einer zweckmäßigen Ausge­ staltung ist vorgesehen, daß die Spreizkanäle als zumindest angenähert in Richtung der Drehachse sich erstreckende und in Richtung der Drehachse sich verjüngende Keilkanäle ausgebildet sind, in die in ihrer Längsrichtung sich verjüngende Spreiz­ körper zum Aufweiten der Endhülse längs eindrückbar sind. Bevorzugt handelt es sich bei den Keilkanälen um Konusbohrun­ gen, in die konusförmige Spreizkörper eindrückbar sind. Die Konusbohrungen können zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse hin geschlossen sein, sind aber bevorzugt zum äußeren Umfangs­ mantel hin durch Schlitze geöffnet, was die zum Eintreiben der Spreizkörper benötigten Kräfte mindert.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen haben die Spreizkanäle oder/und die Spreizkörper bezogen auf die Ein­ treibrichtung der Spreizkörper geneigte Schrägflächen, die vorzugsweise so bemessen sind, daß die Spreizkörper bei aufge­ weiteter Endhülse selbsthemmend in den Spreizkanälen gehalten sind. Auf diese Weise können die Spreizkörper nach dem Auf­ weiten der Endhülse von Eintreibkräften entlastet werden, was das Wechseln des Werkzeugs erleichtert und gegebenenfalls die Konstruktion des Eintreibwerkzeugs vereinfacht. Das Lösen der selbsthemmend in den Spreizkanälen sitzenden Spreizkörper gestaltet sich in jedem Fall relativ einfach, da es sich bei den Selbsthemmkräften um Haftreibungskräfte handelt, so daß bereits vergleichsweise geringe, auf die Spreizkörper ausge­ übte, impulsförmige Lösekräfte genügen, um den Haftreibungs­ zustand in einen die Spreizkörper lockernden Gleitreibungs­ zustand zu überführen.

In einer Variante sind die Spreizkanäle als zum äußeren Um­ fangsmantel offene, hinterschnittene Nuten zur Aufnahme von mit Ankerköpfen versehener, radial nach außen aus der Endhülse austretender Zugspreizkörper ausgebildet. Über die Zugspreiz­ körper können nach radial außen gerichtete Zugkräfte in die Endhülse eingeleitet werden, die die Endhülse aufspannen und damit aufweiten. Der einfacheren Herstellbarkeit wegen sind die Spreizkanäle bevorzugt als zumindest angenähert in Rich­ tung der Drehachse sich erstreckende, zylindrische Bohrungen ausgebildet, die zum äußeren Umfangsmantel hin durch in Rich­ tung der Drehachse sich erstreckende Schlitze geöffnet sind.

Um die Spreizkörper in die Spreizkanäle einzutreiben, ist zweckmäßigerweise eine Preßvorrichtung vorgesehen. Die Preß­ vorrichtung kann Schlagimpulse auf die Spreizkörper ausüben oder eine kontinuierliche Preß- oder Zugkraft beispielsweise mittels eines hydraulischen Kraftgeräts oder dergleichen auf Gruppen von Spreizkörpern oder sämtliche Spreizkörper gemein­ sam ausüben. Für die letztgenannte Alternative umfaßt die Preßvorrichtung bevorzugt einen relativ zur Endhülse in Rich­ tung der Drehachse bewegbaren Schubring, der die Spreizkörper gemeinsam zumindest im Sinne einer Aufweitung der Endhülse verstellt. Bei dem Schubring kann es sich um einen relativ zu den Spreizkörpern losen Ring handeln. Bevorzugt sind jedoch die Spreizkörper fest, insbesondere einstückig, mit dem Schu­ bring verbunden. In Ausführungsformen, bei welchen die Spreiz­ kanäle als zum äußeren Umfangsmantel offene Spreiznuten ausge­ bildet sind, kann der Schubring die Spreizkörper abstützend umschließen. Mit Hilfe eines solchen Spreizrings kann auch bei Spreiznuten, die als radial zur Drehachse hin sich verjüngende Keilnuten ausgebildet sind, erreicht werden, daß die bei sol­ chen Keilnuten mit radialer Bewegungskomponente einzudrücken­ den Spreizkörper durch eine axiale Schubkraft eingepreßt wer­ den. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Keil­ nuten und die Spreizkörper zur Drehachse hin gleichsinnig geneigt verlaufen, aber auch in der Weise, daß die Spreizkör­ per jeweils über ein Keilflächen-Kraftumlenkgetriebe an dem längs der Spreizkörper bewegbaren Schubring abgestützt sind. Die Keilflächen des Keilflächen-Kraftumlenkgetriebes können hierbei unmittelbar an dem Schubring und den Spreizkörpern angeformt sein.

In einer alternativen Ausführungsform, bei welcher sich die Spreizkörper ausschließlich axial bewegen, ist vorgesehen, daß die Spreizkanäle als in Richtung der Drehachse sich verjün­ gende Spreiznuten und die Spreizkörper als in Richtung der Drehachse sich verjüngende, fest mit dem Schubring verbundene Spreizrippen ausgebildet sind.

Um den Schubring unabhängig vom Durchmesser des Schneidbe­ reichs des rotierenden Werkzeugs aufsetzen oder abnehmen zu können, ist dieser bevorzugt betriebsmäßig in wenigstens zwei Segmente teilbar.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen werden die Spreizkörper relativ zu der Endhülse entweder in deren axialen Richtung oder in deren radialen Richtung verschoben. In einer Variante ist vorgesehen, daß die Spreizkanäle in Umfangsrich­ tung sich gegenüberliegende Spreizflächen haben und die Spreizkörper als Spreizexzenter ausgebildet sind, die um zu­ mindest angenähert parallel zur Drehachse verlaufende Exzen­ terachsen schwenkbar sind. Bei einer solchen Ausführungsform werden die Zwängkräfte für das Aufweiten der Endhülse durch Kippen oder Schwenken der Spreizexzenter erreicht. Da sich die Spreizexzenter an jeweils gegenüberliegenden Spreizflächen der Spreizkanäle abstützen, dienen eventuell vorhandene Lager der Spreizkörper nicht der Aufnahme der Zwängkräfte sondern ledig­ lich zur Führung der Spreizexzenter.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch eine erste Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters;

Fig. 2 einen Axialquerschnitt durch den Werkzeughalter, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 und 4 schematische Stirn- bzw. Axiallängsschnittan­ sichten eines Werkzeugaufnahmebereichs des Werkzeug­ halters vor dem Aufweiten einer den Halteschaft des Werkzeugs aufnehmenden Aufnahmeöffnung;

Fig. 5 und 6 den Fig. 3 und 4 entsprechende Ansichten des Werkzeugaufnahmebereichs nach dem Aufweiten der Auf­ nahmeöffnung;

Fig. 7 einen Axialquerschnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer das Aufweiten des Aufnahmebereichs des Werkzeughalters erlaubenden Preßvorrichtung, gesehen entlang einer Linie VII-VII in Fig. 8;

Fig. 8 einen Axiallängsschnitt durch die Preßvorrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 einen Axialquerschnitt durch den Aufnahmebereich der Werkzeughalterung bei Aufweitung des Aufnahmebe­ reichs durch erste eine Variante der Preßvorrich­ tung;

Fig. 10 und 11 schematische Darstellungen einer Axialansicht und eines Axiallängsschnitts durch den Aufnahmebe­ reich der Werkzeughalterung in Verbindung mit einer zweiten Variante einer Preßvorrichtung vor dem Auf­ weiten des Aufnahmebereichs;

Fig. 12 und 13 den Fig. 10 und 11 entsprechende Ansichten nach Aufweitung des Aufnahmebereichs des Werkzeughalters;

Fig. 14 und 15 schematische Axialansichten des Aufnahmebe­ reichs einer Werkzeughalterung mit einer dritten Variante einer Betätigungsvorrichtung zum Aufweiten des Aufnahmebereichs vor und nach der Aufweitung;

Fig. 16 und 17 die schematische Stirnansicht und Axiallängs­ schnittansicht einer Variante des Aufnahmebereichs der Werkzeughalterung mit zugeordneter Preßvorrich­ tung und

Fig. 18 eine schematische Stirnansicht einer weiteren Variante des Aufnahmebereichs einer Werkzeughalte­ rung mit zugeordneter Aufweitvorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Steilkegelwerkzeughalter mit einem insbesondere einstückigen Spannschaft 1, der an seinem werkzeugfernen Ende einen zu seiner Drehachse 3 zentrischen Steilkegel 5 aufweist, mit dem er in eine komplementäre Steil­ kegelaufnahme einer nicht näher dargestellten, gleichachsig zur Drehachse 3 rotierenden Arbeitsspindel einer Werkzeugma­ schine, insbesondere einer Fräs- oder Bohrmaschine, drehfest einsetzbar ist. An ihrem werkzeugnahen Ende ist der Spann­ schaft 1 mit einer Endhülse 7 versehen, die eine zur Drehachse 3 zentrische Aufnahmeöffnung 9 zur Preßsitzhalterung eines bei 11 angedeuteten Halteschafts eines rotierenden Werkzeugs, insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs, enthält. Der Halteschaft 11 kann zylindrisch oder gleichfalls konisch aus­ gebildet sein, und die Aufnahmeöffnung 9 hat eine dazu kom­ plementäre Mantelform mit Passungsmaßen, die den in die Auf­ nahmeöffnung 9 eingreifenden Bereich des Halteschafts 11 im Preßsitz halten.

Um den Halteschaft 11 aus der Aufnahmeöffnung 9 entnehmen oder in diese einführen zu können, sind in den Außenmantel der Endhülse 7 in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl etwa axial, d. h. in Richtung der Drehachse 3 sich erstreckender Spreizkanäle 13 eingeformt, die einen ringförmig geschlosse­ nen, mit seinem Innenmantel die Aufnahmeöffnung 9 bildenden Hülsenbereich 15 umgeben. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann durch Eintreiben langgestreckter Spreizkörper in die Spreizkanäle 13 der ringförmig geschlossene Bereich 15 und damit der Durchmesser der Aufnahmeöffnung 9 soweit radial geweitet werden, daß der Halteschaft 11 des Werkzeugs aus seinem Preßsitz befreit und aus der Aufnahmeöffnung 9 entnom­ men bzw. in diese eingesteckt werden kann.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Spreizkanäle als zum Außenmantel der Endhülse 7 hin offene, radial nach außen sich erweiternde Keilnuten ausgebildet, in die, wie die Fig. 3 bis 6 zeigen, gleichfalls keilförmige Spreizkörper 17 radial einpreßbar sind. Die Fig. 3 und 4 zeigen die Verhältnisse vor dem Eintreiben der Spreizkörper 17, wobei die Aufnahmeöffnung 9 einen den Preßsitz des Halteschafts 11 ermöglichenden Innen­ durchmesser hat.

Um den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 9 auf ein die Preßpassung aufhebendes Maß aufweiten zu können, werden die im Querschnitt gleichfalls keilförmigen Spreizkörper 17 in Rich­ tung von Pfeilen 19 radial nach innen in jeweils einzeln zu­ geordnete Keilnuten 13 eingepreßt. Der ringförmig geschlossene Innenbereich 15 der Endhülse 7 und der gegebenenfalls in der Aufnahmeöffnung 9 steckende Halteschaft des Werkzeugs nimmt die radialen Einpreßkräfte unter elastischer Deformierung auf. Werden die Spreizkörper 17 nach dem Eindrücken entlastet, so weitet sich der innere Bereich 15 aufgespreizt durch die Spreizkörper um ein die Preßpassung aufhebendes Maß auf. In Fig. 5 ist dieser Vorgang stark übertrieben skizziert. Mit einer strichpunktierten Linie 21 ist die ursprüngliche Kontur des den Preßsitz ermöglichenden Innendurchmessers der Aufnah­ meöffnung 9 angedeutet, während die aufgeweitete Kontur der Aufnahmeöffnung 9 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. In der Praxis bewegt sich die Aufweitung beispielsweise in der Größenordnung von 10 bis 80 µm, was genügt, um eine Preßpassung aufzuheben.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 bis 6 haben die Keilnuten 13 und die Spreizkörper 17 über ihre Länge gleichbleibenden Quer­ schnitt. Zum Einpressen werden paarweise sich gegenüberlie­ gende Spreizkörper 17 zugleich in die zugehörigen Keilnuten 13 eingedrückt. Es versteht sich, daß mehrere solcher Paare von Spreizkörpern 17, insbesondere auch sämtliche Spreizkörper zugleich in die zugehörigen Keilnuten 13 eingedrückt werden können. Wie die Fig. 1 bis 6 zeigen, sind die Keilnuten über den Umfang der Endhülse 7 in gleichen Winkelabständen ver­ teilt. Es versteht sich, daß auch andere rotationssymmetrisch angeordnete Gruppen von Spreizkörpern, beispielsweise in 120° Abständen voneinander angeordnete Dreiergruppen von Spreizkör­ pern gleichzeitig eingepreßt werden können.

Die Neigungswinkel der aneinanderliegenden Keilflächen der Keilnuten 13 einerseits und der Spreizkörper 17 andererseits sind so bemessen, daß die Spreizkörper 17 nach dem Einpressen selbsthemmend in den Keilnuten 13 sitzen, also von den Ein­ preßkräften entlastet werden können. Die zum Einpressen der Spreizkörper 17 erforderlichen Kräfte können kontinuierlich, beispielsweise mittels hydraulischer Druckzylinder, oder auch impulsförmig aufgebracht werden. Zum Lösen der selbsthemmend gehaltenen Spreizkörper 17 genügt es, wenn die Haftreibung beispielsweise durch eine impulsartig in axialer Richtung auf die Spreizkörper aufgebrachte Kraft überwunden wird. In aller Regel genügen dann die Elastizitätskräfte der Endhülse 7, um die keilförmigen Spreizkörper 17 unter Verengung der Keilnuten 13 auszutreiben.

Die Spreizkörper 17 können jeweils einzeln für sich bereitge­ stellt sein oder aber an einer gemeinsamen Halterung geführt sein. Insbesondere kann die Halterung Bestandteil einer auf wenigstens ein Kraftgerät, beispielsweise einen Hydraulikzy­ linder oder dergleichen umfassenden, nicht näher dargestellten Preßvorrichtung sein.

Im folgenden werden Varianten der Werkzeughalterung erläutert, die sich im wesentlichen von der Werkzeughalterung der Fig. 1 und 2 durch die Gestaltung der Spreizkanäle oder/und der Spreizkörper oder/und der zum Eintreiben der Spreizkörper verwendeten Vorrichtungen unterscheiden. Nach Aufbau oder Wirkungsweise übereinstimmende Komponenten sind mit den Be­ zugszahlen vorangegangen erläuterter Komponenten bezeichnet und zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Variante, bei der die Endhülse 7a gleichfalls nach radial außen sich erweiternde Keilnuten 13a hat, in die zur Aufweitung des Öffnungsdurchmessers der Auf­ nahmeöffnung 9a vom Preßsitzdurchmesser 21a auf den in Fig. 7 dargestellten, den Preßsitz aufhebenden Durchmesser Spreizkör­ per 17a radial nach innen eingetrieben werden. Die Spreizkör­ per 17a und die Keilnuten 13a haben ein Querschnittsprofil mit über ihre Länge gleichbleibendem Keilwinkel, wobei die in die Keilnuten 13a eingetriebenen Spreizkörper 17a im Preßsitz selbsthemmend gehalten werden. Um die Spreizkörper 17a gleich­ zeitig in die Keilnuten 13a eintreiben zu können, haben sie auf ihrer der Drehachse 3a in Längsrichtung geneigte Rücken­ flächen 23 und werden von einem Schubring 25 umschlossen, dessen Innenmantel 27 sich gleichsinnig zur Neigung der Rückenflächen 23 konusförmig verjüngt. Durch Axialverschieben des Schubrings 25 werden die mit ihren Rückenflächen 23 an dem Konusmantel 27 gleitenden Spreizkörper 17a radial in die Keil­ nuten 13a gedrängt. Zum Lockern der Spreizkörper 17a wird der Schubring 25 abgezogen und die Spreizkörper 17a durch axial wirkende Kräfte gelockert.

In den vorangegangen erläuterten Ausführungsbeispielen haben die in die Keilnuten eintreibbaren Spreizkörper ihrerseits keilförmigen Querschnitt. Fig. 9 zeigt eine Variante, bei der in radial nach außen offene in axialer Richtung der Drehachse 3b sich erstreckende Keilnuten 13b durch Spreizkörper 17b in Form von Rundmaterialstäben aufspreizbar sind. Spreizkörper 17b aus Rundmaterial lassen sich einfacher herstellen. Auch hier läßt sich eine Selbsthemmung der in die Keilnuten 13b radial eingetriebenen Spreizkörper 17b erreichen.

Die Fig. 10 bis 13 zeigen wiederum eine Variante, bei welcher die Endhülse 7c wiederum im wesentlichen axial verlaufende, nach radial außen offene Keilnuten 13c hat und in die Keilnu­ ten 13c zum Aufweiten der in Fig. 10 dargestellten, den Preß­ sitz des Halteschafts des Werkzeugs ermöglichenden Innendurch­ messer der Aufnahmeöffnung 9c auf den in Fig. 12 eingezeichne­ ten, den Preßsitz aufhebenden Innendurchmesser 21c langge­ streckte, keilförmige Spreizkörper 17c eintreibbar sind. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 8 er­ strecken sich die Keilnuten 13c jedoch nicht parallel zur Drehachse, sondern sind sämtlich gleichsinnig zur Drehachse 3c geneigt. Die Spreizkörper 17c sind am Innenumfang des Schub­ rings 25c gehalten, insbesondere einstückig angeformt, und sind ebenfalls gleichsinnig aufeinander zu geneigt. Der Nei­ gungswinkel der rippenförmigen Spreizkörper 17c entspricht dem Neigungswinkel der Keilnuten 13c. Wird der Schubring 25c axial zur Endhülse 7c auf diese aufgeschoben, so treten die Spreiz­ körper 17c mit einer radialen Bewegungskomponente in die Keil­ nuten 13c ein und weiten die Aufnahmeöffnung 9c auf.

Die Keilnuten 13c und die rippenförmigen Spreizkörper 17c können in Richtung der Drehachse 3c gleichförmigen Querschnitt haben; sie können sich aber auch in Richtung der Drehachse 3c gleichsinnig verjüngen. Es versteht sich, daß in Richtung der Drehachse sich verjüngende Keilnuten und Keilrippen auch bei solchen Konfigurationen einsetzbar sind, bei welcher die Keil­ nuten und die Keilrippen mit ihrer Längsrichtung etwa parallel zur Drehachse 3c verlaufen.

Der anhand der Fig. 7 und 10 bis 13 erläuterte Schubring kann in Umfangsrichtung segmentiert sein, so daß er nach dem Ein­ spannen eines Werkzeugs abgenommen werden kann, selbst wenn der Werkzeugdurchmesser größer als der lichte Durchmesser des Schubrings 25c ist.

Bei den vorangegangen erläuterten Ausführungsformen wurde die Endhülse durch radial nach innen einzudrückende Spreizkörper aufgeweitet. Die Fig. 14 und 15 zeigen eine Ausführungsform, bei welcher in wiederum im wesentlichen axial verlaufenden Spreizkanälen 13d Spreizkörper 17d sitzen, die zum Aufweiten des Hülsenbereichs 15d und damit der Aufnahmeöffnung 9d radial nach außen in Richtung von Pfeilen 28 gezogen werden. Die Zugkräfte müssen in dieser Ausführungsform über die gesamte Zeitspanne, in welcher der Innendurchmesser der Aufnahmeöff­ nung 9d auf den Innendurchmesser 21d aufgeweitet werden soll, ausgeübt werden.

Die Spreizkanäle 13d haben im wesentlichen zylindrischen Quer­ schnitt und erstrecken sich achsparallel zur Drehachse 3d. Zum Außenmantel der Endhülse 7d sind sie über gleichfalls axial verlaufende Schlitze 29 offen, wobei die Breite der Schlitze 29 in Umfangsrichtung der Endhülse 7d kleiner ist als der Durchmesser der Zylinderabschnitte der Spreizkanäle 13d. Auf diese Weise bilden sich an den inneren Rändern der Schlitze 29 Hinterschneidungen, die von rippenförmigen Ankerköpfen der längs der Drehachse 3d sich erstreckenden Spreizkörper 17d hintergriffen werden. Die Spreizkörper 17d treten durch die Schlitze 29 aus der Endhülse 7d radial aus und sind außerhalb der Endhülse 7d mit Angriffsorganen, hier verdickende Längs­ rippen 31, für den Angriff eines zum Aufweiten benutzten Kraftgeräts, beispielsweise eines Hydraulikzylinders oder dergleichen versehen.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 13 werden die Spreizkörper mit radialer Bewegungskomponente in keilförmige Spreiznuten am Außenmantel der Endhülse eingetrieben. Die Fig. 16 und 17 zeigen eine Variante, die es erlaubt, die Spreiz­ hülse durch axial sich verengende Spreizkanäle in Verbindung mit axial sich verjüngenden Spreizkörpern aufzuweiten. Die Spreizkanäle haben die Form axial sich verjüngender Konusboh­ rungen 13e, die sich im wesentlichen parallel zur Drehachse 3e erstrecken und zumindest an einem Ende axial offen und zugäng­ lich sind. Längs der Konusbohrungen 13e verlaufende Schlitze 29e verbinden die Konusbohrungen 13e mit dem Außenumfang der Endhülse 7e. Zum Aufweiten des Innendurchmessers der Aufnahme­ öffnung 9e auf einen den Preßsitz unterbindenden Durchmesser werden konusförmig sich verjüngende Spreizstäbe 17e (Fig. 17) in die Konusbohrungen 13e axial eingetrieben. Im eingetriebe­ nen Zustand werden die Konusstäbe 17e durch Selbsthemmung in den Konusbohrungen 13e gehalten. Die Schlitze 29e sind wiede­ rum schmäler als der kleinste Innendurchmesser jeder Konusboh­ rung 13e, um am radial inneren Rand jedes Schlitzes 29e für eine Hinterschneidung zu sorgen. Die Schlitze 29e schwächen den Materialquerschnitt radial außerhalb des Anordnungsbe­ reichs der Konusbohrungen 13e, wodurch die zum Eintreiben der Konusstäbe 17d erforderlichen Kräfte gemindert werden. Es versteht sich allerdings, daß die Schlitze 29e gegebenenfalls entfallen können. Wenngleich Konusbohrungen der anhand der Fig. 16 und 17 erläuterten Art bevorzugt werden, da sie sich vergleichsweise einfach herstellen lassen, können axial sich verjüngende Strukturen auch durch andere Querschnittsformen erreicht werden, beispielsweise durch in axialer Richtung sich verjüngende Rechteckquerschnitte.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 17 wird die End­ hülse durch eine entweder radiale oder axiale translatorische Bewegung des Spreizkörpers relativ zum Spreizkanal aufgewei­ tet. Fig. 18 zeigt eine Variante, bei welcher die Aufweitung durch Drehbewegungen der Spreizkörper bewerkstelligt wird. In etwa parallel zur Drehachse 3f verlaufenden, zum Außenumfang der Endhülse 7f offenen Spreiznuten 13f mit in Umfangsrichtung sich gegenüberliegenden Nutwänden 33 sitzen um achsparallele Schwenkachsen oder Kippachsen kippbeweglich geführte Exzenter­ körper 17f, die sich bei der Kippbewegung an den Nutwänden 33 abstützen und sie voneinander weg zu drängen suchen. Durch die hierbei in Umfangsrichtung auftretenden Verdrängungskräfte wird der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 9f auf ein den Preßsitz aufhebendes Maß aufgeweitet. In Fig. 18 sind die Exzenterkörper als in Richtung der Drehachse 3f langgestreckte Elemente ausgebildet. In einer nicht näher dargestellten Va­ riante können die Exzenterkörper auch um radiale Schwenk- oder Kippachsen schwenkbar angeordnet sein, wobei in Längsrichtung der Spreiznuten 13f gegebenenfalls mehrere solche Exzenterkör­ per hintereinander angeordnet sein können.

Claims (26)

1. Werkzeughalteranordnung für ein um eine Drehachse (3) rotierendes Werkzeug, insbesondere ein Fräs- oder Bohr­ werkzeug, umfassend einen Spannschaft (1), der in einer ringförmig geschlossenen Endhülse (7) eine zur Drehachse (3) zentrische Aufnahmeöffnung (9) zur Preßsitzhalterung eines Halteschafts (11) des Werkzeugs enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Endhülse (7) in Umfangs­ richtung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert in Richtung der Drehachse (3) sich erstreckende Spreizkanäle (13) enthält, in die zur radialen Aufweitung der Endhülse (7) langgestreckte, insbesondere abnehmbare Spreizkörper (17) einpreßbar sind.

2. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle (13) zum äußeren Umfangs­ mantel der Endhülse (7) radial offen sind.

3. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle als nach radial außen offene, nach radial innen sich verjüngende Keilnuten (13; 13a-c) ausgebildet sind.

4. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Keilnuten (13; 13a-c) und die Spreiz­ körper (17; 17a-c) ein Querschnittsprofil mit in ihrer Längsrichtung gleichbleibendem Keilwinkel haben.

5. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilnuten und die Spreizkörper in ihrer Längsrichtung sich verjüngen.

6. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (13; 13a-c) Keilquerschnitt haben.

7. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (13b) Rund­ stabquerschnitt haben.

8. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle als zumindest ange­ nähert in Richtung der Drehachse (3e) sich erstreckende und in Richtung der Drehachse (3e) sich verjüngende Keil­ kanäle (13e) ausgebildet sind, in die in ihrer Längsrich­ tung sich verjüngende Spreizkörper (17e) zum Aufweiten der Endhülse (7e) längs eindrückbar sind.

9. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Keilkanäle als Konusbohrungen (13e) ausgebildet sind.

10. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konusbohrungen (13e) zum äußeren Um­ fangsmantel der Endhülse (7e) hin durch Schlitze (29e) geöffnet sind.

11. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle als zum äußeren Umfangs­ mantel der Endhülse (7d) offene, hinterschnittene Nuten (13d) zur Aufnahme von mit Ankerköpfen versehener, radial nach außen aus der Endhülse (7d) austretender Zugspreiz­ körper (17d) ausgebildet sind.

12. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle (13d) als zumindest ange­ nähert in Richtung der Drehachse (3d) sich erstreckende, zylindrische Bohrungen ausgebildet sind, die zum äußeren Umfangsmantel der Endhülse (7d) hin durch in Richtung der Drehachse (3d) sich erstreckende Schlitze (29) geöffnet sind.

13. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle (7) zumindest an einem ihrer axialen Enden axial von außen her zugänglich sind.

14. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle (7) zum freien Stirnende der Endhülse (7) hin offen sind.

15. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß den Spreizkörpern (17) eine Preßvorrichtung zugeordnet ist, mittels der die Spreizkörper (17) relativ zu der Endhülse (7) bewegbar sind.

16. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Preßvorrichtung einen relativ zur End­ hülse (7a, c) in Richtung der Drehachse (3a, c) beweg­ baren Schubring (25; 25c) umfaßt, der die Spreizkörper (17a, c) gemeinsam zumindest im Sinne einer Aufweitung der Endhülse (7a, c) verstellt.

17. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle als zum äußeren Umfangs­ mantel offene Spreiznuten (13a, c) ausgebildet sind und der Schubring (25; 25c) die Spreizkörper (17a, c) abstüt­ zend umschließt.

18. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreiznuten als radial zur Drehachse hin sich verjüngende Keilnuten (13c) ausgebildet sind und daß die Keilnuten (13c) und die Spreizkörper (17c) zur Drehachse (3c) hin gleichsinnig geneigt verlaufen.

19. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkörper als Keilrippen (17c) aus­ gebildet und fest mit dem Schubring (25c) verbunden sind.

20. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreiznuten als radial zur Drehachse (3a) hin sich verjüngende Keilnuten (13a) ausgebildet sind, und daß die Spreizkörper (17a) jeweils über ein Keilflächen-Kraftumlenkgetriebe (23, 27) an dem längs der Spreizkörper (17a) bewegbaren Schubring (25) abgestützt sind.

21. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Keilflächen des Keilflächen-Kraftum­ lenkgetriebes (23, 27) an dem Schubring (25) und den Spreizkörpern (17a) unmittelbar angeformt sind.

22. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spreizkanäle als in Richtung der Dreh­ achse (3c) sich verjüngende Spreiznuten (13c) und die Spreizkörper (17c) als in Richtung der Drehachse (3c) sich verjüngende, fest mit dem Schubring (25c) verbundene Spreizrippen (17c) ausgebildet sind.

23. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubring (25; 25c) betriebsmäßig in wenigstens zwei Segmente teilbar ist.

24. Werkzeughalteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (17; 17a-c, e) zumindest in ihrer die Endhülse (7; 7a-c, e) aufweitenden Position durch Selbsthemmung an der Endhülse (7; 7a-c, e) fixiert sind.

25. Werkzeughalteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkanäle (13f) in Umfangs­ richtung sich gegenüberliegende Spreizflächen (33) haben und die Spreizkörper als Spreizexzenter (17f) ausgebildet sind, die um zumindest angenähert parallel zur Drehachse (3f) verlaufende Exzenterachsen schwenkbar sind.

26. Verfahren zum Einsetzen oder Entnehmen eines Rotations­ werkzeugs, insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs, dessen Halteschaft (11) im Preßsitz von einer zur Dreh­ achse (3) zentrischen Aufnahmeöffnung (9) in einer ring­ förmig geschlossenen Endhülse (7) eines Spannschafts (1) einer Werkzeughalterung aufgenommen wird, wobei die End­ hülse (7) an ihrer äußeren Mantelfläche in Umfangsrich­ tung verteilt eine Vielzahl zumindest angenähert in Rich­ tung der Drehachse (3) sich erstreckende, zur Drehachse (3) hin sich verjüngende Keilnuten (13) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in die Keilnuten (13) langge­ streckte in den Keilnuten (13) selbsthemmend haltende Spreizkörper (17) angenähert radial eingedrückt werden, dann die Spreizkörper (17) von der radialen Eindrückkraft im wesentlichen entlastet werden, dann der Halteschaft (11) des Rotationswerkzeugs in die Aufnahmeöffnung (9) der Endhülse (7) eingesteckt oder aus der Aufnahmeöffnung (9) entnommen wird und dann gegebenenfalls die Spreizkör­ per (17) wieder gelöst werden.