DE19729249C2 - Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter, wie es üblicherweise an eine drehangetriebene Spindel einer Werkzeugmaschine angeschlossen wird und eine Spannzange aufnimmt. Die Spannzange hält wiederum ein Werkzeug, z. B. einen Bohrer.

Aus der DE 39 38 689 A1 ist ein Spannzangenhalter bekannt, bei dem die Verklemmung zwischen einem Spannteil und der Spannzange durch Drehen einer Zughülse gelöst wird. Die DE 42 21 735 A1 zeigt eine Hohlschaftbefestigung für einen Werkzeugträger. Bei dieser kann der Werkzeugträger durch eine axiale Bewegung eines Einsatzstückes aus einer Aufnahmeeinrichtung herausgedrückt werden.

Die bekannten Spannfutter weisen in der Bauart bezüglich der Drehachse gewisse Asymmetrien auf, insbesondere dadurch, daß zumeist ein sog. "Exzenter" vorgesehen ist, der zum Lösen der Spannzange in eine Nut der Spannzange eingreift, so daß mit Hilfe des Exzenters die Spannzange aus ihrer Klemmung im Spannfutter nicht gelöst werden kann. Ohne einen solchen Exzenter oder entsprechende an einer Stelle entlang des Umfangs die Spannzange hintergreifende Druckmittel kann man die Spannzange nicht lösen.

Derartige asymmetrische Bauteile an einem Spannfutter haben den schwerwiegenden Nachteil, daß sie eine Unwucht bedingen. Diese Unwucht führt bei bestimmten Drehzahlen zu Vibrationen. Dies ergibt eine schlechte Oberfläche und beeinträchtigt die Standzeit des Werkzeugs. Außerdem wird bei den bekannten Systemen die Spannzange beim Spannen auf Torsion belastet, weil sie einerseits bereits in der konischen Aufnahme klemmt und andererseits die Spannmutter beim Spannen durch Reibung auf sie ein Drehmoment ausübt. Dadurch werden weitere Rundlauffehler hervorgerufen.

Man ist nun andererseits schon mit der Herstellung hochrundlaufgenauer Spannzangen relativ weit fortgeschritten, so daß die Aufgabe besteht, auch entsprechend hochrundlaufgenaue Spannfutter bereitzustellen.

Gemäß der Erfindung weist das Spannfutter einen Futterkörper, eine darin vorgesehene konische Aufnahme für eine Spannzange, eine die Spannzange übergreifende Zughülse und eine am Futterkörper angeordnete, mit der Zughülse verschraubbare Anzugsmutter auf. Dabei ist der Futterkörper radial von einer Bohrung durchsetzt, mit der Öffnungen in der Anzugsmutter fluchten. In der Bohrung sind Klemmstücke radial verschiebbar, die bei Verschiebung das Spannen der Spannzange und das Ausstoßen eines im Futterkörper axial verschiebbaren Auswerfers, der auf die Spannzange einwirkt, bewirken.

Wesentlich ist also die Anordnung der Klemmstücke, die radial voneinander weg (auswärts) oder aufeinander zu (einwärts) verschoben werden können und bei der Auswärts-Verschiebung durch die Einwirkung auf die Anzugsmutter die Spannzange und damit das Werkzeug in der Spannzange spannen und bei Verschiebung in anderer Richtung auf den Auswerfer einen Druck ausüben, der die Spannzange aus einer konischen Aufnahme in dem Futterkörper löst. Das System ist vollkommen rotationssymmetrisch, so daß keine konstruktionsbedingte Unwucht gegeben ist. Die Spannung der Spannzange erfolgt torsionsfrei nur in axialer Richtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihre vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Mittelbereiches von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, jedoch ohne eingesetztes Werkzeug.

Das Spannfutter wird durch einen Futterkörper 1 gebildet, der auf seiner rechten Seite eine konische Aufnahme 2 aufweist, in der eine Spannzange 3 aufgenommen ist. Die Konizität beträgt z. B. 8°. In der Spannzange 3 ist ein Werkzeug 4 aufgenommen. Mit seinem linken Ende 4' liegt das Werkzeug 4 (z. B. ein Fräser) an dem Anschlagelement 5 an, das durch eine Schraube gebildet wird. Diese ist in eine Anschlaghülse 6 eingeschraubt, der mit dem Futterkörper 1 mittels der Schrauben 24a, 24b (vgl. Fig. 3) verschraubt ist.

Die Spannzange 3 wird in der konischen Aufnahme 2 durch eine Zughülse 7 gehalten und von dieser in die konische Aufnahme 2 gedrückt. Die Zughülse 7 ist mit einer Anzugsmutter 8 verschraubt. Die Anzugsmutter 8 wird in axialer Richtung dadurch gehalten, daß zwei schräge Flächen 8', die an der Anzugsmutter 8 vorgesehen sind, gegen ebenfalls schräge Flächen 9' von zwei Klemmstücken 9a und 9b drücken. Die Klemmstücke 9a und 9b sind in einer Bohrung 10 im Futterkörper 1 angeordnet und dort mit O-Ringen 11 abgedichtet. Die schrägen Flächen 8' der Anzugsmutter 8 sind Teil von Öffnungen 12a und 12b in der Anzugsmutter 8. Aus dem Zusammenwirken folgt, daß dann, wenn die Klemmstücke 9a, 9b in radialer Richtung nach innen bewegt werden, sich die Anzugsmutter 8 in axialer Richtung nach rechts bewegen kann. Wenn hingegen die Klemmstücke 9a, 9b radial nach auswärts bewegt werden, so verschieben sie die Anzugmutter 8 in axialer Richtung nach links. Daraus folgt: Werden in einer bestimmten Stellung der Klemmstücke 9a, 9b die Zughülse 7 fest mit der Anzugsmutter 8 verschraubt oder die Klemmstücke 9a, 9b radial nach außen bewegt, so wird dadurch die Spannzange 3 in die konische Aufnahme 2 hineingezogen und das Werkzeug gespannt. Werden dann die Klemmstücke 9a, 9b radial nach innen aufeinander zu bewegt, dann kann sich die aus Anzugsmutter 8 und Zughülse 7 gebildete Einheit axial nach rechts verschieben, so daß auch die Spannzange 3 nach rechts aus der konischen Aufnahme 2 um ein kleines Stück herausgeschoben werden kann.

Die beiden Klemmstücke 9a und 9b weisen weitere schräge Flächen 9" auf, die mit schrägen Flächen 12" des Auswerfers 12 zusammenwirken. Der Auswerfer 12 sitzt auf einer Schulter der Anschlaghülse 6 und wird von einer Druckfeder 13 gegen diese gedrückt. Das andere Ende der Druckfeder 13 stützt sich an einer Scheibe 14 ab, die von einem Sicherungsring 15 gehalten wird, der seinerseits an der Anschlaghülse 6 befestigt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Verschiebung der Klemmstücke 9a, 9b in radialer Richtung nach innen eine Verschiebung des Auswerfers 12 in axialer Richtung nach rechts bewirkt. Eine nur kleine Verschiebung dieser Art drückt die Spannzange 3 aus der Klemmung in der konischen Aufnahme 2 heraus, so daß sich die Spannzange 3 löst und das Werkzeug 4 entnommen und ausgetauscht werden kann.

Um die radiale Verschiebung der Klemmstücke 9a, 9b in der Bohrung 10 aufeinander zu (Lösung der Anzugsmutter 8 und Drücken des Auswerfers 12 nach rechts) und voneinander weg (Spannen der Anzugsmutter 8) bewirken zu können, sind die Klemmstücke 9a, 9b jeweils mit einem Innengewinde versehen, und zwar das Klemmstück 9a mit einem Rechtsgewinde und das Klemmstück 9b mit einem Linksgewinde. In diese Innengewinde greift ein Anzugsbolzen 16 hinein, der beidseitig eines Freistichs 17 jeweils ebenfalls mit einem Gewinde versehen ist, und zwar mit dem Rechtsgewinde 17' und dem Linksgewinde 17". Wenn man den Anzugsbolzen 16 in der einen Richtung dreht, werden also infolge der entgegengesetzt stehenden verschiedenen Gewinde die Klemmstücke 9a, 9b in radialer Richtung nach innen aufeinanderzubewegt werden; dreht man den Anzugsbolzen 16 in der anderen Richtung, dann werden die beiden Klemmstücke 9a, 9b in radialer Richtung nach außen voneinander weg bewegt. Im ersteren Fall wird also der Eingriff der schrägen Flächen 8', 9' und damit die Anzugsmutter 8 und mit ihr die Zughülse 7 gelockert; gleichzeitig wird der Auswerfer 12 durch Zusammenwirken der Flächen 9" und 12" in axialer Richtung ein kleines Stück nach rechts verschoben und damit "ausgeworfen", so daß ein Werkzeugwechsel ermöglicht wird. Bei einer entgegengesetzten Drehung des Anzugbolzens 16 werden die Klemmstücke 9a, 9b nach außen bewegt. Durch das Zusammenwirken der schrägen Flächen 8', 9' werden Zughülse 7 und Anzugsmutter 8 und damit auch die Spannzange 3 gespannt. Der Freistich 17 dient dazu, einen Weg für ein Kühlmittel am Anzugsbolzen 16 vorbei zu schaffen.

Um eine Verdrehung der Klemmstücke 9a, 9b in der Bohrung 10 und in den Öffnungen 12a, 12b der Anzugsmutter 8 zu verhindern, sind die Klemmstücke 9a, 9b entlang ihres äußeren, die Schräge 8 bildenden konischen Umfangs an der Stelle 18 abgeflacht. Entsprechend weisen dort auch die Öffnungen 12a und 12b in der Anzugsmutter 8 flache Bereiche 19 auf. Durch Anliegen der Abflachungen 18, 19 aneinander wird ein Mitdrehen der Klemmstücke 9a, 9b bei Drehen des Anzugsbolzens 16 verhindert.

Das Drehen des Anzugsbolzens 16 erfolgt durch Einsetzen eines Steckschlüssels in den Innensechskant 20, dem auf der anderen Seite eine Ausgleichsbohrung 21 zum Massenausgleich entspricht. Die Kerben 22 an den Klemmstücken 9a, 9b dienen der Justierung.

Zu ergänzen ist, daß die Anschlaghülse 6 in ihrem linken Bereich U-förmig ausgebildet ist (vgl. auch Fig. 3) und mit den beiden Schenkeln des U den Anzugsbolzen 16 übergreift.

Die Anordnung von Anschlaghülse 6 und Auswerfer 12 erfolgt in einer Bohrung 100 des Futterkörpers 1.

Der Futterkörper 1 weist auf seinem linken Ende eine Bohrung 27 mit Innengewinde auf, die für einen Anzugsbolzen in einer Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Mit 23 ist ein Kühlmittelzuführungskanal bezeichnet.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Anschlaghülse 6 im Futterkörper 1 durch zwei Schrauben 24a, 24b gehalten wird, die durch Bohrungen 25a, 25b im Futterkörper 1 und mit ihnen fluchtende Bohrungen 26a, 26b in der Anzugsmutter 8 zugänglich sind.

Zur Montage schraubt man die Klemmstücke 9a und 9b auf den Anzugsbolzen 16 und setzt diese dann in die Bohrung 10 ein. Dabei müssen die Klemmstücke 9a, 9b so weit radial nach innen auf den Anzugsbolzen 16 aufgeschraubt sein, daß von außen her die Anzugsmutter 8 über den Futterkörper in die in Fig. 1 gezeigte Stellung aufgeschoben werden kann. Dann setzt man von rechts die Anschlaghülse 6 mit Anschlagelement 5 und mit dem vormontierten Auswerfer 12 ein und fixiert sie mit Hilfe der Schrauben 24a und 24b. Dann verschraubt man die Zughülse 7 mit der Anzugsmutter 8. Dann verdreht man bei eingesetztem Werkzeug 4 den Anzugsbolzen 16 durch Drehen eines in 20 eingesetzten Sechskantschraubenschlüssels so, daß sich die Klemmstücke 9a, 9b radial nach außen bewegen und zwar so weit, daß sich einerseits der Auswerfer 12 in seiner gezeigten Endstellung befindet und andererseits die Spannzange 3 durch Anziehen der Zughülse 7 und Anzugsmutter 8 gespannt ist.

Um nun das Werkzeug 4 wieder entnehmen bzw. auswechseln zu können, genügt es, von außen durch die Öffnungen 12a, 12b einen Sechskantschraubenschlüssel in den Innensechskant 20 des Anzugsbolzens 16 zu stecken, um ihn bis eineinhalb Windungen zu verdrehen. Dann lockert sich wie beschrieben die Zughülse 7. Gleichzeitig wird der Auswerfer 12 durch ein Zusammenwirken der schrägen Flächen 9", 12" so weit axial nach rechts verschoben, daß sein rechtes Ende die Spannzange 3 aus der festen Klemmung an der konischen Aufnahme 2 heraus drückt.

Aus der gegebenen Beschreibung ist ersichtlich, daß der gesamte Aufbau keinerlei Unsymmetrien mehr aufweist, so daß bei entsprechend präziser Bearbeitung aller Teile ein vibrationsfreier Lauf gewährleistet ist.

Das gesamte System ist für eine Innenkühlung geeignet. Das Kühlmittel wird durch den Kühlmittelkanal 23 in die Bohrung 27 eingeleitet und gelangt am Freistich 17 vorbei durch eine Innenbohrung in dem Anschlagelement 5 durch einen Innenkanal im Werkzeug 4, sofern ein solcher vorgesehen ist. Die Zughülse ist zur Abdichtung mit der eingelegten Dichtung 28 versehen. Die Abdichtung an den Klemmstücken erfolgt mittels der bereits erwähnten O-Ringe 11.

Claims (9)

1. Spannfutter mit einem Futterkörper (1), einer darin vorgesehenen konischen Aufnahme (2) für eine Spannzange (3), einer die Spannzange übergreifenden Zughülse (7) und einer am Futterkörper angeordneten, mit der Zughülse (7) verschraubbaren Anzugsmutter (8), bei dem der Futterkörper (1) radial von einer Bohrung (10) durchsetzt ist, mit der Öffnungen (12a, 12b) in der Anzugsmutter (8) fluchten, und bei dem in der Bohrung Klemmstücke (9a, 9b) radial verschiebbar sind und bei Verschiebung in der einen Richtung Zughülse (7) und Anzugsmutter (8) spannen und bei Verschiebung in der anderen Richtung einen im Futterkörper (1) axial verschiebbar angeordneten Auswerfer (12) gegen die Spannzange (3) in Auswerfrichtung drücken.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstücke (9a, 9b) schräge Flächen (9') aufweisen, die mit schrägen Flächen (8') an der Anzugsmutter (8) derart zusammenwirken, daß die mit der Anzugsmutter (8) verschraubte Zughülse (7) in Spannrichtung auf die Spannzange (3) einwirkt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerfer (12) in dem Spannfutter in einer axialen Bohrung (100) verschiebbar angeordnet ist und schräge Flächen (12") aufweist, die mit weiteren schrägen Flächen (9") der Klemmstücke (9a) derart zusammenwirken, daß eine radiale Bewegung der Klemmstücke (9a, 9b) aufeinander zu eine axiale Auswerfbewegung des Auswerfers (12) bewirkt.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswerfer (12) gegen die Kraft einer Druckfeder (13) bewegbar an einem Anschlag (6) befestigt ist, der in einer Bohrung (100) im Futterkörper (1) angeordnet ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (6) oder eine in ihm angebrachte Schraube (5) den Anschlag für ein in die Spannzange (3) eingesetztes Werkzeug (4) bildet.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstücke (9a, 9b) mit Innengewinden versehene Bohrungen aufweisen, in die hinein sich ein mit Außengewinde versehener Anzugsbolzen (16) erstreckt.

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gewindeabschnitten (17', 17") des Anzugsbolzens (16) ein Freistich (17) zur Vorbeileitung von Kühlmittel vorgesehen ist.

8. Spannfutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzugsbolzen (16) mit einem Klemmstück (9a) mittels Rechtsgewinde (17') und mit dem anderen Klemmstück (9b) mittels Linksgewinde (17") im Eingriff ist.

9. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es rotationssymetrisch und somit unwuchtfrei ist.