DE2117628C3 - Spannfutter für den Schaft von Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter für den Schaft von Werkzeugen, insbesondere von Bohr-, Fräs- und Schleifwerkzeugen kleinen Durchmessers in schnellaufenden Maschinen hoher Präzision, mit einem einen Werkzeugschaft aufnehmenden hülsenförmigen Futteransatz, zwei axial im Abstand zueinander liegenden Spannkugelsätzen, die in entsprechenden Ausnehmungen des Futteransatzes angeordnet sind, und miteinander verbundenen, gegenüber dem Futteransatz axial bewegbaren konischen Flächen, die den Futteransatz im Bereich der Ausnehmungen umgeben und mittels einer Feder so vorgespannt sind, daß sie die Kugeln beider Spannkugeksätze radial nach innen zu drücken suchen.

Bei derartigen Spannfuttern ist es erforderlich, daß sie den Schaft des Werkzeugs genau zentrieren und ohne Verkanten fest genug spannen, damit das erforderliche Drehmoment übertragen weiden kann. Bei Werkzeugen für sehr schnell iaufende Maschinen, insbesondere für medizinische Zwecke, die mit Drehzahlen von einigen Zehntausend Umdrehungen pro Minute laufen, ist das Drehmoment normalerweise nicht sehr groß. Dagegen liegt der Durchmesser des Schaftes meist nur in der Größenordnung von Bruchteilen eines Millimeters. Eine zentrische und gerade Einspannung ist hier in besonders starkem Maße zu fordern, da jeder unrundc oder schlagende Lauf die Präzision in der Führung des Werkzeugs beeinträchtigt. Ein weiteres Erfordernis bei derartigen Spannfuttern besteht darin, daß die Werkzeuge schnell und ohne komplizierte Handhabung ausgewechselt werden können.

Bei dem bekannten Spannfutter der eingangs genannten Art (französische Patentschrift 12 34 859), sind die konischen Flächen fest miteinander verbunden und feststehend, während die Spannfutterhülse gegen die Kraft einer Feder gleitend bewegbar ist. Aus einer derartigen Ausbildung des Spannfutters resultiert jedoch, daß bei unterschiedlicher Stärke d-?s Werkzeugschafts im ungünstigsten Fall jeweils nur ein Spannkugelsatz in feste Anlage mit dem Werkzeugschaft gebracht wird, da die beiden konischen Flächen in gleicher Richtung verlaufen. In einem solchen Fall kann daher das Flattern des Werkzeugs nicht völlig vermieden werden.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter für Bohr-, Fräs- und Schleifwerkzeuge, insbesondere für medizinische und andere Präzisionszwecke zu schaffen, mit dem ein genaues zentrisches und flatterfreies Einspannen erreicht werden kann.

Bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kugeln eines Spannkugelsatzes in den Ausnehmungen des Fut teransatzes begrenzt axial beweglich und zugleich in Ausnehmungen einer Hülse angeordnet sind, die den Futteransatz axial beweglich umgibt, daß die konischen Flächen entgegengesetzt gerichtet sind und an einer Spannhülse angeordnet sind, die den Futteransatz axial beweglich umgibt und daß die Feder auf die Hülse wirkt und den entsprechenden Spannkugelsatz gegen eine der konischen Flächen der Spannhülse drückt.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter wird eine unabhängige Verstellung der Spannkugeln vorgenommen und erreicht, daß beide Spannkugelsätze fest am

Werkzeugschaft anliegen. Durch die Verwendung von zwei im Abstand zueinander angeordneten Spannkugeisätzen wird eine hohe Zentrizität des Werkzeugs erreicht. Ein Flattern des Werkzeugs wird vollständig vermieden. Dies ist auch dann der Fall, wenn der Werkzeugschaft in seinem Durchmesser schwankt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ai Hand einer Zeidmung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt des erfindungsgemäßen Spannfutters.

Die Arbeitswelle 1 des Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeugs drehi sich in dem Gehäuse 2. Dieses weist in der Wandung eine Längsnut 3 auf, die in einer Ausnehmung 4 ausläuft. In der Nut 3 ist eine Betätigungsstange 5 geführt, die mit einem Betätigungsstück 6 verbunden ist. Eine Druckfeder 7 stützt sich geg*;n den Boden einer Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 einerseits und gegen das Betätigungsstück 6 andererseits ab. Ein im Gehäuse 2 gelagerter Auslösehebel 9 mit Griffstück 10 liegt gegen einen Anschlagstift 11 an, der am Beta!'-gungsstück 6 befestigt ist. Durch Druck auf das Griffstück 10 wird das Betätigungsstück 6 mit der Betätigungsstange 5 gegen den Druck der Feder 7 nach rechts bewegt.

An seinem Ende trägt die Betätigungsstange 5 einen Schiebestift 12. Dieser greift in eine Bohrung einer Schiebehülse 13 ein. Die Schiebehülse 13 ist axial verschiebbar im Gehäuse 2 gelagert.

Auf einem mit verringertem Durchmesser gedrehten Futteransatz 14 der Welle 1 sitzt mit einem hülsenförmigen Ansatz 15 ein Federtopf 16 für eine Schraubenfeder 17, die sich gegen eine an der Welle 1 angeformten Schulter 18 abstützt. Im hülsenförmigen Ansatz 15 ist eine Anzahl von länglichen Bohrungen 19 vorgesehen, beispielsweise drei oder vier, die im gleichen Abstand über seinen Umfang verteilt sind, und die jeweils eine Spannkugel 20 übergreifen. Diese sind in länglichen Ausnehmungen 21 des Futteransatzes 14 gehaltert, deren Querschnitt die Form eines abgerundeten U hat, wobei die öffnung am Boden dieser Ausnehmun gen 21 enger als die Öffnung im oberen Teil ist. Die Kugeln 20 sind daher mit Laufspiel gehalten.

Gegen die Kugeln 20 legen sich gegen den Innenkonus 22 einer Spannhülse 23, die an ihrem anderen Ende mit einem Innenkonus 24 verschen ist. Dieser greift 4t über eine Anzahl Spannkugeln 25, die wiederum in gleichem Abstand über den Umfang verteilt sind. Die Spannkugeln 25 sitzen in entsprechenden Bohrungen 26 des Futteransatzes 14, die den gleichen U-förmigcn Querschnitt wie die länglichen Bohrungen 19 haben, aber zylindrisch sind. Im oberen Teil umgeben sie mit Laufspiel die Span.nkugeln 25. Ihr Boden bildet eine Ausnehmung, durch welche die Kugeln hindurchgreifen können. Die Spannkugeln 25 haben also im Gegensatz zu den Spannkugeln 20 keine axiale Verschiebungsmöglichkeit.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Spannfutteis erläutert. Zum Spannen des Schaftes 27 eines Werkzeugs im Spannfutter wird das Griffstück 10 nach unten gedrückt. Es legt sich gegen den Anschlagstift 11 und drückt dadurch das Betätigungsstück 6 mit der Betätigungsstange 5 gegen den Druck der Feder 7 nach rechts. Die Betätigungsstange 5 zieht über den Schiebestift 12 die Schiebehülse 13 mit Diese legt sich gegen eine Schulter 28 des Federtopfes 16 und drückt diesen gegen den Druck der Feder 17 nach rechts. Dabei nimmt er die Spannkugeln 20 mit. Gleichzeitig legt sich die Schiebehülse 13 gegen eine Schulter 29 der Spannhülse 23 und schiebt diese ebenfalls nach rechts. Der Innenkonus 22 hat einen stärkeren Konuswinkel als der Innenkonus 25. Dadurch wird erreicht, daß bei dieser Bewegung der Spannhülse 23 und des Federtopfes 16 beide Kugelsätze 20 und 25 von den Innenkonen freigegeben werden.

Nunmehr kann der zu spannende Schaft 27 in den Futteransatz 14 der Welle 1 eingeführt werden. Wird sodann das Griffstück 10 losgelassen, so geht die Betätigungsstange 5 mit der Schiebehülse 13 unter dem Druck der Feder 7 in ihre Ruhelage zurück. Die Feder 17 drückt die Kugeln 20 nach links. Sie legen sich gegen den Konus 22 und schieben die Spannhülse 23 so lange nach links, bis der Konus 24 die Kugeln 25 fest gegen den Schaft 27 preßt. Da der hülsenförmige Einsatz 15 des Federtopfes 16 unter dem Druck der Feder 17 die Kugeln 20 weiter nach links spannt, ziehen auch diese sich auf dem Schaft 27 fest. Zum Schluß ist der Schaft 27 zwischen den Kugeln 20 und 25 fest und dank der symmetrischen Anordnung der Innenkonen 22 und 24 völlig zentrisch eingespannt. Unter der Voraussetzung, daß die Spannhülse 23 zentrisch auf dem Futteransatz 14 läuft, kann der Schaft 27 beim Einspannen auch nicht verkanten, und zwar um so weniger, je länger die Spannhülse 23 gemacht wird. Der Durchmesser des zu spannenden Schaftes 27 kann um das Maß schwanken, um welches die Kugeln 20 und 25 durch die öffnungen am Boden ihrer Führungsbohrungen 21 und 26 greifen können, ohne daß dies die Einspannkraft oder die Zentrizität beeinflußt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Spannfutter für den Schaft von Werkzeugen, insbesondere von Bohr-, Fräs- und Schleifwerkzeugen kleinen Durchmessers in schnellaufenden Maschinen hoher Präzision, mit einem einen Werkzeugschaft aufnehmenden hülsenförmigen Futteransatz, zwei axial im Abstand zueinander liegenden Spannkugelsätzen, die in entsprechenden Ausnehmungen des Futteransatzes angeordnet sind, und miteinander verbundenen, gegenüber dem Futteransatz axial bewegbaren konischen Flächen, die den Futteransatz im Bereich der Ausnehmungen umgeben und mittels einer Feder so vorgespannt sind, daß sie die Kugeln beider Spannkugelsätze radial räch innen zu drücken suchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln eines Spannkugelsatzes (20) in den Ausnehmungen (21) des Futteransatzes (14) begrenzt axial beweglich und zugleich in Ausnehmungen einer Hülse (15, 16) angeordnet üind, die den Futteransatz (14) axial beweglich umgibt, daß die konischen Flächen (22; 24) entgegengesetzt gerichtet sind und an einer Spannhülse (23) angeordnet sind, die den Futteransatz (14) axial beweglich umgibt, und daß die Feder (17) auf die Hülse (15, 16) wirkt und den entsprechenden Spannkugelsatz (20) gegen eine (22) der konischen Flächen der Spannhülse (23) drückt.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenneeichnet, daß der andere Spannkugelsatz (25) in zylindrischen Ausnehmungen (26) angeordnet ist und daß die Ausnehmungen für beide Spannkugelsätze das Profil eines abgerundeten U haben, dessen Seitenwände die Kugeln mit Spiel umgeben, während der Boden eine engere Öffnung bildet, durch welche die Spannkugeln (20; 25) hindurchgreifen.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Futteransatz (14) einstükkig mit der Abtriebswelle (1) des Werkzeugs ausgebildet ist und daß die Feder (17) sich auf einer Schul ler (18) der Welle (1) abstützt.

4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kugelsatz (20; 25) aus drei oder vier gleichmäßig um den Umfang verteilten Spannkugeln besteht.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Flächen einen unterschiedlichen Konuswinkel aufweisen.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (23) von einer Schiebehülse (13) umgeben ist, die in einer Bohrung des Werkzeuggehäuses (2) axial verschiebbar angeordnet, mittels einer Handbetätigungsvorfichtung (10, 5, 12) axial verschiebbar und mittels tusammenwirkender Schultern (29) in Anlage mit der Spannhülse (23) bringbar ist, so daß bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung die Schiebehülse (13) zwecks Freigabe der Spannhülse (23) gegen die Kraft der Feder (17) verschoben wird. ^f>«

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine stangenartige Verlängerung (5) der Schiebehülse (13) in Eingriff mit einem Betätigungshebel (10) bringbar ist und daß die Verlängerung (5) von einer Feder (7) beaufschlagt ist. ⁶S

8. Spannfutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schulter der Hülse (16) als Anschlag für eine Schulter der Schiebehülse (13) dient, wenn
stellt wird.

diese gegen die Kraft der Feder (7) ver-