DE2639214C3 - Bohrfutter - Google Patents
BohrfutterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem Futterkörper, einer am Futterkörper drehbar und axial
unverschiebbar gelagerten Spannhülse, einem über ein Gewinde mit der Spannhülse im Eingriff stehenden
Spannkonus und mit durch Axialverstellung des Spannkonus radial verstellbaren Spannbacken, die
radial an der Kegelfläche des Spannkonus anliegen und
axial in Richtung zum Futterkörper hin an einem axial im Futterkörper verstellbaren Spannbolzen abgestützt
sind, wobei die Spannhülse eine drehmomentabhängige Kupplung aufweist, die eingekuppelt durch Verstellen
des .Spannkonus einen Schnellgang, ausgekuppelt durch Verstellen des Spannholzens einen Spanngang für die
Spannbackenbewegung ermöglicht.
Bei einem aus der US-FS 9 62 746 bekannten Spannfutter dieser Art verbindet die durch Druckfedern
gebildete drehmomciitabhängige Kupplung die Spannhülse
bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes drehfest mit dem Futterkörper. Der Spannkonus
kann sich daher im Gewinde der vom Fulterkörper über
j5 die drehmomentabhängige Kupplung zunächst festgehaltenen
Spannhülse verdrehen und dadurch gegenüber der Spannhülse und dem Futterkörper axial verstellen,
was bei entsprechend grober Gewindesteigung eine Schnellgangverstellung der am Suannbolzen axial
abgestützten Spannbacken zur Folge hat. Der Spannbolzen ist begrenzt drehbar und axial über einen
reibungsarmen Kugelgewindegang gegen den Futterkörper abgestützt. Legen sich die im Schnellgang
verstellten Spannbacken gegen den einzuspannenden Werkzeugschaft an, so ist nur noch eine den Spanngang
bildende geringe Weiterdrehung des Spannkonus möglich, bei der der Spannbolzen im Reibungsschluß
über die Spannbacken vom Spannkonus mitgedreht und dadurch gleichzeitig i.ber den Kugelgewindegang axial
gegen die Spannbacken verstellt wird, so daß diese um so fester in den Spannkonus und gegen den Werkzeugschaft
gedrückt werden. Bei diesem Spanngang wird die Reiüung im Gewinde zwischen der Spannhülse und dem
Spannkonus so groß, daß die drehmomentabhängige Kupplung die Spannhülse gegenüber dem Futterkörper
freigibt, so daß sich die Spannhülse während des Spanngangs frei mit dem Spannkonus drehen kann, eine
starke Verspannung des Gewindes zwischen dem Spannkonus und der Spannhülse also vermieden wird.
Derartige Bohrfutter, die die Einspannung des Werkzeugschaftes nur durch Verdrehen des Spannko*
nüs gegenüber dem F'ütlerkörper ermöglichen und im Spanngang die drehende Mitnahme des Spannbolzens
durch den Spannkonus mittels Reibungsschlusses über die Spannbacken erfordern, zeigen beim Schlagbohren
mit hoher Schlagzahl und großer Belastung häufig den
Nachteil, daß sich die Einspannüng des Werkzeuges im Bohrfutter lockert oder löst. Das gilt insbesondere im
Hinblick auf das für den Schnellgang erforderliche grobe Gewinde zwischen dem Spannkonus und der
Spannhülse, das auch im gespannten Zustand des Spannfutters bei Belastungen, wie sie beim Schlagbohren
auftreten, gegenseitige Verdrehungen zwischen dem Spannkonus und der Spannhülse im Sinne eines
Lockerns der Einspannuing nicht verhindern kann, zumal da bei dem bekannten Bohrfutter die Verspannung
gerade dieses Gewindes im Verhältnis zur Einspannung des Werkzeuges gering bleiben soll.
Darüber hinaus ist der für den Spanngang benötigte Kugelgewindegang nicht geeignet, den beim Schlagbohren
auftretenden Beanspruchungen genügend lange standzuhalten.
Im übrigen ist es aus der US-PS 25 67 471 bei einem
den Werkzeugschaft in einer zylindrischen Spannhülse aufnehmenden Spannfutter bekannt, die Spannhülse
innerhalb eines am Füllkörper festen und in sich starren Fuitterringes so anzuordnen, daß zwischen der
Spannhülse und dem Futterring ein endseitig dicht >o abgeschlossener Ringraum entsteht, der mit axial im
Futterring angeordneten Zylinderräumen verbunden ist, in welchen abgedichtet Zylinderkolben geführt sind, die
mit ihrem aus dem Futterring herausragenden Ende gegen einen Spannring stoßen, der in einem Gewinde
auf dem Futterring verdrehbar und dadurch auch axial verstellbar geführt ist. Der Ringraum ist bis in die
Zylinderräume mit einer unter dem Druck der Zylinderkolben stehenden Druckflüssigkeit gefüllt, so
daß durch Verdrehen des Spannringes über die damit verbundene Axialverstellung der Zylinderkolben die
Spannhülse radial ge- oder entspannt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es unier Beibehaltung der Vorteile einer Schnell- j5
spannung mit geringem Drehmomentaufwand dennoch eine sehr feste und dauerhafte Einspannung des
Werkzeuges im Bohrfutter auch unter den beim Schlagbohren auftretenden hohen Belastungen gewährleistet,
daß also das Bohrfutter im Ergebnis schlagbohr sicher wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Spannkonus axial verschiebbar und
undrehbar am Futterkörper geführt ist, daß die Spannhülse über ein zweites Gewinde und über die
drehmomentabhängige Kupplung mi· einem drehbar und axial verschiebbar am Futterkörper geführten
Spannring im Eingriff steht, wobei die Kupplung beim Verdrehen des Spannringes die Spannhülse nur bis zu
einer vorgegebenen GrO1Je des Drehmomentes mit·
nimmt, und daß der Spannring bei seiner Axialverstellung ein im Futterkörper vorgesehenes Druckpolster
beaufschlagt, das zu den Spannbacken hin durch einen den Spannbolzen bildenden Kraftkolben abgeschlossen
ist, wobei die Fläche, in der der Spannring das Druckpolster beaufschlagt, kleiner als die Querschnittsfläche des KraftMbens ist.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil bestellt im
wesentlichen darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Bohrfutter das Spannen und Lösen des Werkzeuges
durch Verdrehen des Spannringes, nicht des Spannkonus erfolgt, wobei das den Spanngang bewirkende
Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannring für den Schnellgang ohne Bedeutung ist, also bezüglich
der Gewindesteigung so ausgelegt werden kann,, daß ungewollte gegenseitige Verdrehungen im Sinne eines
Lösens der Einspannung vermieden werden. Die beim Schlagbohren auftretenden Belastungsverhältnisse, insbesondere
auch zwischen den Spannbacken, dem Spannkonus und dem Spannbolzen, können daher nicht
zu einer Lockerung der Einspannung des Werkzeuges führen. Gleichzeitig ist am Druckpolster eine hohe
Kraftübersetzung zwischen dem Spannring und dem auf die Spannbacken arbeitenden Kraftkolben möglich, so
daß mit sehr geringen Drehmomenten am Spannring dennoch hohe Einspannkräfte am Werkzeug erzeugt
werden können, insbesondere dann, wenn das Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannring als
Feingewinde ausgeführt wird. Trotzdem ist eine Schnellverstellung der Spannbacken möglich, nämlich
über die vom Spannring mitgenommene und die Axialverstellung des Spannkonus bewirkende Spannhülse.
Erst wenn die Spannbacken am Schaft des einzuspannenden Werkzeuges anliegen und daher keine
weitere Verstellung des Spannkonus und damit der Spannhülse mehr möglich ist, führt die dann durch
öffnen der Kupplung weiterhin mögliche Verdrehung des Spannringes zu dessen auch axialer Verstellung und
als Folge davon zur Beaufschlagung νλ-s Druckpolsters
und zur hydraulischen Spannung der spannbacken durch den Kraftkolben.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß der Futterkörper einen durch den Kraftkolben dicht abgeschlossenen Zylinderraum mit einer das Druckpolster
bildenden Hydraulikfüllung aufweist, der mit einem im Querschnitt kleineren, ebenfalls im Futterkörper
angeordneten zweiten Zylinderraum in Verbindung steht, in dem ein axial aus dem Futterkörper gegen den
Spannring vorstehender Kolben geführt ist.
Die drehmomentabhängige Kupplung kann als federbelastet Rastkupplung ausgebildet sein und dazu
einerseits aus einem axial verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder stehenden Raststift und andererseits
aus dem Raststift zugeordneten Rastaufnahmen bestehen. Die Vorspannung der Feder bestimmt dann
diejenige Grö3e des Drehmomentes bei der die Kupplung ausrastet und oberhalb der somit keine
Mitnahme der Spannhülse durch den Spannring mehr erfolst.
Aus den schon erwähnten Gründen ist vorzugsweise das Gewinde zwischen der Spannhülse und dem
Spannring im Vergleich zu dem Gewinde zwischen der Spannhülse und dem Spannkonus als Feingewinde
ausgeführt.
Zweckmäßig sind beide Gewinde auf der Innenseite der Spannhülse vorgesehen. Der Spannring kann dann
mit einem Kragen den vom Spannkonus abgewandten Rand der Spannhülse außen übergreifen, so daß der
Spannring zur Durchführung des Spannvorganges gut zugänglich ist.
Im einzelnen kann der Futterkörper im Bereich des Sprnni!nges im Durchmesser verkleinert sein und
dadurch eine Ringschulter bilden, aus der der Kolben gegen den Spannring vorsteht.
Das erfindungsgemäße Bohrfutter ermöglicht im übrigen in einfacher Weise eine selbsttätige Nachspannung.
Dazu ist es nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung lediglich erforderlich, den Kraftkolben als
Ringkolben auszubilden, in dem abgedichtet ein in Richtung auf die Spannbacken am Ringkolbcn abgestützter
Kerrtkolben geführt ist, wobei die Spannbacken nur am Ringkolben, nicht auch am Kernkolben
abgestützt sind. Die rxialen Bohrkräfte werden dann vom Schaft des im Bohrfutter eingespannten Werkzeuges
auf den Kernkolben und von diesem unter Richtungsumkehr über das Druckpolster auf den
jjL
v-
v-
Ringkolbcn übertragen, der die Spannbacken um so
fester in den Spannkonus drückt und dadurch die gewünschte Nachspannwirkung erzeugt.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbcispicl näher
erläutert; die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch ein Bohrfutter nach der Erfindung, und zwar in
der linken lliilfle in geschlossenem, in der rechten Hälfte in voll geöffnetem Zustand.
In der Zeichnung ist der Futtcrkörpcf mit 1, der als
Innenkonus gestaltete Sparinkonus mit 2 bezeichnet. Die Spannbacken tragen die Bezugsziffer 3. Der
Spannkonus 1 isl axial zwischen zwei in der Zeichnung links und rechts wicdcrgcgcbcncn Endlagen verstellbar,
wobei sich die an einer Kcgelflächc 4 des Spannkonus 2 anliegenden Spannbacken 3 entsprechend radial verstellen.
Die Spannbacken 3 sind im übrigen in Richtung zum Futterkörper 1 hin abgestützt, ändern also bei der
Axialverstcllting des Spannkonus 2 nicht ihre axiale
Lage. Zwischen den Spannbacken 3 sind Federn 5 eingesetzt, weiche die Spannbacken 3 ständig nach
außen gegen die Kcgclfläche 4 des Spannkonus 2 drücken. Der Spannkonus 2 ist am Futterkörper 1
mittels einer Feder 6 axial verschiebbar, aber undrehbar geführt, die in eine zugeordnete Axialnul 7 an der
Innenseite des Spannkonus 2 eingreift. Der Spannkonus 2 <teht über ein Gewinde 8 mit einer drehbar, aber axial
unverschiebbar am Futterkötpcr 1 gelagerten Spannhülse 9 im Eingriff. Diese Lagerung wird durch einen
AuDenbund 10 des Futterkörpers 1 bewirkt, der in eine Ringnut der Spannhülse 9 greift, die zwischen einem
Innenbund Π der Spannhülse und eines in die Spannhülse eingesprengten Sicherungsringes 12 gebildet
ist. Die Spannhülse 9 steht über ein /weites Gewinde 13 und über eine allgemein mit 14 bezeichnete
drehmomentabhängige Kupplung mit einem sowohl drehbar als auch axial verschiebbar am Futterkörper 1
geführten Spannring 15 in F.ingriff. Diese Kupplung 14 ist so ausgelegt, daß sie beim Verdrehen des
Spannringes 15 die Spannhülse 9 nur bis zu einer vorgegebenen Größe des Drehmomentes mitnimmt,
darüber aber ausrastet.
Die Spannbacken 3 sind axial an einem Kraftkolben 16 abgestützt, der axial verstellbar im Futterkörper 1
geführt ist und mit einem Kolbenring 18 einen Zylinderraum 17 abschließt, der eine ein Druckpolster
bildende Hydraulikfüllung aufweist, für die im Futterkörper 1 ein Füllkanal 28 mit Verschlußschraube 29
vorgesehen ist. Der Zylinderriium 17 steht mit einem im
Querschnitt kleineren, ebenfalls axial im Futterkörper 1 angeordneten zwerten Zylinderraum 19 in Verbindung,
in dem ein axial aus dem Futterkörper 1 gegen den Spannring 15 vorstehender Kolben 20 mit Kolbendichtring
21 geführt ist. Bei seiner Axialvefslellüng drückt der
Spannring 15 gegen diesen Kolben 20, beaufschlagt also über diesen Kolben 20 das von der Hydraulikfüllung
gebildete Druckpolster in den Zylinderräumen 17 und 19. Dabei ergibt sich eine Kraftübersetzung im
Verhältnis der Querschnitlsfläche des Kraftkolbens 16
einerseits und der Fläche andererseits, in der der Spannring 15 auf das Druckpolster wirkt. Im Ausführungsbeispiel
ist dieses Übersetzungsverhältnis somit durch das Verhältnis der Fläche des Kraftkolbens 16 zur
Fläche des Kolbens 20 bestimmt
Die drehmomentabhängige Kupplung 14 ist als federbelastet Rastkupplung ausgebildet Sie besteht
einerseits aus einem in der Wand der Spannhülse 9 axial verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder 22
stehenden Raststift 23 und andererseits aus dein
Raststifl 23 zugeordneten Rastaufnahmen 24 im Spannring 15, wobei mehrere solcher Rastaiimahmen24
über den Umfang des Spannringes verteilt angeordnelt
sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Raststifll 23 mit seiner Feder 22 im Spannring 15 und die
Rastauf nahmen 24 in der Spannhülse 9 vorzusehen.
Das Gewinde 13 zwischen der Spannhülse 9 und dem
(0 Spannring 15 ist im Vergleich zu dem Gewinde 8 zwischen der Spannhülse 9 und dem Spannkonus 2 als
Feingewinde ausgeführt, was eine sehr genaue dosierbare Einstellung der hydraulischen Spannkraft ermöglicht.
Im übrigen sind beide Gewinde 8, 13 auf der Innenseite der Spannhülse 9 angeordnet. Der Spannring
15 übergreift mit einem Kragen 25 den vom Spannkonus 2 abgewandten, in der Zeichnung also oberen Rand der
Spannhülse 9 an der Außenseite, so aaß der Spannring
15 zur Durchführung des Spannvorganges gut zugang-
Hch ist. Der Futterkörper 1 ist im Bereich des Spannringes 15 im Durchmesser verkleinert und bildet
dadurch eine Ringschultcr 26, aus der der Kolben 20 hervorsteht. Im Atisführungsbeispiel bildet diese Ringschiilter
26 zugleich die Anlage für die Ringscheibe 12.
Der Kraftkolben 16 besteht aus einem Ringkolbcn 166, in dem abgedichtet ein Kernkolben 16a geführt ist,
der in Richtung auf die Spannbacken 3 bri 27 am
Ringkoiücn abgestützt ist. Die Spannbacken 3 sind nur
am Ringkolbcn i66. nicht aber auch am Kernkolbcn 16a abgestützt.
Wird zum Zwecke der Einspannurig der Spannring 15 verdreht, so nimmt er zunächst über die Rastkupplung
14 die Spannhülse 9 mit. so daß zwischen dem Spannring
15 und der Spannhülse 9 keine Rclativdrehung stattfindet, der Spannring 15 also auch im Gewinde 13
an der Spannhülse 9 keine Axialverstellung erfährt. Das hat zur Folge, daß auch der Kolben 20 und der
Kraftkolben 16 keine Axialvcrstellungen erfahren. Die Verdrehung der Spannhülse 9 bewirkt über das
Gewinde 8 eine Axialvcrsiellung des Spannkonus 2 mit
dem Ergebnis, daß die Spannbacken 3 radial verstellt werden. Diese Verstellung ist so lange möglich, bis die
Spannbacken 3 am Schaft des in der Zeichnung nicht dargestellten einzuspannenden Werkzeuges anliegen.
Eine weitere Axialverstellung des Spannkonus 2 und eine weitere Drehung der Spannhülse 9 sind dann
ausgeschlossen, so daß bei weiterem Drehen des Spannringes 15 die Kupplung 14 ausrastet. Diese
weitere Verdrehung des Spannringes bewirkt nun, da die Spannhülse 9 stillstehl, im Gewinde 13 zugleich eine
Axialverschiebung des Spannringes mit einer entspre-
. chenden Axialverschiebung des Kolbens 20. Das führt zu einer Druckbeaufschlagung der Hydraulikfüllung und
einer entsprechenden Axialverstellüng des Kfaftkol-
bens 16 gegen die Spannbacken 3 bei durch die Hydraulikfüllung ausgeübter hoher Spannkraft. Treten
während des Betriebes am Werkzeug hohe axiale Kräfte auf, so werden diese vom Werkzeugschalt auf
den Kernkolben 16ä übertragen, der somit zusätzlich das Druckpolster beaufschlagt Das Druckpolster gibt
diese Beaufschlagung in umgekehrter Richtung und mit einer durch das Flächenverhältnis von Kern- und
Ringkolben bestimmten Kraftübersetzung an den Ringkolben 166 weiter, der dadurch die Spannbacken 3
ständig unter der Wirkung der axialen Bohrkräfte nachspannt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Bohrfutter mit einem Futterkörper, einer am Futterkörper drehbar und axial unverschiebbar
gelagerten Spannhülse, einem über ein Gewinde mit der Spannhülse im Eingriff stehenden Spannkonus,
und mit durch Axialverstellung des Spannkonus radial verstellbaren Spannbacken, die radial an der
Kegelfläche des Spannkonus anliegen und axial in Richtung zum Futterkörper hin an einem axial im
Futterkörper verstellbaren Spannbolzen abgestützt sind, wobei die Spannhülse eine drehmomentabhängige
Kupplung aufweist, die eingekuppelt durch Verstellen des Spannkonus einen Schnellgang,
ausgekuppelt durch Verstellen des Spannbolzens einen Spanngang für die Spannbackenbewegung
ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkonus (2) axial verschiebbar und undrehbar
am Fulterkörper (1) geführt ist, daß rite
Spannhülse f>\ über ein zweites Gewinde (U) und
iber die drefcr/iomentabhängige Kupplung (14) mit
einem drehbar und axial verschiebbar am Futterkörper (1) geführten Spannring (15) im Eingriff steht,
wobei die Kupplung (14) beim Verdrehen des Spannringes (15) die Spannhülse (9) nur bis zu einer
vorgegebenen Größe des Drehmomentes mitnimmt, u:id daß der Spannring (15) bei meiner Axialverstellung
ein im Futterkörper (1) vorgesehenes Druckpolster beaufschlagt, das zu den Spannbacken (3) hin
durch einen den Spannbolzen bildenden Kraftkolben (16) abgeschlossen ist, wobei die Fläche, in der der
Spannring (1:>/ das Druckpolster beaufschlagt, kleiner als die Querschnitsfläci .· des Kraftkolbens
(16) ist.
2. Bohrfutter nach Anspruch ι, Jadurch gekennleichnet.
daß der Futterkörper (1) einen durch den Kraftkolben (16) dicht abgeschlossenen Zylinderraum
(17) mit einer das Druckpolster bildenden Hydraulikfüllung aufweist, der mit einem im
Querschnitt kleineren, ebenfalls axial im Futterkörper (1) angeordneten zweiten Zylinderraum (19) in
Verbindung steht, in dem ein axial aus dem Futterkörper (1) gegen den Spannring (13) vorstehender
Kolben (20) geführt ist.
3. Bohrfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehmomentabhängige
Kupplung (14) als federbelastete Rastkupplung ausgebildet ist und einerseits aus einem axial
verschiebbaren, unter der Kraft einer Feder (22) Itehenden Raststift (23) und andererseits aus dem
Raststift zugeordneten Rastaufnahmen (24) besteht.
4. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde (13)
twischen der Spannhülse (9) und dem Spannring (15) im Vergleich zu dem Gewinde (8) zwischen der
Spannhülse (9) und dem Spannkonus (2) als Feingewinde ausgeführt ist.
5. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewinde (8, 13)
»uf der Innenseite der Spannhülse (9) vorgesehen Sind.
6. Bohrfutter nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (15) mit
einem Kragen (25) den vom Spannkonus (2) »bgewandten Rand der Spannhülse (9) außen
übei'gfeift,
7. Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6f
dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkörper (1) im Bereich des Spannringes (15) im Durchmesser
verkleinert ist und dadurch eine Ringschulter (26) bildet, aus der der Kolben (20) hervorsteht.
8. Bohrfutter nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftkolben (16)
aus einem Ringkolben (166J hesteht, in dem
abgedichtet ein in Richtung auf die Spannbacken (3) am Ringkolben {16b) abgestützter Kernkolben (16a)
geführt ist, und daß die Spannbacken (3) n.ir am Ringkolben (16Zj^abgestützt sind.
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