DE4220045A1 - Spannmutter für Werkzeuge mit integriertem Kühlmittelkanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannmutter für Werkzeuge mit integriertem Kühlmittelkanal gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Spannmuttern werden verwendet, um innengekühlte Werkzeuge an der Werkzeugaufnahme zu befestigen. Das Kühl­ mittel, das gleichzeitig eine Schmierfunktion ausüben kann, wird je nach Anwendungsfall mit Drücken von bis zu etwa 85 bar und Temperaturen bis zu 30°C zugeführt. Es ist deshalb erforderlich, die Abdichtung zwischen dem einzuspannenden Werkzeug und der Spannmutter für eine derartig hohe Bean­ spruchung auszulegen.

Eine Möglichkeit zur Abdichtung besteht darin, eine Dicht­ scheibe vorzusehen, die in die Spannmutter eingelegt wird und einerseits eine Abdichtung zwischen der Spannmutter und der Dichtscheibe und andererseits zwischen der Dichtscheibe und dem durch die Dichtscheibe hindurchzuführenden Werkzeug ermöglicht. Zur Anbringung der Dichtscheibe an der Spannmut­ ter sind zwei unterschiedliche Konzepte bekannt geworden.

Bei einer ersten Variante wird die Dichtscheibe von vorne, d. h. stirnseitig, in eine Ausnehmung der Spannmutter einge­ legt und gegen Herausfallen mit einem Sicherungsring (See­ gerring) gesichert. Die Dichtscheibe besitzt im Bereich ihres äußeren Umfangs einen Dichtungsring, der die Abdich­ tung zwischen der Spannmutter und der Dichtscheibe selbst übernimmt.

Die Dichtscheibe weist eine zentrale Bohrung auf, die auf den Schaftdurchmesser des Werkzeugs abgestimmt und mit einem weiteren Dichtelement versehen ist, das den Austritt von Kühlmittel zwischen dem Werkzeug und der Dichtscheibe ver­ hindert.

Nachteilig an einem derartigen System ist die Umständlich­ keit der Handhabung. So ist eine Spezialzange erforderlich, um den Sicherungsring aus seiner Ringnut zu entfernen und nach dem Wechsel der Dichtscheibe wieder einzusetzen. Je nach Anwendungsfall kann ein derartiger Wechsel der Dicht­ scheibe in kurzen Zeitabständen erforderlich sein, da unter Umständen bei jedem Werkzeugwechsel auch die Dichtscheibe wegen unterschiedlicher Schaftdurchmesser der Werkzeuge ebenfalls ausgetauscht werden muß.

Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, die Dicht­ scheibe von hinten gegen einen Absatzsteg der Spannmutter zu legen. Auf diese Weise erübrigt sich die Verwendung eines Sicherungsrings, da der Dichtring aufgrund seiner Anordnung nicht verlorengehen kann. Im Falle eines Werkzeugwechsels ist auch der Wechsel der Dichtscheibe völlig unproblematisch, da diese lediglich lose in der Spannmutter eingelegt ist.

Konstruktionsbedingt weist die Dichtscheibe im angezogenen Zustand der Spannmutter ein nicht unerhebliches axiales Spiel auf, welches 2 mm und mehr betragen kann. Dieses Spiel ist erforderlich, damit die elastische Deformation der Spannzange während des Anziehens der Mutter nicht dadurch behindert wird, daß die Stirnseite der Spannzange zur Anlage an die Dichtscheibe gelangt.

Dieses axiale Spiel führt wegen der Verkantungsgefahr zu Problemen beim Einführen des Werkzeugs. Auch besteht die Gefahr, daß Schmutz in den Zwischenraum zwischen der Dicht­ scheibe und dem Absatzsteg der Spannmutter eindringt, solan­ ge die Dichtscheibe noch nicht durch die Beaufschlagung mit Kühlmittel zur vollständigen Anlage gebracht ist. Die Verun­ reinigungen können dazu führen, daß ein vollflächiges Anlie­ gen überhaupt nicht mehr möglich ist bzw. das Anhaften der Schmutzpartikel die Dichtwirkung der elastischen Dichtringe beeinträchtigt.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb das Problem zugrunde, eine Spannmutter der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der diese Probleme nicht mehr auftreten. Insbe­ sondere soll eine einfache und problemlose Handhabung mög­ lich sein und gleichzeitig eine optimale Dichtwirkung reali­ siert werden.

Gelöst wird dieses Problem bei einer gattungsgemäßen Spann­ mutter, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Dichtelement, das die Abdichtung zwischen der Spannmutter und dem Werkzeug übernimmt, hinsichtlich seiner axialen Position in bezug auf die Spannmutter zu fixieren. Hierdurch wird ein Verkanten des Dichtungselements zuverlässig vermieden, das Werkzeug lädt sich auch bei nicht exakt konzentrischer Zufuhr ohne Probleme in die Spannzange einführen.

Bei dem hier besonders interessierenden Anwendungsfall, bei dem bei Verwendung einer Spannmutter Werkzeuge unterschied­ lichen Durchmessers aufgenommen werden sollen, sind Wechsel­ buchsen vorgesehen, deren Innendurchmesser auf die jeweili­ gen Schaftdurchmesser der Werkzeuge abgestimmt sind. Die Wechselbuchsen tragen in einer innenliegenden Nut einen Dichtungsring, der die Abdichtung zwischen dem Werkzeug und der Wechselbuchse übernimmt. Die Wechselbuchse ist ihrer­ seits hinsichtlich ihrer axialen Relativlage zur Spannmutter fixierbar gestaltet. Durch entsprechende Organe, beispiels­ weise in Form eines Federrings, der in eine korrespondieren­ de Rille einrastet, kann der Übergang von einer Wechselbuch­ se zur nächsten ohne Spezialwerkzeuge vorgenommen werden.

Durch eine derartige Konfiguration ist sichergestellt, daß die Gefahr des Verkantens und das angesprochene Verschmut­ zungsproblem nicht mehr auftreten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung der Spannmutter,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Spannmutter in einer Ausführungsvariante,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Spannmutter in einer weiteren Ausführungsvariante.

Die Fig. 1 zeigt eine Spannmutter, die für Werkzeuge ver­ schiedenen Durchmessers verwendet werden kann.

Das Dichtelement besteht im wesentlichen aus dem elastischen Dichtungsring 2, der in einer Wechselbuchse 3 gelagert ist. Hierzu weist die Wechselbuchse 3 eine innenliegende Nut 31 auf, in die der Dichtring 2 eingelegt ist. Der Querschnitt der Nut 31 ist so gewählt, daß der Dichtring 2 praktisch kein Spiel aufweist. Der Innendurchmesser der Wechselbuchse 3 ist geringfügig größer gewählt als der Schaftdurchmesser des aufzunehmenden Werkzeugs. Der Innendurchmesser des Dichtrings 2 ist so gewählt, daß er bei eingeführtem Werk­ zeug dessen Schaft fest umschließt und so die gewünschte Dichtwirkung zwischen dem Werkzeug und der Wechselbuchse 3 erzielt.

Die Wechselbuchse 3 ist ihrerseits in der Spannmutter 1 geführt und hinsichtlich ihrer axialen Relativlage in einer definierten Position fixierbar.

Hierzu weist die Wechselbuchse 3 einen schulterförmigen Absatz 32 auf, der zur Anlage an einem Absatzsteg 11 der Spannmutter bestimmt ist und die axiale Relativlage zwischen der Wechselbuchse 3 und der Spannmutter 1 definiert.

Zur Fixierung der Wechselbuchse 3 ist ein Federstahlring 4 vorgesehen, der in einer Nut 33 der Wechselbuchse 3 geführt ist. Der Federstahlring 4 ist in der Rille 12 der Spannmut­ ter 1 verrastet. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Wechselbuchse 3 unter der Federwirkung des Federstahlrings 4 axial gegen die Spannmutter 1 gedrückt ist.

Der Querschnitt der Nut 33 ist so bemessen, daß der Feder­ stahlring 4 beim Herausziehen bzw. Einschieben der Wechsel­ buchse 3 so weit in radialer Richtung nach innen ausweichen kann, daß er dem Konturverlauf zwischen dem Absatzsteg 11 und der Rille 12 der Spannmutter 1 folgen kann.

Zwischen der Wechselbuchse 3 und der Spannmutter 1 ist eine weitere elastische Dichtung 5 vorgesehen. Sie verhindert den Kühlmittelaustritt zwischen diesen beiden Teilen. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel wird der Dichtring 5 in einer Nut 15 der Spannmutter 1 geführt, deren axiale Position mit derjenigen der Nut 31 für den Dichtungsring 2 übereinstimmt. Dies bietet sich deshalb an, weil hierdurch die axiale Erstreckung der Wechselbuchse 3 relativ gering gehalten werden kann.

In unmittelbarer Nähe der Stirnseite ist zwischen der Wech­ selbuchse 3 und der Spannmutter 1 ein weiterer elastischer Dichtring 6 vorgesehen. Er hat die Aufgabe, den Zwischenraum zwischen der Spannmutter 1 und der Wechselbuchse 3 vor eindringenden Schmutzpartikeln zu schützen. Sein Querschnitt kann erheblich kleiner gewählt werden als derjenige der Dichtringe 2 und 5, da er infolge des Dichtrings 5 nicht mit Kühlmittel beaufschlagt wird.

In Fig. 2 ist eine Konfiguration mit zweigeteilter Spann­ mutter 1 dargestellt. Sie besteht aus einer Mutternhülse 1a sowie einem darin konzentrisch angeordneten Konusring 1b. Der Konusring 1b ist auf Kugeln 10 gelagert, so daß eine freie Verdrehbarkeit des Konusrings 1b gegenüber der Mut­ ternhülse 1a gewährleistet ist. Derartige Spannmuttern werden zur Verringerung des Kraftaufwands beim Spannvorgang eingesetzt.

Bei dieser Konfiguration ist die Wechselbuchse 3 in der beschriebenen Art und Weise vollständig im Konusring 1b gelagert. Durch die Zweiteilung der Spannmutter ist es jedoch erforderlich, einen zusätzlichen elastischen Dicht­ ring 7 zwischen der Mutternhülse 1a und dem Konusring 1b vorzusehen. Der Dichtring 7 kann entweder in einer in der Mutternhülse 1a angebrachten Nut oder entsprechend der Darstellung in einer am Konusring 1b angebrachten Nut ge­ führt sein. Im vorderen Bereich der Spannmutter ist ein elastischer Dichtring 8 vorgesehen, der das Eindringen von Staubpartikeln verhindert. Dies ist für den vorliegenden Fall besonders vorteilhaft, da dadurch die Lagerung in Form der Kugeln 10 geschont wird.

Mit derartigen Konfigurationen ist die Handhabung von Werk­ zeugen auf besonders einfache Art und Weise möglich, deren Schaftdurchmesser 3 mm oder mehr beträgt. Durch die Bereit­ stellung einer Anzahl von Wechselbuchsen unterschiedlichen Innendurchmessers kann eine rasche und sichere Abstimmung auf die unterschiedlichen Schaftdurchmesser der verwendeten Werkzeuge vorgenommen werden. Der Austausch von Wechselbuch­ sen erfolgt von hinten durch einfache Rastvorgänge. Spezial­ werkzeuge sind nicht von Nöten, Fehlbedienungen sind prak­ tisch ausgeschlossen.

Die Verwendung von Wechselbuchsen stößt jedoch dann auf Schwierigkeiten, wenn Muttern kleineren Durchmessers verwen­ det werden. Diese sind wegen der geforderten Zugänglichkeit zur Bearbeitungsstelle in vielen Fällen notwendig, können aber aus technischen Gründen keine Zugänglichkeit mehr für Wechselbuchsen gewährleisten. Für einen derartigen Fall können auf vorteilhafte Art und Weise Spannmuttern in der gemäß Figur dargestellten Ausführungsform verwendet werden. Sie weisen keine Wechselbuchse auf, vielmehr ist ein Dicht­ ring 2 unmittelbar in der Spannmutter 1 fixiert. Der Innen­ durchmesser der Spannmutter 1 ist auf den jeweiligen Schaft­ durchmesser abgestimmt.

Diese Konfiguration zeichnet sich durch ihren einfachen konstruktiven Aufbau aus. Die angesprochenen Probleme, wie z. B. des Verkantens und der Verunreinigungen, können hier wegen des integrierten, einstückigen Aufbaus der Spannmutter nicht mehr auftreten.

Figurenlegende

 1 Spannmutter
11 Absatzsteg
12 Rille
15 Nut
 1a Mutternhülse
 1b Konusring
 2 Dichtring
 3 Wechselbuchse
31 Nut
32 schulterförmiger Absatz
33 Nut
 4 Federstahlring
 5 Dichtring
 6 Dichtring
 7 Dichtring
 8 Dichtring
10 Kugel

Claims (9)

1. Spannmutter für Werkzeuge mit integriertem Kühlmittel­ kanal, welche ein Dichtungselement aufweist, das den Austritt von Kühlmittel zwischen der Spannmutter und dem koaxial durch die Spannmutter durchgeführten Werk­ zeug verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich­ tungselement zumindest aus einem elastischen Dichtring (2) besteht, der in axialer Richtung in bezug auf die Spannmutter (1) fixiert ist.

2. Spannmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) in einer Nut (31) einer Wechsel­ buchse (3) geführt ist, welche in axialer Richtung in der Spannmutter (1) fixiert ist.

3. Spannmutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselbuchse (3) von hinten in die Spannmutter (1) einführbar und ihre axiale Position durch das Anliegen einer an der Wechselbuchse (3) vorhandenen Schulter (32) an einem Absatzsteg (11) der Spannmutter (1) definiert ist.

4. Spannmutter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Fixierung ein in einer Nut (33) der Wechselbuchse (3) Federstahlring (4) vorgesehen ist, der in einer Rille (12) der Spannmutter (1) verrastet ist.

5. Spannmutter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Dichtring (5) zwischen der Wechselbuchse (3) und der Spannmutter (1) angeordnet ist, der den Austritt von Kühlmittel zwi­ schen der Wechselbuchse (3) und der Spannmutter (1) verhindert.

6. Spannmutter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Dichtring (6) in unmittelbarer Nähe der Stirnseite zwischen der Wechsel­ buchse (3) und der Spannmutter (1) angeordnet ist.

7. Spannmutter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter aus einer Mutternhülse (1a) und einem darin konzentrisch angeord­ neten, auf Kugeln (10) gelagerten Konusring (1b) be­ steht.

8. Spannmutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elastischer Dichtring (7) zwischen der Muttern­ hülse (1a) und dem Konusring (1b) angeordnet ist.

9. Spannmutter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein elastischer Dichtring (8) in unmit­ telbarer Nähe der Stirnseite zwischen der Mutternhülse (1a) und dem Konusring (1b) angeordnet ist.