DE4228558C1 - Spannvorrichtung für Werkzeughalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Verbinden von Grundhal­ tern oder Maschinenspindeln mit Werkzeughaltern oder Werkzeugen für die spanabhebende Bearbeitung, mit spreizbaren, klammerförmigen Spann­ stücken, die mit radial nach außen vorstehenden Spannklauen Spannschul­ tern im Inneren der Maschinenspindel und des Werkzeughalters hintergrei­ fen.

Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der DE 39 04 259 C2 bekannt. Die be­ kannte Vorrichtung weist drei auf dem Umfang unter 120° verteilte Spann­ stücke auf, die mit den an einem Ende befindlichen Klauen ständig in Ein­ griff mit einer nach innen vorspringenden Schulter eines Grundhalters ste­ hen. In die Klauen auf der Seite des Werkzeughalters sind radiale Stellschrau­ ben eingelassen, die durch eine entsprechende radiale Bohrung von der Au­ ßenseite des Werkzeughalters her betätigbar sind. Die Stellschrauben weisen eine kegelförmige Spitze auf, die bei Betätigung der Stellschrauben mit den kegelförmigen Spitzen der beiden anderen Stellschrauben zusammentrifft. Die bei Betätigung der Stellschrauben gegeneinandergedrückten Spitzen sol­ len die klammerförmigen Spannstücke um das auf der Seite des Grundhalters liegende Ende nach außen schwenken und die Klauen auf der Seite des Werkzeughalters mit dessen nach innen vorspringender Schulter in Eingriff bringen.

Gegenüber der Eignung dieser Lösung für die Praxis ergeben sich aus ver­ schiedenen Gründen Bedenken. Die Kegelspitzen dürften einem hohen Ver­ schleiß ausgesetzt sein. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Werk­ zeughalter im Bereich seines Kegels mit einer Bohrung versehen werden muß, so daß es nicht möglich ist, beliebige Werkzeughalter einzusetzen. Wie ein Blick auf die Zeichnung zeigt, ist eine sehr große Anzahl von Teilen erfor­ derlich, so daß sowohl die Herstellung und Montage als auch die Wartung auf­ wendig sind. Eine axiale Durchlässigkeit für Kühlmittelleitungen besteht nur mit Einschränkungen.

Ein Ausstoßen des Werkzeughalters, dessen zumeist flach kegelförmiger Schaft in der Maschinenspindel oder im Grundhalter mit Selbsthemmung verspannt wird, ist beim Lösen des Werkzeughalters nicht möglich.

Insbesondere bei den in der DIN 69893 festgelegten Werkzeughaltern oder Werkzeugen mit Hohlschäften ergibt sich die Notwendigkeit, neben bereits bekannten Mechanismen zum automatischen Verspannen mit Maschinen­ spindeln auch solche Spannvorrichtungen zu schaffen, die auch manuell betä­ tigt werden können. Dabei sind zur Gewährleistung einer sicheren Funktion und zur Begrenzung des baulichen Aufwandes verschiedene Forderungen zu erfüllen:

• - Die Spannkraft soll möglichst gleichförmig auf mehrere auf dem Umfang verteilte Spannpunkte der nach innen vorspringenden Schulter oder Spannfläche des Hohlschaftes des Werkzeughalters verteilt werden. Nur dadurch ist gewährleistet, daß der durch den Hohlschaft erreichbare Ef­ fekt einer von innen nach außen gehenden elastischen Verformung des relativ dünnwandigen Kegels zur Erzielung hoher Anpressung an den In­ nenkegel der Maschinenspindel bzw. des Grundhalters erreicht wird. Ei­ ne gleichmäßige axiale Zugkraft ergibt im übrigen eine feste Verspan­ nung zwischen der Stirnfläche der Maschinenspindel bzw. des Grundhal­ ters und dem Flansch des Werkzeughalters. Da der Idealfall einer vollflä­ chigen Abstützung der Spannvorrichtung auf der gesamten umlaufenden Schulter praktisch nicht erreichbar ist, sollte zumindest eine gleichmä­ ßige Verteilung auf mehrere definierte Spannflächen erzielt werden.
• - Die dabei auftretenden Kraftlinien sollten möglichst kurz sein, und die auf die Maschinenspindel bzw. den Grundhalter einerseits und den Werk­ zeughalter andererseits ausgeübten Querkräfte sollten möglichst gering sein.
• - Es soll die Möglichkeit bestehen. Kühlmittel im Zentrum der Maschinen­ spindel durch das Spannsystem zum Werkzeughalter und Werkzeug zu führen.
• - Angesichts des flach kegeligen Hohlschafts des Werkzeughalters und der beim Spannen auftretenden Selbsthemmung soll die Möglichkeit des Auf­ bringens einer hohen Ausstoßkraft bestehen.

Wie dargelegt wurde, werden diese Forderungen durch die eingangs genann­ te, bekannte Spannvorrichtung nur teilweise und nur mit hohem konstrukti­ ven Aufwand erreicht.

Noch aufwendiger ist die in der EP 0 451 360 A2 beschriebene Spannvorrich­ tung. Hier sind ebenfalls klammerförmige Spannstücke vorgesehen, die Spannschultern oder Spannflächen im Inneren des Grundhalters bzw. der Maschinenspindel einerseits und des Werkzeughalters andererseits mit Hilfe von Klauen hintergreifen. Auch hier sind die Klauen auf der Seite des Grund­ halters gefangen, während sie auf der Seite des Werkzeughalters durch Schwenkung der Spannstücke in Eingriff gebracht werden. Zur Auslösung dieser Schwenkung ist eine kegelförmige Hülse vorgesehen, die in Axialrich­ tung verschoben werden muß. Diese Verschiebung erfolgt mit Hilfe einer auf die Hülse aufgeschraubten Spannmutter, die von außen über ein Schnecken­ getriebe gedreht werden muß. Hier dürfte der Aufwand noch höher sein als bei der eingangs geschilderten Ausführung gemäß DE 39 04 259 C2.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der gat­ tungsgemäßen Art zu schaffen, die einfach, robust und wartungsarm ist und damit einen wirtschaftlichen Einsatz ermöglicht, und die im übrigen keine Veränderung oder Nacharbeit an den genormten Werkzeughaltern gemäß DIN 69893 erfordert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Vorrichtung der oben ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß 2 Spannstücke mit Hilfe eines Spreizorgans zu einem Spannblock verbunden sind, dessen Außendurchmesser in der zu­ sammengezogenen Stellung kleiner als der kleinste Innendurchmesser so­ wohl der Maschinenspindel als auch des Werkzeughalters ist, und daß die Spannstücke jeweils zwei Spannflächen auf beiden Seiten aufweisen, die der­ art angeordnet sind, daß die vier Spannflächen der beiden Spannstücke je­ weils in Winkelabständen von ca. 90° auf dem Umfang der Spannschultern verteilt sind.

Durch diese Anordnung der Spannflächen ergibt sich eine sehr gleichmäßige und symmetrische Verteilung der Spannkraft auf die Spannschultern des Grundhalters und des Werkzeughal­ ters und gleichzeitig eine symmetrische, auf den Umfang verteilte Anpreß­ kraft zwischen Innenkegel und Außenkegel und zwischen den beteiligten Stirnflächen. Das ist von besonderer Bedeutung deshalb, weil hierdurch die radiale Belastung der Spannstelle durch umlaufende Biegekräfte aufgenom­ men wird.

Die im vorliegenden Zusammenhang als Spannblock bezeichnete Einheit aus zwei Spannstücken und einem Spreizorgan kann im zusammengesetzten Zu­ stand als Einheit in ihre bestimmungsgemäße Position gebracht werden. An­ dererseits kann sie zu Kontroll- und Wartungszwecken auch in einfacher Wei­ se vollständig herausgenommen werden. Es ist nicht notwendig, eine große Anzahl von verhältnismäßig komplizierten Teilen in schwieriger Weise im In­ neren des Grundhalters bzw. der Maschinenspindel zu montieren. Der Kraft­ fluß erfolgt auf kürzestem Wege und nahezu ohne das Auftreten von Querkräf­ ten zwischen dem Grundhalter und dem Werkzeughalter. Veränderungen an dem genormten Werkzeughalter sind nicht notwendig.

Zur Vereinfachung der nachfolgenden Ausführungen soll weitgehend nur noch von der Verbindung zwischen einem Grundhalter und einem Werkzeug­ halter gesprochen werden, obgleich anstelle des Grundhalters eine Maschi­ nenspindel und anstelle des Werkzeughalters auch ein Werkzeug vorgesehen sein kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spreizorgan eine Differential­ gewindespindel, die innerhalb der beiden Spannstücke in entgegengesetzt gewendelten Gewindebohrungen liegt. Der Vorteil dieser Lösung besteht dar­ in, daß sowohl beim Spreizen als auch beim Zusammenziehen eine Zwangs­ führung der Spannstücke gegeben ist. Als Spreizorgan kommt jedoch auch ei­ ne Spreizschraube in Betracht, die in eines der Spannstücke eingeschraubt ist und sich am anderen abstützt, oder auch ein Konus, der zwischen die Spannstücke gezogen wird.

Die Differentialgewindespindel, ggf. auch die Spreizschraube, kann durch ei­ ne radiale Bohrung in dem Grundhalter hindurch mit einem geeigneten Werkzeug erreicht werden. Die Differentialgewindespindel ist vorzugsweise mit einer lösbaren, drehfesten Steckverbindung mit einem einen Steckwerk­ zeugansatz gestattenden Spannzapfen verbunden, der in der radialen Bohrung des Grundhalters liegt. Vorzugsweise ist im übrigen eine zweite, gegenüber­ liegende Bohrung in dem Grundhalter vorgesehen, in der ein Ausstoßzapfen liegt, von dem ein in eine stirnseitige Sackbohrung der Differentialgewinde­ spindel mit Spiel eintretender Zentrierzapfen ausgeht. Der Spannzapfen und der Ausstoßzapfen liegen in stirnseitigen Ausnehmungen auf gegenüberlie­ genden Seiten des genormten Werkzeughalters. Sie dienen zugleich als Mit­ nehmer für den Werkzeughalter.

Der Ausstoßzapfen weist vorzugsweise einen unrunden oder nockenförmigen Abschnitt auf und ist in bezug auf die Grundfläche der zugehörigen Ausneh­ mung des Werkzeughalters derart angeordnet, daß der Werkzeughalter durch Drehung des Ausstoßzapfens mit Hilfe des radial-äußeren Bereichs des Ex­ zenters aus dem Grundhalter ausgestoßen werden kann.

Der Spannzapfen und der Ausstoßzapfen haben die zusätzliche Funktion, daß sie den Spannblock in der entspannten Stellung schwimmend im Bereich der Schnittfläche von Grundhalter und Werkzeughalter führen.

Entsprechend einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist in einem der Spannstücke wenigstens ein durch das zweite Spannstück hindurch zur Ge­ genseite verlaufender Ausstoßstift vorgesehen, der beim Zusammenschrauben des Spannblocks mit einer stirnseitigen Schrägfläche auf eine Gegenfläche des Werkzeughalters auftrifft und den Werkzeughalter in Ausstoßrichtung ver­ schiebt. Die erwähnte Schrägfläche kann eine konische Spitze des Ausstoß­ stiftes sein, und der Ausstoßstift kann mit Gewindeeingriff im ersten Spann­ stück liegen und auf diese Weise längenverstellbar sein. Als Gegenfläche im genannten Zusammenhang kommt die Grundfläche einer der stirnseitigen Ausnehmungen des Werkzeughalters in Betracht.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können auf den dem Werkzeughalter zu gewandten Stirnflächen der Spannstücke Schrägflä­ chen vorgesehen sein, die beim Zusammenziehen auf Schrägflächen eines Zwischenstücks, etwas eines Kühlmitteladapters auflaufen, der den Werk­ zeughalter in Ausstoßrichtung verschiebt.

Vorzugsweise sind die zusammenwirkenden Flächen wenigstens einer Spannschulter und eines Spannklauen-Paares wenigstens teilweise abge­ schrägt, so daß bei radialer Spreizung der Spannstücke zugleich ein axialer Zug auf den Werkzeughalter ausgeübt wird.

Die Spannstücke können auf den einander zu gewandten Flächen wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, die den Durchgang wenigstens einer Kühlmit­ telleitung durch die Schnittfläche zwischen Grundhalter und Werkzeughalter gestattet.

In die radialen Bohrungen des Grundhalters, die den Spannzapfen und den Ausstoßzapfen aufnehmen, treten in deren Radialrichtung Stiftschrauben ein, die in umlaufende Nuten des Spannzapfens und des Ausstoßzapfens ein­ schraubbar sind. Auf diese Weise können der Spannzapfen und der Ausstoß­ zapfen in Axialrichtung festgelegt werden, ohne in der Drehung behindert zu sein.

Zum Stand der Technik wird ergänzend auf die EP-B 0 172 850 und die WO 88/05358 hingewiesen, die in vergleichbarem Zusammenhang die Verwen­ dung von Differentialgewindespindeln zum Spreizen von Spannstücken zei­ gen. Die genannten Druckschriften betreffen jedoch Lösungen, die insgesamt mit der vorliegenden Problemstellung nicht vergleichbar sind und insgesamt den genannten Anforderungen nicht entsprechen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Grund­ halters mit Werkzeughalter und Spannvorrichtung in gespanntem Zustand;

Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht von links in Fig. 1 und zeigt die gespannte Stellung der Spannvor­ richtung;

Fig. 3 entspricht Fig. 2, zeigt jedoch die zusammengezogene Stellung des Spannblockes;

Fig. 4 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 entspricht Fig. 1, zeigt jedoch eine andere Ausfüh­ rungsform der Ausstoßeinrichtung;

Fig. 6 entspricht Fig. 2, zeigt jedoch die Ausführungsform ge­ mäß Fig. 5 in Stirnansicht;

Fig. 7 ist ein Teilschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 5;

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ausstoßein­ richtung;

Fig. 9a, b und c veranschaulichen verschiedene Querschnittsformen der Spannschultern.

Zunächst soll auf Fig. 1 bis 3 eingegangen werden. Fig. 1 zeigt auf der linken Seite einen Grundhalter 10, an dessen Stelle auch, wie erwähnt, eine Ma­ schinenspindel stehen könnte, und auf der rechten Seite einen Werkzeughal­ ter 12. Der Grundhalter 10 weist einen Innenkegel 14 auf, dem ein Außenke­ gel 16 des Werkzeughalters 12 entspricht. Der Außenkegel des Werkzeughal­ ters begrenzt einen Hohlschaft, in dessen Innerem gemäß der erwähnten Norm DIN 69093 eine unter 30° geneigte Spannschulter 18 vorspringt.

Der Grundhalter 10 weist im Inneren ebenfalls einen nicht näher bezeichne­ ten Hohlraum auf, in dem sich eine nach innen vorspringende Spannschulter 20 befindet. Die Spannschulter 20 ist im dargestellten Beispiel entgegenge­ setzt zu der Spannschulter 18 des Werkzeughalters unter 30° abgeschrägt.

Innerhalb des durch den Grundhalter 10 und den Werkzeughalter 12 gebilde­ ten Hohlraumes befinden sich oben und unten in Fig. 1 bis 3 zwei Spann­ stücke 22, 24, die durch eine Differentialgewindespindel 26 zu einem spreiz­ baren Spannblock verbunden sind. Die Differentialgewindespindel 26 steht mit entgegengesetzt gewendelten Gewindeabschnitten 28, 30 in Gewindeein­ griff mit entsprechenden, nicht bezeichneten Gewindebohrungen der Spann­ stücke 22, 24. Eine Drehung der Differentialgewindespindel 26 erlaubt somit eine Spreizung bzw. Zusammenziehung der Spannstücke 22, 24. Eine Dre­ hung und Verkantung der Spannstücke 22, 24 wird dabei dadurch verhindert, daß diese nach links gegen einen nicht bezeichneten, umlaufenden Absatz im Inneren des Grundhalters anliegen oder sich in dessen unmittelbarer Nähe befinden.

Die Spannstücke 22, 24 weisen in der Stirnansicht gemäß Fig. 2 und 3 einen im wesentlichen rechteckigen Umriß auf und bilden mit ihren beiden äuße­ ren Ecken vier Klauen 32, 34, 36, 38, die genauer in Fig. 1 dargestellt sind.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Spannstücke 22, 24 klammerförmig ausgebildet, so daß sie nicht nur die in Fig. 2 erkennbaren Klauen 32, 34, 36, 38, sondern am axial entgegengesetzten Ende vier entsprechende Klauen aufweisen, von de­ nen die Klauen 40 und 42 in Fig. 1 erkennbar sind. Die Klauen 32 bis 42 bil­ den auf jeder axialen Seite vier Spannflächen, die entsprechend der Neigung der Spannschultern 18, 20 ebenfalls unter 30° geneigt sind. Es ist erkennbar, daß durch radiale Spreizung der Spannstücke 22, 24 der Werkzeughalter 2 in den Grundhalter 10 axial hineingezogen und schließlich auch radial gespreizt wird.

Zur Drehung der Differentialgewindespindel 26 und damit zum Spreizen oder Zusammenziehen der Spannstücke 22, 24 ist ein Spannzapfen 44 vorgesehen, der in einer radialen Bohrung 46 des Grundhalters 10 liegt. Der Spannzapfen 44 durchläuft im übrigen eine stirnseitige Ausnehmung am linken Rand des Werkzeughalters 12, die durch die genannte Norm vorgegeben ist. Auf diese Weise übt der Spannzapfen zugleich eine Mitnehmerfunktion für den Werk­ zeughalter 12 bei der Drehung des Grundhalters 10 aus. Am radial-inneren Ende des insgesamt zylindrischen Spannzapfens 44 springt nach innen ein Sechskantzapfen 50 vor, der in eine entsprechende, nicht bezeichnete Aus­ nehmung an der unteren Stirnseite der Differentialgewindespindel 26 ein­ tritt. Selbstverständlich kann anstelle des Sechseckquerschnitts ein anderer, unrunder Querschnitt vorgesehen sein. Auf seiner radial-äußeren Stirnfläche weist der Spannzapfen ebenfalls einen Innensechskant 52 auf, der das Anset­ zen eines entsprechenden Werkzeugs zur Drehung des Spannzapfens 44 ge­ stattet. Wie ergänzend aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Spannzapfen 44 in sei­ nem in dem Grundhalter 10 liegenden Abschnitt mit einer umlaufenden Nut 54 versehen, in die eine senkrecht zur Achse des Spannzapfens 44 in die Wand des Grundhalters 10 eingeschraubte Stiftschraube 56 eintritt. Die Stift­ schraube 56 legt im Zusammenwirken mit der Nut 54 den Spannzapfen 44 in Axialrichtung fest, gestattet jedoch dessen Drehung.

Auf der dem Spannzapfen 44 diametral gegenüberliegenden Seite befindet sich eine weitere radiale Bohrung 58 in der Wand des Grundhalters, in der entsprechend dem Spannzapfen 44 ein Ausstoßzapfen 60 liegt. Vom inneren Ende des Ausstoßzapfens 60 geht radial nach innen ein Zentrierzapfen 62 aus, der mit Spiel in eine stirnseitige Bohrung 64 der Differentialgewinde­ spindel 26 an deren oberem Ende in Fig. 1 eintritt. Mit Hilfe des Sechskant­ zapfens 50 des Spannzapfens 44 und des Zentrierzapfens 42 des Ausstoßzap­ fens 60 wird der aus den beiden Spannstücken 22, 24 und der Differentialge­ windespindel 26 bestehende Spannblock in entspanntem Zustand (Fig. 3) schwimmend innerhalb des Hohlraums des Grundhalters 10 und des Werk­ zeughalters 12 gehalten. Wie Fig. 2 zeigt, wird auch der Ausstoßzapfen 20 in Axialrichtung durch eine Stiftschraube 66 festgelegt. Der Ausstoßzapfen 60 liegt im übrigen ebenfalls in einer stirnseitigen Ausnehmung 68 des Werk­ zeughalters 12, dient für diesen also ebenfalls als Mitnehmer bei Drehungen des Grundhalters.

Eine weitere Funktion des Ausstoßzapfens 60 besteht darin, daß dessen in der genannten Ausnehmung 68 liegender, in Fig. 4 im Querschnitt gezeigter Abschnitt 70 unrund ausgebildet ist und eine abgeflachte Seite 72 aufweist, der der Grundfläche der Ausnehmung 68 gegenüberliegt. Bei einer Drehung des Ausstoßzapfens 60 wird somit auf den Werkzeughalter 12 ein Druck nach rechts in Fig. 1, d. h. in Ausstoßrichtung ausgeübt. Zum Zwecke dieser Dre­ hung ist auch der Ausstoßzapfen 60 an seinem äußeren Stirnende mit einem Innensechskant 74 ausgerüstet.

Schließlich zeigen Fig. 2 und 3, daß die beiden Spannstücke 22, 24 auf den einander zugewandten Seiten beiderseits der Differentialgewindespindel 26 korrespondierende, halbkreisförmige Aussparungen 76, 78, 80, 82 aufweisen, die einander zu einem kreisförmigen Hohlraum ergänzen, wenn die Spann­ stücke 22, 24 zusammengezogen sind. Diese im Querschnitt kreisförmigen Hohlräume dienen zur Aufnahme von Kühlmittelrohren 84, 86, die einen Kühlmitteladapter 88 und einen Kühlmittelverteiler 90 verbinden, die zu ei­ nem im übrigen im einzelnen nicht gezeigten Kühlmittelsystem für die Küh­ lung der Werkzeuge gehören.

Fig. 5 bis 7 entsprechen im wesentlichen Fig. 1, 2 und 4 und sollen daher nur im Hinblick auf die Abweichungen erläutert werden.

Diese beziehen sich auf das Ausstoßsystem zum Ausstoßen des Werkzeughal­ ters 12 aus dem Grundhalter 10.

Gemäß Fig. 5 und 6 sind in das obere Spannstück 22 zwei Ausstoßstifte 92, 94 verstellbar eingeschraubt, die das untere Spannstück 24 gemäß Fig. 5 und 6 in entsprechenden, nicht gezeigten Bohrungen durchlaufen. Der Gewindeein­ griff mit den oberen Spannstücken 22 gestattet eine Längenverstellung. Die unteren Enden der Ausstoßstifte 92,94 sind kegelstumpfförmig abgeschrägt, wie in Fig. 6 erkennbar ist.

Es liegt auf der Hand, daß beim Zusammenschrauben der Spannstücke 22, 24 mit Hilfe der Differentialgewindespindel 26 die Spannstifte 92, 94 nach unten aus dem unteren Spannstück 24 austreten. Dabei treffen sie, wie Fig. 7 zeigt, unmittelbar angrenzend an den Umfang des unteren Spannzapfens 44 in den beiden Ecken der stirnseitigen Ausnehmung 48 des Werkzeughalters 12 auf die Kanten der Ausnehmung. Durch die schrägen Flächen der kegelstumpfförmigen Enden der Ausstoßstifte 92, 94 wird ein axialer Druck auf den Werk­ zeughalter ausgeübt, der zu dessen Ausstoßen führt. Bei diesem Ausstoßvor­ gang kann der gesamte Spannblock nicht nach oben in Fig. 1 und 2 auswei­ chen, da sich das obere Spannstück im oberen Bereich an den Spannschul­ tern abstützt.

Fig. 8 ist eine Teildarstellung zu Fig. 1 und beschränkt sich auf die Veran­ schaulichung der beiden zusammengezogenen Spannstücke 22, 24 sowie des Kühlmittelverteilers 90. Der Kühlmittelverteiler 90 weist in der Längsmittel­ achse des Grundhalters und des Werkzeughalters auf der den Spannstücken zugewandten Seite einen kegelstumpfförmigen Ansatz 91 auf, dem entspre­ chende, nicht bezeichnete Ausnehmungen auf den gegenüberliegenden Flä­ chen der Spannstücke 22, 24 zugeordnet sind, die sich in zusammengezoge­ nem Zustand der Spannstücke zu einer kegelförmigen Ausnehmung ergän­ zen. Beim Zusammenziehen der Spannstücke 22, 24 bewirken die korrespon­ dierenden Schrägflächen, daß auf den Kühlmittelverteiler 90, der gemäß Fig. 1 eng gegen die Innenfläche des Werkzeughalters an liegt, ein Druck in Richtung des Ausstoßens des Werkzeughalters ausgeübt wird.

Fig. 9a, b und c zeigen verschiedene Querschnittsformen der Spannschulter 20 des Grundhalters. Die Darstellung in Fig. 9c entspricht derjenigen der Fig. 1 und 4. In Fig. 1 ist eine vollständig radiale Spannschulter in Verbindung mit einer entsprechend geformten Spannfläche der Spannstücke gezeigt. Fig. 9b ist eine Kombination der beiden Möglichkeiten und zeigt eine teilweise abgeschrägte, teilweise radial verlaufende Spannschulter.

Beim Montieren eines Werkzeughalters werden zunächst die beiden Spann­ stücke 22, 24 mit Hilfe der Differentialgewindespindel auf Block zusammen­ geschraubt. In diesem Zustand können sie in das Innere des Grundhalters bzw. der Maschinenspindel eingeführt werden. Mit Hilfe des Spannzapfens 44 und des Ausstoßzapfens 60 werden sie anschließend schwimmend in ih­ rer Position gesichert. Damit ist die Spannvorrichtung funktionsfähig. In die­ ser Richtung gestatten sie das Einschieben eines Werkzeughalters in den Grundhalter. Der Werkzeughalter muß lediglich so weit gedreht werden, bis der Spannzapfen 44 und der Ausstoßzapfen 60 in die entsprechenden stirn­ seitigen Ausnehmungen 48 bzw. 68 des Werkzeughalters eintreten. Wird der Spannzapfen 44 jetzt gedreht, so bewegen sich die beiden Spannstücke syn­ chron in Radialrichtung auseinander, bis die Klauen die Spannschultern 18, 20 des Werkzeughalters und des Grundhalters bzw. der Maschinenspindel erfassen. Durch weiteres Spannen wird der Werkzeughalter axial in den Grundhalter hineingezogen. Dabei baut sich ein Spanndruck an der Stirnseite des Grundhalters und des Werkzeughalters auf, und gleichzeitig führt ein zu­ nehmender radialer Druck, der über die Spannflächen und Spannschultern aufgebaut wird, dazu, daß der relativ dünnwandige Kegel des Werkzeughalters sich aufweitet und an den Innenkegel des Grundhalters gepreßt wird. Bei Er­ reichen eines vorgegebenen Drehmoments ist der Spannvorgang beendet, und es ist eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen Grundhalter bzw. Maschinenspindel und Werkzeughalter entstanden.

Das Lösen erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Da der Innenkegel des Grund­ halters und der Außenkegel des Werkzeughalters jedoch relativ flach sind, tritt Selbsthaftung ein, so daß eine Trennung nicht automatisch erreicht wer­ den kann. Zum Ausstoßen sind daher zuvor verschiedene alternative Ausstoß­ einrichtungen geschildert worden, deren Funktion sich bereits aus der vor­ angegangenen Beschreibung ergibt.

Claims (15)

1. Spannvorrichtung zum Verbinden von Grundhaltern oder Maschinenspin­ deln mit Werkzeughaltern oder Werkzeugen für die spanabhebende Bearbei­ tung, mit spreizbaren, klammerförmigen Spannstücken (22, 24), die mit radi­ al nach außen vorstehenden Spannklauen (32, 34, 36, 38, 40, 42) Spannschul­ tern (18, 20) im Inneren der Maschinenspindel (10) und des Werkzeughal­ ters (12) hintergreifen, dadurch gekennzeichnet, daß 2 Spannstücke (22, 24) mit Hilfe eines Spreizorgans (26) zu einem Spannblock verbunden sind, des­ sen Außendurchmesser in der zusammengezogenen Stellung kleiner als der kleinste Innendurchmesser sowohl der Maschinenspindel (10) als auch des Werkzeughalters (12) ist, und daß die Spannstücke (22, 24) jeweils zwei Spannflächen auf beiden Seiten aufweisen, die derart angeordnet sind, daß die vier Spannflächen der beiden Spannstücke jeweils in Winkelabständen von ca. 90° auf dem Umfang der Spannschultern (18, 20) verteilt sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spreizorgan eine Differentialgewindespindel (26) ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialgewindespindel (26) durch eine radiale Bohrung (46) in der Maschinenspindel (10) hindurch drehbar ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialgewindespindel (26) mit Hilfe einer lösbaren, drehfesten Steckverbindung mit einem einen Steckwerkzeugeinsatz gestattenden Spannzap­ fen (44) verbunden ist, der in der radialen Bohrung (46) der Maschinenspin­ del (10) liegt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite radiale Bohrung (58) in der Maschinenspindel (10) auf der der ersten Bohrung (46) gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, in der ein Ausstoß­ zapfen (60) liegt, von dem ein in eine stirnseitige Sackbohrung (64) der Diffe­ rentialgewindespindel (26) mit Spiel eintretender Justierzapfen (62) aus­ geht.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzapfen (44) und der Ausstoßzapfen (60) in stirnseitigen Ausnehmungen (48, 68) auf gegenüberliegenden Seiten des Werkzeughalters (12) liegen.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannblock (22, 24, 26) in der entspannten Stellung durch den Spannzapfen (44) und den Ausstoßzapfen (60) innerhalb der Schnittfläche von Maschinen­ spindel (10) und Werkzeughalter (12) schwimmend gehalten ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßzapfen (60) einen unrunden Abschnitt (70) aufweist, der in bezug auf die Grundfläche der zugehörigen Ausnehmung (68) des Werkzeughalters (12) derart angeordnet ist, daß der Werkzeughalter (12) durch Drehung des Ausstoßzapfens aus der Maschinenspindel (10) ausstoßbar ist.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem der Spannstücke (22) wenigstens ein durch das zwei­ te Spannstück (24) hindurch zur Gegenseite verlaufender Ausstoßstift (92, 94) vorgesehen ist, der beim Zusammenschrauben des Spannblocks (22, 24, 26) mit einer stirnseitigen Schrägfläche auf eine Gegenfläche des Werkzeug­ halters (12) aufläuft und den Werkzeughalter in Ausstoßrichtung verschiebt.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstoßstift (92, 94) eine konische Spitze aufweist und durch Gewindeeingrif­ fe in dem ersten Spannstück (22) längsverstellbar gehalten ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche die Kante der Grundfläche einer der stirnseitigen Aus­ nehmungen (48) des Werkzeughalters ist.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannstücke (22, 24) auf der dem Werkzeughalter (12) zu­ gewandten Seite wenigstens eine Schrägfläche aufweisen, die beim Zusam­ menziehen der Spannstücke mit einer entsprechenden Schrägfläche (91) des Werkzeughalters oder eines mit diesem in Verbindung stehenden Zwi­ schenstücks (90) zusammenwirkt und auf den Werkzeughalter einen Druck in Ausstoßrichtung ausübt.

13. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Flächen wenigstens einer der Spannschultern (18, 20) und eines Spannklauen-Paares (32, 34, 36, 38, 40, 42) wenigstens teilweise abgeschrägt sind.

14. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (22, 24) auf den einander zugewandten Flächen wenigstens eine Aussparung (76, 78, 80, 82) aufweisen, die den Durchgang wenigstens eines Kühlmittelrohres (84, 86) durch die Schnittflä­ che zwischen Maschinenspindel (10) und Werkzeughalter (12) gestattet.

15. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die radialen Bohrungen (46, 58) in der Wand der Maschinen­ spindel eine Gewindebohrung für eine Stiftschraube (56, 66) eingearbeitet ist, die in eine umlaufende Nut (54) des Spannzapfens (44) bzw. des Ausstoßzap­ fens (60) eintritt.