WO2003095132A1 - Expansion chucking device - Google Patents

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WO2003095132A1
WO2003095132A1 PCT/EP2003/004874 EP0304874W WO03095132A1 WO 2003095132 A1 WO2003095132 A1 WO 2003095132A1 EP 0304874 W EP0304874 W EP 0304874W WO 03095132 A1 WO03095132 A1 WO 03095132A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
expansion
pressure chamber
expansion sleeve
base body
clamping ring
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/004874
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Schuster
Gerhard Michler
Thomas Retzbach
Rainer Sigmund
Original Assignee
Schunk Gmbh & Co. Kg Fabrik Für Spann- Und Greifwerkzeuge
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schunk Gmbh & Co. Kg Fabrik Für Spann- Und Greifwerkzeuge filed Critical Schunk Gmbh & Co. Kg Fabrik Für Spann- Und Greifwerkzeuge
Priority to AU2003239856A priority Critical patent/AU2003239856A1/en
Publication of WO2003095132A1 publication Critical patent/WO2003095132A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/24—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/305—Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck the gripping means is a deformable sleeve

Definitions

  • the present invention relates to an expansion clamping device with a base body and a thin-walled expansion sleeve provided on an axial end region of the base body, which forms a central receptacle for a component to be tensioned, at least one pressure chamber being provided around the expansion sleeve, in which pressure is built up can to fix a component in the receptacle with elastic deformation of the expansion sleeve.
  • the invention relates to an expansion clamping device with a base body and a thin-walled expansion sleeve provided on an axial end region of the base body, which forms a clamping mandrel, wherein a pressure chamber is provided within the expansion sleeve, in which a pressure can be built up to a component on the outer circumference of the To fix the expansion sleeve with elastic deformation of the expansion sleeve.
  • expansion clamping devices are known in different embodiments and are primarily used to attach a tool shank such as a drill or milling shank to the work spindle appropriate machine tool to fix.
  • expansion clamps designed as chucks are usually used, in which the expansion sleeve is inserted into the base body and is deformed radially inward for the clamping.
  • mandrels are also known, in which the expansion sleeve surrounds the base body and, when pressure is applied, the pressure chamber provided on the inner circumference of the expansion sleeve expands radially outward in order to tension a component on the outer circumference of the expansion sleeve.
  • expansion devices are designed as chucks or mandrels, they can be designed, for example, as steep taper tool holders which can be fixed to the work spindle of the machine tool in question by means of a fastening cone. It is also possible to design the expansion device directly on the work spindle.
  • Expansion chucks of the type mentioned at the beginning are known as chucks, for example from WO 98/39123.
  • the expansion sleeve is inserted into the base body with the formation of an intermediate pressure chamber and is soldered to the base body in order to establish a firm connection to form the pressure chamber.
  • the pressure chamber is connected via corresponding connecting channels to cylinder bores which are formed in the base body and are inserted into the pistons, which can be adjusted axially synchronously by the rotation of a clamping ring in order to be able to move in the cylinder bores and thus also in the pressure Chamber build up a hydraulic pressure and in this way to clamp a tool in the receptacle with elastic deformation of the expansion sleeve.
  • a disadvantage of the known expansion clamping devices is that they are relatively complex to manufacture, since the cylinder bores and channels in the base body have to be produced in complex drilling and milling operations, and it is also necessary to solder the expansion sleeve on the base body or the like to fix.
  • the object of the present invention is therefore to design expansion devices of the type mentioned in such a way that they are simple to manufacture.
  • the above-mentioned object is achieved in that the at least one pressure chamber is formed between the expansion sleeve and a clamping ring inserted into the expansion sleeve and that Volume of the pressure chamber can be changed by axially adjusting the clamping ring.
  • the pressure within the pressure chamber is thus not generated by the piston stroke in separate piston bores as in the prior art, but by a change in the volume of the pressure chamber itself by axially adjusting the clamping ring.
  • This makes it possible to dispense with the separate piston and connecting bores provided in the prior art, so that the expansion clamping devices according to the invention are simple in construction and manufacture.
  • the production is also simplified in that the pressure chambers can be produced in a simple manner by pressure machining on the expansion sleeve and the clamping ring.
  • the clamping ring is screwed to the base body and is axially adjustable by rotation relative to the base body. In this way, a simple connection between the base body and the clamping ring is achieved.
  • the wall sections of the expansion sleeve and the clamping ring delimiting the pressure chambers are designed in such a way that the volume of the pressure chamber is reduced in one direction when the clamping ring is adjusted axially and enlarged in the other direction.
  • the training is expediently carried out in such a way that the lumen of the pressure chamber is reduced and thus the pressure inside the pressure chamber increases the further the clamping ring is moved in the direction of the axial end of the base body opposite the expansion sleeve.
  • a stop is preferably provided which limits the axial adjustment path of the clamping ring in the direction of the axial end of the base body opposite the expansion sleeve and thus defines the maximum achievable pressure within the pressure chamber.
  • This stop can, for example, be predetermined on the base body.
  • the pressure chamber can be filled in a conventional manner with a liquid hydraulic medium such as oil.
  • a liquid hydraulic medium such as oil.
  • sealing elements are provided between the expansion sleeve and the clamping ring, which axially limit the pressure chamber.
  • engagement means for actuating elements such as a roller or hook wrench can be provided on the clamping ring. It is also not necessary to actually design the clamping ring, which engages in the expansion sleeve, in the case of an expansion clamping device designed as a mandrel. It can also consist of a solid material.
  • the expansion device can also be used for a shaft / hub connection. It can also be provided stationary on a workbench or the like.
  • FIG. 1 shows in longitudinal section a first embodiment of an expansion clamping device designed as an expansion chuck according to the present invention in its unactuated state
  • FIG. 2 shows in longitudinal section the expansion chuck from FIG. 1 in the actuated state
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of an alternative embodiment of an expansion chuck according to the invention, in which the pressure chamber is filled with a solid
  • Figure 4 shows in longitudinal section an embodiment of a stretching mandrel designed as a mandrel according to the present invention in the unactuated state and
  • FIG. 5 shows the mandrel from FIG. 4 in the actuated state.
  • the expansion chuck 1 comprises a base body 2 made of a dimensionally stable material which, in its end region on the left in the drawing, has, in a manner known per se, a fastening cone 3 for clamping on a rotary driven work spindle of a machine tool.
  • a thin-walled expansion sleeve 4 is provided, which is formed here in one piece with the base body 2, but alternatively can also be a separate component which is firmly connected to the base body 2.
  • the expansion sleeve 4 forms a central receptacle 5 into which a cylindrical shank of a tool such as a drill or milling cutter to be clamped can be inserted.
  • the expansion sleeve 4 is surrounded by a clamping ring 6 designed as a union nut, which is screwed onto the base body 2 at its axial end facing the fastening cone 3, for which purpose on the chuck body 2 and on the Corresponding threaded sections 9a, 9b are formed on the inside of the clamping ring 6.
  • the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6 form between them a pressure chamber 7 which is filled with a liquid hydraulic medium such as oil and is axially delimited by two sealing rings 8 which are held in the clamping ring 6.
  • the pressure within the pressure chamber 7 can be changed by an axial adjustment of the clamping ring 6 relative to the base body 2.
  • the wall sections of the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6, which delimit the pressure chamber 7, are designed in such a way that the volume of the pressure chamber 7 changes when the clamping ring 6 is adjusted axially.
  • the arrangement is such that in the right end position of the clamping ring 6 shown in FIG. 1, the volume of the pressure chamber 7 is greatest and thus the lowest pressure prevails in the pressure chamber, and in the left end position of the clamping ring 6 shown in FIG. 2, in which the clamping ring 6 rests against an axial stop 10 of the base body 2, the volume of the pressure chamber 7 is the smallest and thus the greatest pressure prevails in the pressure chamber 7.
  • the axial adjustment of the clamping ring 6 is effected by the clamping ring is further screwed 6 from the position shown in Figure 1 'position on the base body 2 and is unscrewed from the position shown in figure 2 the clamping position of the main body 2 again.
  • the clamping ring 6 is first brought into the right end position shown in FIG. 1, in which the volume of the pressure chamber 1 is greatest and there is only a low pressure in the pressure chamber 7. After inserting, for example, a drill shaft into the receptacle 5, the clamping ring 6 is screwed further onto the base body 2 until it comes into contact with the stop 10. The volume of the pressure chamber 7 is thereby reduced, as a result of which the chamber pressure increases to such an extent that the thin-walled expansion sleeve 4 deforms radially inwards and tightens the drill shaft.
  • FIG. 3 shows an alternative expansion chuck 1 which basically has the same structure as the expansion chuck 1 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6 in the second embodiment shown in FIG. 3 define between them a pressure chamber 7 with an annular cross section, which with four rings 11 made of an elastic solid such as for example rubber instead of a liquid hydraulic fluid. Since there are no sealing problems with such solid rings 11, the sealing rings 8, which are provided in the first embodiment between the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6, are missing in order to axially limit the pressure chamber 7. Otherwise, the mode of operation of the expansion chuck 1 shown in FIG. 3 is the same as that of the expansion chuck shown in FIGS.
  • FIGS. 4 and 5 show an embodiment of an expansion clamping device 1 designed as a mandrel in accordance with the present invention.
  • This mandrel 1 has a base body 2, which has on its left end region not shown in the drawing fasteners for attachment to a work spindle, and carries a thin-walled expansion sleeve 4 at its right end.
  • the expansion sleeve 4 and the clamping element 6 define between them an annular pressure chamber 7 which, as in the embodiment shown in FIG. 3, is filled with an elastic solid 11 as hydraulic medium.
  • the left axial end of the pressure chamber 7 is delimited by the chuck body 2, and the right axial end by the clamping element 6, which has an annular web 6a, which rests on the outside of the expansion sleeve 4.
  • Figure 4 shows the mandrel 1 in the state in which the clamping element 6 assumes its right end position and the pressure chamber 7 is essentially depressurized, so that a component to be tensioned can be pushed onto the expansion sleeve 4 on the outside. If the tensioning element is now screwed further into the base body 2 and is adjusted axially to the left into the end position shown in FIG. 5, in which the tensioning element 6 lies against a stop 10 of the base body 2, the volume within the pressure chamber 7 decreases, so that the pressure in the pressure chamber increases and the thin-walled expansion sleeve 4 is elastically deformed radially outward in order to fix the attached component. Conversely, the fixation can be released by unscrewing the tensioning element 6 again from the base body 2 into the right end position shown in FIG.
  • a plurality of bores 12 are provided at its right-hand end on the circumference, into which corresponding tools can be inserted.

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  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

The invention relates to an expansion chucking device comprising a base (2) and a thin-walled expansion sleeve (4) which is disposed in an axial end area of the base and forms a central seat (5) for a component that is to be chucked. At least one pressure chamber (7) in which a specific pressure can be generated so as to fix a component to the seat is disposed around the expansion sleeve (4), said expansion sleeve (4) being deformed in an elastic manner. The inventive expansion chucking device is characterized by the fact that the at least one pressure chamber is disposed between the expansion sleeve and a chucking ring (6) which surrounds the expansion sleeve and that the volume of the pressure chamber can be modified by moving the chucking ring in an axial direction.

Description

Beschreibung:Description:
Dehnspanneinrichtungexpansion chucking
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper und einer- an einem axialen Endbereich des Grundkörpers vorgesehenen dünnwandigen Dehnbüchse, die eine zentrale Aufnahme für ein zu spannendes Bauteil bildet, wobei um die Dehnbüchse herum wenigstens eine Druckkammer vorgesehen ist, in der ein Druck aufgebaut werden kann, um ein Bauteil in der Aufnahme unter elastischer Verformung der Dehnbüchse zu fixieren. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper und einer an einem axialen Endbereich des Grundkörpers vorgesehenen dünnwandigen Dehnbüchse, die einen Spanndorn bildet, wobei innerhalb der Dehnbüchse eine Druckkammer vorgesehen ist, in der ein Druck aufgebaut werden kann, um ein Bauteil am Außenumfang der Dehnbüchse unter elastischer Verformung der Dehnbüchse zu fixieren.The present invention relates to an expansion clamping device with a base body and a thin-walled expansion sleeve provided on an axial end region of the base body, which forms a central receptacle for a component to be tensioned, at least one pressure chamber being provided around the expansion sleeve, in which pressure is built up can to fix a component in the receptacle with elastic deformation of the expansion sleeve. Furthermore, the invention relates to an expansion clamping device with a base body and a thin-walled expansion sleeve provided on an axial end region of the base body, which forms a clamping mandrel, wherein a pressure chamber is provided within the expansion sleeve, in which a pressure can be built up to a component on the outer circumference of the To fix the expansion sleeve with elastic deformation of the expansion sleeve.
Solche Dehnspanneinrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft an der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Hierzu werden üblicherweise als Spannfutter ausgebildete Dehnspanneinrichtungen verwendet, bei denen die Dehnbüchse in den Grundkörper eingesetzt ist und zum Spannen radial nach innen verformt wird. Des weiteren sind auch sogenannte Spanndorne bekannt, bei denen die Dehnbüchse den Grundkörper umgibt und sich bei Druckbeaufschlagung der am Innenumfang der Dehnbüchse vorgesehenen Druckkammer radial nach außen aufweitet, um ein Bauteil am Außenumfang der Dehnbüchse zu spannen. Unabhängig davon, ob die Dehnspanneinrichtungen als Spannfutter oder Spanndorne ausgebildet sind, können sie beispielsweise als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildet sein, die mittels eines Befestigungskonus an der Arbeitsspindel der betreffenden Werkzeugmaschine fixierbar sind. Auch besteht die Möglichkeit, die Dehnspanneinrichtung direkt an der Arbeitsspindel auszubilden.Such expansion clamping devices are known in different embodiments and are primarily used to attach a tool shank such as a drill or milling shank to the work spindle appropriate machine tool to fix. For this purpose, expansion clamps designed as chucks are usually used, in which the expansion sleeve is inserted into the base body and is deformed radially inward for the clamping. Furthermore, so-called mandrels are also known, in which the expansion sleeve surrounds the base body and, when pressure is applied, the pressure chamber provided on the inner circumference of the expansion sleeve expands radially outward in order to tension a component on the outer circumference of the expansion sleeve. Regardless of whether the expansion devices are designed as chucks or mandrels, they can be designed, for example, as steep taper tool holders which can be fixed to the work spindle of the machine tool in question by means of a fastening cone. It is also possible to design the expansion device directly on the work spindle.
Als Spannfutter ausgebildete Dehnspanneinrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der WO 98/39123 bekannt. Bei diesen Dehnspanneinrichtungen ist die Dehnbüchse in den Grundkörper unter Bildung einer dazwischen liegenden Druckkammer eingesetzt und mit dem Grundkörper verlötet, um eine feste Verbindung unter Bildung der Druckkammer herzustellen. Die Druckkammer ist über entsprechende Verbindungskanäle mit Zylinderbohrungen verbunden, die in dem Grundkörper ausgebildet sind und in die Kolben eingesetzt sind, welche synchron durch die Verdrehung eines Spannrings axial verstellbar sind, um in den Zylinderbohrungen und damit auch in der Druck- kammer einen Hydraulikdruck aufzubauen und auf diese Weise ein Werkzeug in der Aufnahme unter elastischer Verformung der Dehnbüchse zu spannen.Expansion chucks of the type mentioned at the beginning are known as chucks, for example from WO 98/39123. In these expansion clamping devices, the expansion sleeve is inserted into the base body with the formation of an intermediate pressure chamber and is soldered to the base body in order to establish a firm connection to form the pressure chamber. The pressure chamber is connected via corresponding connecting channels to cylinder bores which are formed in the base body and are inserted into the pistons, which can be adjusted axially synchronously by the rotation of a clamping ring in order to be able to move in the cylinder bores and thus also in the pressure Chamber build up a hydraulic pressure and in this way to clamp a tool in the receptacle with elastic deformation of the expansion sleeve.
Als nachteilig wird bei den bekannten Dehnspanneinrichtungen angesehen, daß sie relativ aufwendig in der Herstellung sind, da die Zylinderbohrungen und Kanäle in dem Grundkörper in aufwendigen Bohr- und Fräsbearbeitungs- schritten hergestellt werden müssen und es außerdem erforderlich ist, die Dehnbüchse an dem Grundkörper durch Lötprozesse oder dergleichen zu fixieren.A disadvantage of the known expansion clamping devices is that they are relatively complex to manufacture, since the cylinder bores and channels in the base body have to be produced in complex drilling and milling operations, and it is also necessary to solder the expansion sleeve on the base body or the like to fix.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Dehnspanneinrichtungen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie einfach in der Herstellung sind.The object of the present invention is therefore to design expansion devices of the type mentioned in such a way that they are simple to manufacture.
Diese Aufgabe wird bei einer als Spannfutter ausgebildeten Dehnspanneinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die wenigstens eine Druckkammer zwischen der Dehnbüchse und einem die Dehnbüchse umgebenden Spannring ausgebildet ist und das Volumen der Druckkammer durch Axialverstellung des Spannrings veränderbar ist.This object is achieved in an expansion chuck designed as a chuck according to the preamble of claim 1 essentially in that the at least one pressure chamber is formed between the expansion sleeve and a clamping ring surrounding the expansion sleeve and the volume of the pressure chamber can be changed by axially adjusting the clamping ring.
Bei einer als Spanndorn ausgebildeten Dehneinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 2 ist die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die wenigstens eine Druckkammer zwischen der Dehnbüchse und einem in die Dehnbüchse eingesetzten Spannring ausgebildet ist und das Volumen der Druckkammer durch Axialverstellung des Spannrings veränderbar ist.In the case of an expansion device designed as a mandrel according to the preamble of claim 2, the above-mentioned object is achieved in that the at least one pressure chamber is formed between the expansion sleeve and a clamping ring inserted into the expansion sleeve and that Volume of the pressure chamber can be changed by axially adjusting the clamping ring.
Erfindungsgemäß wird der Druck innerhalb der Druckkammer somit nicht wie im Stand der Technik durch den Kolbenhub in separaten Kolbenbohrungen erzeugt, sondern durch eine Veränderung des Volumens der Druckkammer selbst, indem der Spannring axial verstellt wird. Damit kann auf die im Stand der Technik vorgesehenen separaten Kolben- und Verbindungsbohrungen verzichtet werden, so daß die erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtungen einfach im Aufbau und in der Herstellung sind. Die Herstellung wird auch dadurch vereinfacht, daß sich die Druckkammern in einfacher Weise durch Druckbearbeitungen an der Dehnbüchse und dem Spannring herstellen lassen.According to the invention, the pressure within the pressure chamber is thus not generated by the piston stroke in separate piston bores as in the prior art, but by a change in the volume of the pressure chamber itself by axially adjusting the clamping ring. This makes it possible to dispense with the separate piston and connecting bores provided in the prior art, so that the expansion clamping devices according to the invention are simple in construction and manufacture. The production is also simplified in that the pressure chambers can be produced in a simple manner by pressure machining on the expansion sleeve and the clamping ring.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spannring mit dem Grundkörper verschraubt und durch Verdrehung gegenüber dem Grundkörper axial verstellbar ist. Auf diese Weise wird eine einfache Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Spannring erzielt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the clamping ring is screwed to the base body and is axially adjustable by rotation relative to the base body. In this way, a simple connection between the base body and the clamping ring is achieved.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Druckkammern begrenzenden Wandabschnitte der Dehnbüchse und des Spannrings so ausgebildet sind, daß sich das Volumen der Druckkammer bei einer Axialverstellung des Spannrings in der einen Richtung verkleinert und in der anderen Richtung vergrößert. Zweckmäßigerweise wird dabei die Ausbildung so getroffen, daß sich das Vo- lumen der Druckkammer verkleinert und sich damit der Druck innerhalb der Druckkammer vergrößert, je weiter der Spannring in Richtung des der Dehnbüchse gegenüberliegenden axialen Endes des Grundkörpers bewegt wird. In diesem Fall ist in bevorzugter Weise ein Anschlag vorgesehen, der den axialen Verstellweg des Spannrings in Richtung des der Dehnbüchse gegenüberliegenden axialen Endes des Grundkörpers begrenzt und damit den maximal erzielbaren Druck innerhalb der Druckkammer festlegt. Dieser Anschlag kann beispielsweise am Grundkörper fest vorgegeben sein. Alternativ ist es auch möglich, den Anschlag axial verstellbar an dem Grundkörper anzuordnen, um auf diese Weise den maximal erzielbaren Druck innerhalb der Druckkammer variabel vorgeben zu können.In a further embodiment of the invention it is provided that the wall sections of the expansion sleeve and the clamping ring delimiting the pressure chambers are designed in such a way that the volume of the pressure chamber is reduced in one direction when the clamping ring is adjusted axially and enlarged in the other direction. The training is expediently carried out in such a way that the lumen of the pressure chamber is reduced and thus the pressure inside the pressure chamber increases the further the clamping ring is moved in the direction of the axial end of the base body opposite the expansion sleeve. In this case, a stop is preferably provided which limits the axial adjustment path of the clamping ring in the direction of the axial end of the base body opposite the expansion sleeve and thus defines the maximum achievable pressure within the pressure chamber. This stop can, for example, be predetermined on the base body. Alternatively, it is also possible to arrange the stop axially adjustable on the base body so that the maximum achievable pressure within the pressure chamber can be variably specified in this way.
Die Druckkammer kann in herkömmlicher Weise mit einem flüssigen Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt sein. In diesem Fall sind zwischen der Dehnbüchse und dem Spannring Dichtungselemente vorgesehen, welche die Druckkammer axial begrenzen. Alternativ ist es möglich, die wenigstens eine Druckkammer mit einem elastischen Feststoff wie beispielsweise einen elastischen Kunststoff oder Gummi als Hydraulikmittel zu füllen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß auf Dichtungsmaßnahmen verzichtet werden kann.The pressure chamber can be filled in a conventional manner with a liquid hydraulic medium such as oil. In this case, sealing elements are provided between the expansion sleeve and the clamping ring, which axially limit the pressure chamber. Alternatively, it is possible to fill the at least one pressure chamber with an elastic solid such as an elastic plastic or rubber as a hydraulic medium. This embodiment has the advantage that sealing measures can be dispensed with.
Des weiteren können an dem Spannring Eingriffsmittel für Betätigungselemente wie beispielsweise einen Rollen- oder Hakenschlüssel vorgesehen sein. Auch ist es nicht erforderlich, bei einer als Spanndorn ausgebildeten Dehnspanneinrichtung den Spannring, der in die Dehnbüchse eingreift, tatsächlich ringförmig auszubilden. Er kann auch aus einem Vollmaterial bestehen.Furthermore, engagement means for actuating elements such as a roller or hook wrench can be provided on the clamping ring. It is also not necessary to actually design the clamping ring, which engages in the expansion sleeve, in the case of an expansion clamping device designed as a mandrel. It can also consist of a solid material.
Schließlich kann die Dehnspanneinrichtung auch für eine Welle/Nabe-Verbindung eingesetzt werden. Ebenfalls kann sie stationär an einer Werkbank oder dergleichen vorgesehen sein.Finally, the expansion device can also be used for a shaft / hub connection. It can also be provided stationary on a workbench or the like.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:With regard to further advantageous refinements of the invention, reference is made to the subclaims and the following description of an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing. The drawing shows:
Figur 1 im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer als Dehnspannfutter ausgebildeten Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrem unbetätigten Zustand,1 shows in longitudinal section a first embodiment of an expansion clamping device designed as an expansion chuck according to the present invention in its unactuated state,
Figur 2 im Längsschnitt das Dehnspannfutter aus Figur 1 im betätigten Zustand,FIG. 2 shows in longitudinal section the expansion chuck from FIG. 1 in the actuated state,
Figur 3 im Längsschnitt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dehnspannfutters, bei dem die Druckkammer mit einem Feststoff gefüllt ist, Figur 4 im Längsschnitt eine Ausführungsform einer als Spanndorn ausgebildeten Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im unbetätigten Zustand und3 shows a longitudinal section of an alternative embodiment of an expansion chuck according to the invention, in which the pressure chamber is filled with a solid, Figure 4 shows in longitudinal section an embodiment of a stretching mandrel designed as a mandrel according to the present invention in the unactuated state and
Figur 5 den Spanndorn aus Figur 4 im betätigten Zustand.5 shows the mandrel from FIG. 4 in the actuated state.
In den Figuren 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform eines als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildeten Dehnspannfutters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Das Dehnspannfutter 1 umfaßt einen Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an seinem in der Zeichnung linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus 3 zur Einspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem anderen axialen Ende des Grundkörpers 2 ist eine dünnwandige Dehnbüchse 4 vorgesehen, die hier einteilig mit dem Grundkörper 2 ausgebildet ist, alternativ aber auch ein separates Bauteil sein kann, das mit dem Grundkörper 2 fest verbunden ist,. Die Dehnbüchse 4 bildet eine zentrale Aufnahme 5, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs wie beispielsweise eines zu spannenden Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann.1 and 2 show a first embodiment of an expansion chuck 1 designed as a steep taper tool holder according to the present invention in longitudinal section. The expansion chuck 1 comprises a base body 2 made of a dimensionally stable material which, in its end region on the left in the drawing, has, in a manner known per se, a fastening cone 3 for clamping on a rotary driven work spindle of a machine tool. At the other axial end of the base body 2, a thin-walled expansion sleeve 4 is provided, which is formed here in one piece with the base body 2, but alternatively can also be a separate component which is firmly connected to the base body 2. The expansion sleeve 4 forms a central receptacle 5 into which a cylindrical shank of a tool such as a drill or milling cutter to be clamped can be inserted.
Die Dehnbüchse 4 ist von einem als Überwurfmutter ausgebildeten Spannring 6 umgeben, der an seinem zum Befestigungskonus 3 weisenden axialen Ende auf den Grundkörper 2 aufgeschraubt ist, wozu an dem Futterkörper 2 und an der Innenseite des Spannrings 6 entsprechende Gewindeabschnitte 9a, 9b ausgebildet sind. Die Dehnbüchse 4 und der Spannring 6 bilden zwischen sich eine Druckkammer 7, die mit einem flüssigen Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt ist und axial durch zwei Dichtungsringe 8, welche in dem Spannring 6 gehalten sind, begrenzt wird. Der Druck innerhalb der Druckkammer 7 läßt sich durch eine axiale Verstellung des Spannrings 6 gegenüber dem Grundkörper 2 verändern. Hierzu sind die Wandabschnitte der Dehnbüchse 4 und des Spannrings 6, welche die Druckkammer 7 begrenzen, in der Weise ausgebildet, daß sich das Volumen der Druckkammer 7 bei einer Axialverstellung des Spannrings 6 verändert. Konkret ist die Anordnung so getroffen, daß in der in Figur 1 gezeigten rechten Endstellung des Spannrings 6 das Volumen der Druckkammer 7 am größten ist und somit in der Druckkammer der geringste Druck herrscht, und in der in Figur 2 gezeigten linken Endstellung des Spannrings 6, in welcher der Spannring 6 an einem Axialanschlag 10 des Grundkörpers 2 anliegt, das Volumen der Druckkammer 7 am geringsten ist und damit in der Druckkammer 7 der größte Druck herrscht. Die axiale Verstellung des Spannrings 6 erfolgt dabei, indem der Spannring 6 aus der in Figur 1 gezeigten' Stellung weiter auf den Grundkörper 2 aufgeschraubt wird bzw. aus der in Figur 2 dargestellten Spannstellung von dem Grundkörper 2 wieder abgeschraubt wird.The expansion sleeve 4 is surrounded by a clamping ring 6 designed as a union nut, which is screwed onto the base body 2 at its axial end facing the fastening cone 3, for which purpose on the chuck body 2 and on the Corresponding threaded sections 9a, 9b are formed on the inside of the clamping ring 6. The expansion sleeve 4 and the clamping ring 6 form between them a pressure chamber 7 which is filled with a liquid hydraulic medium such as oil and is axially delimited by two sealing rings 8 which are held in the clamping ring 6. The pressure within the pressure chamber 7 can be changed by an axial adjustment of the clamping ring 6 relative to the base body 2. For this purpose, the wall sections of the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6, which delimit the pressure chamber 7, are designed in such a way that the volume of the pressure chamber 7 changes when the clamping ring 6 is adjusted axially. Specifically, the arrangement is such that in the right end position of the clamping ring 6 shown in FIG. 1, the volume of the pressure chamber 7 is greatest and thus the lowest pressure prevails in the pressure chamber, and in the left end position of the clamping ring 6 shown in FIG. 2, in which the clamping ring 6 rests against an axial stop 10 of the base body 2, the volume of the pressure chamber 7 is the smallest and thus the greatest pressure prevails in the pressure chamber 7. The axial adjustment of the clamping ring 6 is effected by the clamping ring is further screwed 6 from the position shown in Figure 1 'position on the base body 2 and is unscrewed from the position shown in figure 2 the clamping position of the main body 2 again.
Zum Spannen eines Bauteils wird der Spannring 6 zunächst in die in Figur 1 gezeigte rechte Endstellung gebracht, in welcher das Volumen der Druckkammer 1 am größten ist und in der Druckkammer 7 nur ein geringer Druck vorherrscht. Nach dem Einschieben beispielsweise eines Bohrerschaftes in die Aufnahme 5 wird der Spannring 6 auf den Grundkörper 2 weiter aufgeschraubt, bis er an dem Anschlag 10 in Anlage kommt. Dabei verkleinert sich das Volumen der Druckkammer 7, wodurch sich der Kammerdruck soweit erhöht, daß sich die dünnwandige Dehnbüchse 4 radial nach innen verformt und den Bohrerschaft festspannt.To clamp a component, the clamping ring 6 is first brought into the right end position shown in FIG. 1, in which the volume of the pressure chamber 1 is greatest and there is only a low pressure in the pressure chamber 7. After inserting, for example, a drill shaft into the receptacle 5, the clamping ring 6 is screwed further onto the base body 2 until it comes into contact with the stop 10. The volume of the pressure chamber 7 is thereby reduced, as a result of which the chamber pressure increases to such an extent that the thin-walled expansion sleeve 4 deforms radially inwards and tightens the drill shaft.
In der Figur 3 ist ein alternatives Dehnspannfutter 1 dargestellt, das grundsätzlich den gleichen Aufbau wie das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Dehnspannfutter 1 besitzt. Im Unterschied zu der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform definieren die Dehnbüchse 4 und der Spannring 6 bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsform allerdings zwischen sich eine Druckkammer 7 mit einem kreisringförmigen Querschnitt, die mit vier Ringen 11 aus einem elastischen Feststoff wie beispielsweise Gummi anstelle eines flüssigen Hydraulikmittels gefüllt sind. Nachdem bei solchen Feststoffringen 11 keine Abdichtungsprobleme auftreten, fehlen die Dichtungsringe 8, welche bei der ersten Ausführungsform zwischen der Dehnbüchse 4 und dem Spannring 6 vorgesehen sind, um die Druckkammer 7 axial zu begrenzen. Ansonsten ist die Funktionsweise des in Figur 3 dargestellten Dehnspannfutters 1 die gleiche wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Dehnspannfutter: Wenn der Spannring 6 aus der in Figur 3 dargestellten Lage weiter auf den Grundkörper 2 aufgeschraubt wird, verkleinert sich das Volumen der Druckkammer 7, wobei sich auch die Feststoffringe 11 elastisch verformen, so daß es zu einem Druckaufbau in der Druckkammer 7 kommt, durch den die dünnwandige Dehnbüchse 4 radial nach innen verformt wird, um ein Bauteil wie beispielsweise einen Werkzeugschaft zu spannen.FIG. 3 shows an alternative expansion chuck 1 which basically has the same structure as the expansion chuck 1 shown in FIGS. 1 and 2. In contrast to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6 in the second embodiment shown in FIG. 3 define between them a pressure chamber 7 with an annular cross section, which with four rings 11 made of an elastic solid such as for example rubber instead of a liquid hydraulic fluid. Since there are no sealing problems with such solid rings 11, the sealing rings 8, which are provided in the first embodiment between the expansion sleeve 4 and the clamping ring 6, are missing in order to axially limit the pressure chamber 7. Otherwise, the mode of operation of the expansion chuck 1 shown in FIG. 3 is the same as that of the expansion chuck shown in FIGS. 1 and 2: If the clamping ring 6 is screwed further onto the base body 2 from the position shown in FIG. 3, the volume of the pressure chamber decreases 7, including yourself deform the solid rings 11 elastically, so that there is a pressure build-up in the pressure chamber 7, through which the thin-walled expansion sleeve 4 is deformed radially inward to clamp a component such as a tool shank.
In den Figuren 4 und 5 ist eine Ausführungsform einer als Spanndorn ausgebildeten Dehnspanneinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser Spanndorn 1 besitzt einen Grundkörper 2, der an seinem in der Zeichnung linken Endbereich nicht dargestellte Befestigungsmittel zur Anbringung an einer Arbeitsspindel aufweist, und an seinem rechten Ende eine dünnwandige Dehnbüchse 4 trägt. Ein Spannelement 6, das in der dargestellten Ausführungsform einen kreisrunden Querschnitt besitzt, aber alternativ auch ringförmig ausgebildet sein kann, ist von der rechten Seite her in die Dehnbüchse 4 eingesetzt und mit einem Gewindezapfen 9a in den Grundkörper 2 eingeschraubt, welcher ein entsprechendes Innengewinde 9b besitzt. Die Dehnbüchse 4 und das Spannelement 6 definieren zwischen sich eine ringförmige Druckkammer 7, die wie bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform mit einem elastischen Feststoff 11 als Hydraulikmittel gefüllt ist. Dabei wird das linke axiale Ende der Druckkammer 7 durch den Futterkörper 2 begrenzt, und das rechte axiale Ende durch das Spannelement 6, welches einen Ringsteg 6a besitzt, der außenseitig an der Dehnbüchse 4 anliegt.FIGS. 4 and 5 show an embodiment of an expansion clamping device 1 designed as a mandrel in accordance with the present invention. This mandrel 1 has a base body 2, which has on its left end region not shown in the drawing fasteners for attachment to a work spindle, and carries a thin-walled expansion sleeve 4 at its right end. A clamping element 6, which in the illustrated embodiment has a circular cross-section, but can alternatively also be annular, is inserted into the expansion sleeve 4 from the right-hand side and screwed into the base body 2 with a threaded pin 9a, which has a corresponding internal thread 9b , The expansion sleeve 4 and the clamping element 6 define between them an annular pressure chamber 7 which, as in the embodiment shown in FIG. 3, is filled with an elastic solid 11 as hydraulic medium. The left axial end of the pressure chamber 7 is delimited by the chuck body 2, and the right axial end by the clamping element 6, which has an annular web 6a, which rests on the outside of the expansion sleeve 4.
Die Figur 4 zeigt den Spanndorn 1 in dem Zustand, in dem das Spannelement 6 seine rechte Endstellung einnimmt und die Druckkammer 7 im wesentlichen drucklos ist, so daß ein zu spannendes Bauteil außenseitig auf die Dehnbüchse 4 aufgeschoben werden kann. Wenn nun das Spannelement weiter in den Grundkörper 2 eingeschraubt und dabei axial nach links in die in Figur 5 gezeigte Endstellung, in welcher das Spannelement 6 an einem Anschlag 10 des Grundkörpers 2 anliegt, verstellt wird, verkleinert sich das Volumen innerhalb der Druckkammer 7, so daß sich der Druck in der Druckkammer erhöht und die dünnwandige Dehnbüchse 4 radial nach außen elastisch verformt, um das aufgesetzte Bauteil zu fixieren. In umgekehrter Weise kann die Fixierung gelöst werden, indem das Spannelement 6 wieder aus dem Grundkörper 2 in die in Figur 4 gezeigte rechte Endlage herausgeschraubt wird.Figure 4 shows the mandrel 1 in the state in which the clamping element 6 assumes its right end position and the pressure chamber 7 is essentially depressurized, so that a component to be tensioned can be pushed onto the expansion sleeve 4 on the outside. If the tensioning element is now screwed further into the base body 2 and is adjusted axially to the left into the end position shown in FIG. 5, in which the tensioning element 6 lies against a stop 10 of the base body 2, the volume within the pressure chamber 7 decreases, so that the pressure in the pressure chamber increases and the thin-walled expansion sleeve 4 is elastically deformed radially outward in order to fix the attached component. Conversely, the fixation can be released by unscrewing the tensioning element 6 again from the base body 2 into the right end position shown in FIG.
Zum Drehen des Spannrings 6 sind an seinem rechtsseitigen Ende am Umfang verteilt mehrere Bohrungen 12 vorgesehen, in die entsprechende Werkzeuge eingesetzt werden können. To rotate the clamping ring 6, a plurality of bores 12 are provided at its right-hand end on the circumference, into which corresponding tools can be inserted.

Claims

Ansprüche;Expectations;
DehnspanneinrichtungExpansion clamping device
Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2) und einer an einem axialen Endbereich des Grundkörpers vorgesehenen dünnwandigen Dehnbüchse ( 4 ) , die eine zentrale Aufnahme (5) für ein zu spannendes Bauteil bildet, wobei um die Dehnbüchse (4) herum wenigstens eine Druckkammer (7) vorgesehen ist, in der ein Druck aufgebaut werden kann, um ein Bauteil in der Aufnahme (5) unter elastischer Verformung der Dehnbüchse (4) zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Druckkammer ( 7 ) zwischen der Dehnbüchse (4) und einem die Dehnbüchse (4) umgebenden Spannring (6) ausgebildet ist und das Volumen der Druckkammer ( 7 ) durch Axialverstellung des Spannrings (6) veränderbar ist.Expansion clamping device with a base body (2) and a thin-walled expansion sleeve (4) provided at an axial end region of the base body, which forms a central receptacle (5) for a component to be clamped, with at least one pressure chamber (7) around the expansion sleeve (4). is provided, in which a pressure can be built up in order to fix a component in the receptacle (5) with elastic deformation of the expansion sleeve (4), characterized in that the at least one pressure chamber (7) between the expansion sleeve (4) and one the expansion sleeve (4) is formed by a clamping ring (6) and the volume of the pressure chamber (7) can be changed by axially adjusting the clamping ring (6).
Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper (2) und einer an einem axialen Endbereich des Grundkörpers Expansion clamping device with a base body (2) and one at an axial end region of the base body
(2) vorgesehenen dünnwandigen Dehnbüchse (4), die einen Spanndorn bildet, wobei innerhalb der Dehnbüchse (4) eine Druckkammer (7) vorgesehen ist, in der ein Druck aufgebaut werden kann, um ein Bauteil unter elastischer Verformung der Dehnbüchse (4) an der Dehnbüchse (4) zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Druckkammer (7) zwischen der Dehnbüchse (4) und einem in die Dehnbüchse (4) eingesetzten Spannring (6) ausgebildet ist und das Volumen der Druckkammer (7) durch Axialverstellung des Spannrings (6) veränderbar ist.(2) provided thin-walled expansion sleeve (4), which forms a clamping mandrel, a pressure chamber (7) being provided within the expansion sleeve (4), in which pressure can be built up around a component to be fixed to the expansion sleeve (4) with elastic deformation of the expansion sleeve (4), characterized in that the at least one pressure chamber (7) is formed between the expansion sleeve (4) and a clamping ring (6) inserted into the expansion sleeve (4) and the volume of the pressure chamber (7) can be changed by axially adjusting the clamping ring (6).
3. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (6) mit dem Grundkörper (2) verschraubt und durch Verdrehung gegenüber dem Grundkörper (2) axial verstellbar ist.3. Expansion clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping ring (6) is screwed to the base body (2) and is axially adjustable by rotation relative to the base body (2).
4. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Druckkammer (7) begrenzenden Wandabschnitte der Dehnbüchse (4) und des Spannrings (6) so ausgebildet sind, daß sich das Volumen der Druckkammer (7) bei einer Axialverstellung des Spannrings (6) in der einen Richtung verkleinert und in der anderen Richtung vergrößert.4. Expansion clamping device according to one of the preceding claims 2, characterized in that the wall sections of the expansion sleeve (4) and the tension ring (6) delimiting the pressure chamber (7) are designed such that the volume of the pressure chamber (7) increases during an axial adjustment of the Clamping ring (6) is reduced in one direction and enlarged in the other direction.
5. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die die wenigstens eine Druckkammer ( 7 ) begrenzenden Wandabschnitte der Dehnbüchse (4) und des Spannrings (6) so ausgebildet sind, daß das Volumen der Druckkammer (7) sich verkleinert und sich damit der Druck innerhalb der Druckkammer. (7) vergrößert, je weiter der Spannring (6) in Richtung des der Dehnbüchse (4) gegenüberliegenden axialen Endes des Grundkörpers (2) bewegt wird.5. Expansion clamping device according to claim 4, characterized in that the wall sections of the expansion sleeve (4) and the tension ring (6) delimiting the at least one pressure chamber (7) are designed such that the volume of the pressure chamber (7) is reduced and thus the Pressure within the pressure chamber. (7) increases the further the clamping ring (6) moves in the direction the axial end of the base body (2) opposite the expansion sleeve (4) is moved.
6. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Verstellweg des Spannrings ( 6 ) zumindest in Richtung des der Dehnbüchse (4) gegenüberliegenden axialen Endes des Grundkörpers (2) durch einen Anschlag (10) begrenzt ist.6. Expansion clamping device according to claim 5, characterized in that the axial adjustment path of the clamping ring (6) is limited by a stop (10) at least in the direction of the axial end of the base body (2) opposite the expansion sleeve (4).
7. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Druckkammer (7) mit einem flüssigen Hydraulikmittel, insbesondere Öl, gefüllt ist.7. Expansion clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one pressure chamber (7) is filled with a liquid hydraulic medium, in particular oil.
8. Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Dehnbüchse (4) und dem Spannring ( 6 ) Dichtungselemente ( 8 ) vorgesehen sind, welche die wenigstens eine Druckkammer (7) axial begrenzen.8. Expansion clamping device according to claim 7, characterized in that between the expansion sleeve (4) and the clamping ring (6) sealing elements (8) are provided, which axially delimit the at least one pressure chamber (7).
9. Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Druckkammer (7) mit einem elastischen Feststoff als Hydraulikmittel gefüllt ist.9. Expansion clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one pressure chamber (7) is filled with an elastic solid as a hydraulic medium.
10. Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spannring (6) Eingriffsmittel für Betätigungselemente vorgesehen sind. 10. Expansion clamping device according to one of the preceding claims, characterized in that engagement means for actuating elements are provided on the clamping ring (6).
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