WO2017182327A1 - Hydraulische dehnspanneinrichtung - Google Patents

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WO2017182327A1
WO2017182327A1 PCT/EP2017/058657 EP2017058657W WO2017182327A1 WO 2017182327 A1 WO2017182327 A1 WO 2017182327A1 EP 2017058657 W EP2017058657 W EP 2017058657W WO 2017182327 A1 WO2017182327 A1 WO 2017182327A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure chamber
receptacle
base body
hydraulic
face
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/058657
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Retzbach
Nico Cantz
Original Assignee
Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik
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 Spann- Und Greiftechnik filed Critical Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik
Publication of WO2017182327A1 publication Critical patent/WO2017182327A1/de

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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 a hydraulic expansion chuck, in particular for fixing a tool to a machine tool, with a base defining a clamping axis, at its front end a clamping area is formed with a front end face of the main body open towards central receptacle for a tool shank, wherein the recording is surrounded by a pressurizable with a hydraulic pressure chamber annularly, wherein the wall between the receptacle and the pressure chamber is designed such that it is elastically deformable inwardly by an increase in pressure in the pressure chamber to frictionally fix a tool shaft used in the recording.
  • Such hydraulic expansion chucks - also called hydraulic chucks - are known in the prior art in various configurations and serve to fix tools on a machine spindle of a machine tool.
  • the hydraulic Dehnspann Nuren usually comprise a base body which defines a clamping or chuck axis, and a Dehnbüchse which is used to form a tensioning sleeve surrounding and can be acted upon with a hydraulic pressure chamber in the base body and a to the front end face of the main body open towards the central receptacle forms, in which a too exciting tool shank can be inserted.
  • the wall between the pressure chamber and the receptacle is formed so thin and elastic that they by an increase in pressure in the Druckkam- is elastically deformable inwardly to frictionally fix a tool shaft used in the recording.
  • the receptacle is designed as a substantially cylindrical bore whose inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the tool shaft to be fixed. In this way it is ensured that the tool shank can be easily inserted into the receptacle and even a small elastic deformation of the wall is sufficient to fix the tool shank frictionally in the receptacle.
  • cocking i. the pressurization of the pressure chamber to the desired reduction in the diameter of the receptacle only in the axial portion of the receptacle over which the pressure chamber extends.
  • the receptacle is widened in a trumpet shape by various effects in the axial end section formed axially between the pressure chamber and the front end face of the main body.
  • the tool shank to be clamped is not tensioned or supported in this front end section of the receptacle over a length of approx. 3 mm to 10 mm, which in fact leads to an undesired, larger projecting length of the tool.
  • the object of the present invention is to design a hydraulic Dehnspann thanks of the type mentioned in such a way that a tool shank is reliably stretched or supported in the front end portion of the recording.
  • an annular groove is thus provided in the axially front end portion of the base body between the pressure chamber and the front end face, through which the cylindrical wall of the receptacle is interrupted. It has been shown that the effect of a trumpet-shaped widening of the receptacle in this area can be avoided or at least counteracted by such an interruption. Namely, the front end portion of the main body is decoupled by the annular groove in the region of the absorption of expansion effects that occur during the clamping process. As a result, the expansion effect is significantly reduced in the front end portion, with the result that a strained tool shaft is supported early in any radial deflections.
  • the receptacle in an axial front end portion of the base body which extends between the annular groove and the front end face of the base body, is annularly surrounded by a pressurizable with a hydraulic medium secondary pressure chamber, wherein the wall between the receptacle and the secondary pressure chamber is formed so as to elastically retract by an increase in pressure in the secondary pressure chamber is internally deformable to fix a tool shaft inserted into the receptacle in the front end portion.
  • a secondary pressure chamber is provided within the decoupled by the annular front end portion of the rotary clamping device, via which a tool shank can be actively stretched in the front end portion.
  • the pressure and the secondary pressure chamber can be pressurized independently of each other with a pressure.
  • the pressure chamber and the secondary pressure chamber are coupled to each other in such a way that the same pressure prevails in them, wherein the pressure chamber and the secondary pressure chamber in particular connected to each other by at least one connecting channel and / or connected to a common hydraulic medium line.
  • connecting channels are meant here singular channels, which extend only over a small peripheral region of the receptacle and / or are formed so that in the region of the connecting channels by the prevailing pressure in this elastic deformation, which could contribute to the clamping of the tool shank, not takes place.
  • elastic deformation to induce a clamping action takes place only in the area of the pressure chamber and the secondary pressure chamber, but not in the area therebetween.
  • a hydraulic medium line portion is formed, which extends between the outer surface of the base body and the pressure chamber and in particular in the rear axial end portion of the Pressure chamber opens, and a further hydraulic fluid line portion is formed, which extends between the outer surface of the base body and the secondary pressure chamber and in particular in the rear axial end portions thereof, and that the pressure chamber and the secondary pressure chamber are interconnected by a connecting channel.
  • This configuration makes it possible to flush the hydraulic medium line, the pressure chamber, the connecting channel and the secondary pressure chamber by a fluid, for example to remove particles that can collect in particular in the pressure chamber and the secondary pressure chamber in the event of manufacture by generative manufacturing processes.
  • the receptacle is segmented in the region of the front end portion in a suitable manner in order to avoid a reformation of a trumpet-shaped widening during the tensioning operation.
  • the wall of the receptacle may be interrupted in its axially located between the annular groove and the front end face of the main body front end portion by radial recesses, in particular radial slots, which extend expediently over the entire axial length between the front end face of the Grundgropers and the annular groove.
  • the radial slots are preferably distributed uniformly along the circumference of the receptacle. The slots may also extend beyond the annular groove to the rear and in particular to the rear end of the pressure chamber.
  • the annular groove has in its outer edge region a groove section extending in the direction of the front end face, which extends radially within the pressure chamber preferably axially into the region of the secondary pressure chamber. stretches.
  • a recess surrounding the receptacle and concentrically positioned therefor can be formed, which extends radially between the receptacle and the secondary pressure chamber and in particular protrudes axially into the region of the secondary pressure chamber.
  • the groove section of the annular groove extending in the direction of the front end face and the recess are preferably positioned at the same radial distance from the clamping or chuck axis, so that they lie directly opposite each other. Preferably, they are positioned in the radially outer edge region of the slots through which the receptacle is segmented.
  • the base body can be manufactured at least in the clamping region by means of a generative manufacturing process.
  • the clamping region may comprise a cylindrical expansion bush which, while forming the pressure chamber and / or the secondary pressure chamber in the base body, forms at least one axial section of the central receptacle with the wall.
  • the main body may be integrally formed with the base body, in which case the region lying radially outside the pressure chamber is formed by a sleeve which is pushed onto the expansion sleeve and fixed to the base body, in particular brazed.
  • Figure 1 is a longitudinal sectional view of a hydraulic Dehnspann thanks according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows the clamping range of the hydraulic Dehnspann nails of Figure 1 in an enlarged view
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a hydraulic expansion chuck according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the clamping region of the expansion chuck device from FIG. 3 in an enlarged view and in a longitudinal section rotated relative to FIG. 3, and FIG
  • Figure 5 shows the tensioning section of Figure 4 in front view.
  • FIGS 1 and 2 show a hydraulic expansion chuck for fixing a tool to a machine tool according to a first embodiment of the present invention.
  • the hydraulic expansion chuck 1 comprises a main body 2, which defines a clamping or chuck axis X.
  • a machine interface in the form of a mounting cone 2a for clamping on a work spindle, and at the opposite axial end is a clamping portion 2b for clamping a tool with a front end face 3 of the main body 2 out open central receptacle 4 formed for a tool shank.
  • the receptacle 4 is annularly surrounded by a pressurizable with a hydraulic fluid pressure chamber 5, wherein the wall 6 between the receptacle 4 and the pressure chamber 5 is formed so thin and elastic that they pass through an increase in pressure in the pressure chamber 5 is elastically deformable inwardly to frictionally fix a tool shaft used in the receptacle 4.
  • the pressure chamber 5 is filled with a hydraulic fluid such as oil and is connected via a formed in the base body 2 hydraulic fluid line 7 with a hydraulic fluid source in connection, they can be applied for tensioning a component with pressure.
  • the base body 2 is produced in the clamping region 2b by a generative manufacturing method.
  • annular front groove 8 is formed in the wall 6 of the central receptacle 4 in an axial front end section of the main body 2, which lies between the front end face 3 of the main body 2 and the pressure chamber 5. This is positioned near the pressure chamber 5 and at an axial distance from the front end face 3 of the main body 2 and extends radially slightly beyond the outer diameter of the pressure chamber 4.
  • the annular groove 8 as indicated in Figure 2 by a dashed line, the front end portion of the Dehnspann adopted 1 between the annular groove 8 and the front end face 3 of the body 2 of stretching effects that occur during the clamping process, decoupled, so that the main body 2 in this front end portion is not or only slightly expanded.
  • a strained tool shank becomes operational in the event of any radial deflections early supported by the wall of the receptacle 4 in the front end portion.
  • FIGS. 3 to 5 show a second embodiment of a hydraulic expansion chuck according to the present invention.
  • This has the same basic structure as the previously described first embodiment with a base body having at its front axial end a clamping region 2b with a front end face 3 of the main body 2 open towards the central receptacle 4 for a tool shank.
  • the receptacle 4 is annularly surrounded by a pressurizable with a hydraulic fluid pressure chamber 5, wherein the wall 6 between the receptacle 4 and the pressure chamber is formed so thin and elastic that it is elastically deformable by an increase in pressure in the pressure chamber 5 inwardly.
  • annular groove 8 is further formed in the wall 6 of the central receptacle 4, through which the located between the annular groove 8 and the front end face 3 of the main body 2 front end portion of the behind the annular groove 8 is decoupled from stretching effects.
  • the receptacle 4 is annularly surrounded in this axial front end portion of the base body 2 by a pressurizable with a hydraulic medium secondary pressure chamber 9, wherein the wall 6 between the receptacle 4 and the secondary pressure chamber 9 is formed such that it by an increase in pressure in the secondary Pressure chamber 9 is elastically deformable inwardly to actively fix a tool shaft used in the receptacle 4 in the front end portion.
  • the pressure chamber 5 and the secondary pressure chamber 9 can be acted upon independently of each other with a pressure. In the present embodiment, however, the pressure chamber 5 and the second Dary pressure chamber 9 coupled together in such a way that in them the same pressure prevails.
  • a hydraulic Mitte einsabrisk 7 a is formed, which extends between the outer surface of the base body 2 and the pressure chamber 5 and opens into the rear end of the pressure chamber 5.
  • Another Hydraulikstofflei- section 7b extends between the outer surface of the base body 2 and the secondary pressure chamber 9 and opens into the rear axial end portion. Further, the pressure chamber 5 and the secondary pressure chamber 9 are connected to each other through a connection channel 10.
  • This configuration makes it possible to flush the hydraulic fluid line 7 with the two hydraulic medium line sections 7a, 7b, the pressure chamber 5, the connection channel 10 and the secondary pressure chamber 9 by a fluid which is guided through a hydraulic medium line section 7a, 7b in the base body 2 and then through the other Hydraulikstofftechnischs- section 7b, 7a leaves the Grundköper 2 again.
  • Such purging may be necessary to remove particulate matter that may accumulate in the hydraulic supply line sections 7a, 7b of the pressure chamber 5, the secondary pressure chamber 9, and the connection channel 10 when the base body is manufactured by an additive manufacturing process.
  • the receptacle 4 is segmented so as to avoid the formation of a trumpet-shaped widening during a tensioning operation.
  • 2 radial slots 1 1 are formed in the wall 6 of the receptacle 4 in the front end portion of the base body, which extend over the entire length of the front end portion between the front end face 3 of the base body 2 and the annular groove 8 and uniformly along the circumference of the recording 4 are arranged distributed.
  • the annular groove 8 has a purely radial extension.
  • the annular groove 8 at its outer edge region extending in the direction of the front end surface groove portion 8a, which extends axially into the region of the secondary pressure chamber 9.
  • a recess 12 surrounding the receptacle 4 and concentrically positioned therewith is formed, which likewise extends axially into the region of the secondary pressure chamber 9.
  • the groove portion 8a of the annular groove 8 and the groove 12 are positioned at about the same radial distance from the chuck axis X so as to be immediately opposite each other, in the radially outer edge portion of the slots 12 through which the receiver 4 segments is.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Dehnspanneinrichtung (1), insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) hin offenen zentralen Aufnahme (4) für einen Werkzeugschaft ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (4) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (5) ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung (6) zwischen der Aufnahme (4) und der Druckkammer (5) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (5) elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme (4) eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren, wobei in einem zwischen der Druckkammer (5) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) liegenden axialen vorderen Endbereich des Grundkörpers (2) eine Ringnut (8) mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche (3) in der Wandung (6) der zentralen Aufnahme (4) ausgebildet ist.

Description

BESCHREIBUNG
Hydraulische Dehnspanneinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Dehnspanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse definierenden Grundkörper, an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offenen zentralen Aufnahme für einen Werkzeugschaft ausgebildet ist, wobei die Aufnahme von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung zwischen der Aufnahme und der Druckkammer derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren.
Derartige hydraulische Dehnspanneinrichtungen - auch Hydro-Dehnspann- futter genannt - sind im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt und dienen dazu, Werkzeuge an einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine zu fixieren. Die hydraulischen Dehnspanneinrichtungen umfassen gewöhnlich einen Grundkörper, der eine Spann- oder Futterachse definiert, und eine Dehnbüchse, die unter Bildung einer die Dehnbüchse umgebenden und mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist und eine zu der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offene zentrale Aufnahme bildet, in welche ein zu spannender Werkzeugschaft eingeschoben werden kann. Dabei ist die Wandung zwischen der Druckkammer und der Aufnahme derart dünn und elastisch ausgebildet, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkam- mer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren.
Die Aufnahme ist dabei als eine im Wesentlichen zylindrische Bohrung ausgebildet, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zu fixierenden Werkzeugschafts. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Werkzeugschaft einfach in die Aufnahme eingesetzt werden kann und bereits eine geringe elastische Verformung der Wandung ausreicht, um den Werkzeugschaft kraftschlüssig in der Aufnahme zu fixieren.
Bei den benannten Hydro-Dehnspannfuttern führt das Spannen, d.h. die Druckbeaufschlagung der Druckkammer, zu der gewünschten Verringerung des Durchmessers der Aufnahme nur in dem axialen Abschnitt der Aufnahme, über den sich die Druckkammer erstreckt. Gleichzeitig wird die Aufnahme jedoch durch verschiedene Effekte in dem axial zwischen der Druckkammer und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers gebildeten axialen Endabschnitt trompetenförmig aufgeweitet. Dies führt dazu, dass der zu spannende Werkzeugschaft in diesem vorderen Endabschnitt der Aufnahme über eine Länge von ca. 3 mm bis 10 mm nicht gespannt oder abgestützt wird, was faktisch zu einer ungewollten größeren Ausspannlänge des Werkzeugs führt.
Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine hydraulische Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass ein Werkzeugschaft auch im vorderen Endabschnitt der Aufnahme zuverlässig gespannt bzw. abgestützt wird.
Diese Aufgabe ist bei einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in einem zwischen der Druck- kammer und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers liegenden axialen vorderen Endbereich des Grundkörpers eine Ringnut mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche in der Wandung der zentralen Aufnahme ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist also in dem axial vorderen Endabschnitt des Grundkörpers zwischen der Druckkammer und der vorderen Stirnfläche eine Ringnut vorgesehen, durch welche die zylindrische Wandung der Aufnahme unterbrochen wird. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Unterbrechung der Effekt einer trompetenförmigen Aufweitung der Aufnahme in diesem Bereich vermieden oder einer solchen Aufweitung zumindest entgegengewirkt werden kann. Durch die Ringnut wird nämlich der vordere Endabschnitt des Grundkörpers im Bereich der Aufnahme von Dehnungseffekten, die während des Spannvorgangs auftreten, entkoppelt. Hierdurch wird der Aufdehnungseffekt in dem vorderen Endabschnitt deutlich reduziert mit der Folge, dass ein gespannter Werkzeugschaft bei etwaigen radialen Auslenkungen früh abgestützt wird. Im Ergebnis wird eine zufriedenstellende Span- nung/Abstützung eines Werkzeugschaftes auch am vorderen Ende des Grundkörpers und insbesondere unmittelbar im Bereich der vorderen Stirnfläche erreicht. Dies gilt insbesondere, wenn die Ringnut sich radial nach außen in den Bereich der Druckkammer oder sogar darüber hinaus erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme in einem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers, welcher sich zwischen der Ringnut und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers erstreckt, von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren sekundären Druckkammer ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung zwischen der Aufnahme und der sekundären Druckkammer derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der sekundären Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme eingesetzten Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt zu fixieren.
Mit anderen Worten ist eine sekundäre Druckkammer innerhalb des durch die Ringnut entkoppelten vorderen Endabschnitts der Drehspanneinrichtung vorgesehen, über welche ein Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt aktiv gespannt werden kann.
Grundsätzlich können die Druck-, und die sekundäre Druckkammer unabhängig voneinander mit einem Druck beaufschlagt werden.
Zweckmäßigerweise sind die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer jedoch miteinander in der Weise gekoppelt, dass in ihnen der gleiche Druck vorherrscht, wobei die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer insbesondere miteinander durch wenigstens einen Verbindungskanal miteinander verbunden und/oder an eine gemeinsame Hydraulikmittelleitung angeschlossen sind. Unter Verbindungskanälen werden hierbei singuläre Kanäle verstanden, die sich nur über einen geringen Umfangsbereich der Aufnahme erstrecken und/oder die so ausgebildet sind, dass im Bereich der Verbindungskanäle durch den in diesem vorherrschenden Druck eine elastische Verformung, die zum Spannen des Werkzeugschaftes beitragen könnte, nicht stattfindet. Mit anderen Worten findet eine elastische Verformung zur Herbeiführung einer Spannwirkung nur im Bereich der Druckkammer und der sekundären Druckkammer statt, nicht jedoch in dem dazwischen liegenden Bereich.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in dem Grundkörper ein Hydraulikmittelleitungsabschnitt ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers und der Druckkammer erstreckt und insbesondere in den hinteren axialen Endbereichsabschnitt der Druckkammer mündet, und ein weiterer Hydraulikmittelleitungsabschnitt ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers und der sekundären Druckkammer erstreckt und insbesondere in deren hinteren axialen Endbereichen mündet, und dass die Druckkammer und die sekundäre Druckkammer durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Hydraulikmittelleitung, die Druckkammer, den Verbindungskanal und die sekundäre Druckkammer durch ein Fluid zu spülen, beispielsweise um Partikel zu entfernen, die sich insbesondere in der Druckkammer und der sekundären Druckkammer im Falle einer Herstellung durch generative Fertigungsverfahren sammeln können.
Zweckmäßigerweise ist die Aufnahme im Bereich des vorderen Endabschnitts in geeigneter Weise segmentiert, um hier eine erneute Ausbildung einer trompetenförmigen Aufweitung während des Spannvorgangs zu vermeiden. Auf diese Weise kann der Werkzeugschaft bis an die Futterstirnseite aktiv gespannt werden. Beispielsweise kann die Wandung der Aufnahme in ihrem axial zwischen der Ringnut und der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers gelegenen vorderen Endabschnitt durch radiale Ausnehmungen, insbesondere radiale Schlitze unterbrochen sein, die sich zweckmäßigerweise über die gesamte axiale Länge zwischen der vorderen Stirnfläche des Grundköpers und der Ringnut erstrecken. Dabei sind die radialen Schlitze bevorzugt gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme verteilt angeordnet. Die Schlitze können sich auch über die Ringnut hinaus nach hinten und insbesondere bis zum hinteren Ende der Druckkammer erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Ringnut in ihrem äußeren Randbereich einen sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckenden Nutabschnitt auf, der radial innerhalb der Druckkammer verläuft sich bevorzugt axial in den Bereich der sekundären Druckkammer er- streckt. In gleicher Weise kann in der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers ein die Aufnahme umgebender und konzentrisch dazu positionierter Einstich ausgebildet sein, der sich radial zwischen der Aufnahme und der sekundären Druckkammer erstreckt und insbesondere axial in den Bereich der sekundären Druckkammer ragt. Durch diese Ausgestaltung findet eine Druckübertragung und damit eine elastische Verformung der Wandung der Aufnahme nur in dem axial betrachtet zentralen Bereich der Druckkammer statt. Dabei sind der sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckende Nutabschnitt der Ringnut und der Einstich bevorzugt in gleichem radialem Abstand von der Spann- oder Futterachse positioniert, so dass sie einander unmittelbar gegenüber liegen. Bevorzugt sind sie dabei im radial äußeren Randbereich der Schlitze positioniert, durch welche die Aufnahme segmentiert wird.
In an sich bekannter Weise kann der Grundkörper zumindest im Spannbereich mittels eines generativen Herstellungsverfahrens gefertigt sein. Alternativ kann der Spannbereich eine zylindrische Dehnbüchse umfassen, welche unter Bildung der Druckkammer und/oder der sekundären Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist zumindest einen axialen Abschnitt der zentralen Aufnahme mit der Wandung bildet. Ebenso ist es möglich, den Grundkörper in anderer Weise mehrteilig auszubilden. Beispielsweise kann die Dehnbüchse einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet sein, wobei dann der radial außerhalb der Druckkammer liegende Bereich durch eine Hülse gebildet wird, die auf die Dehnbüchse aufgeschoben und an dem Grundköper fixiert, insbesondere festgelötet wird.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt Figur 1 eine Längsschnittansicht einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 den Spannbereich der hydraulischen Dehnspanneinrichtung aus Figur 1 in vergrößerter Ansicht;
Figur 3 in Längsschnittansicht eine hydraulische Dehnspanneinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 den Spannbereich der Dehnspanneinrichtung aus Figur 3 in vergrößerter Ansicht und in einem gegenüber der Figur 3 gedrehten Längsschnitt, und
Figur 5 den Spannabschnitt aus Figur 4 in Vorderansicht.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine hydraulische Dehnspanneinrichtung zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die hydraulische Dehnspanneinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 2, der eine Spann- oder Futterachse X definiert. An seinem in der Zeichnung linken Endbereich weist der Grundkörper 2 eine Maschinenschnittstelle in Form eines Befestigungkonus 2a zur Einspannung an einer Arbeitsspindel auf, und an dem gegenüber liegenden axialen Ende ist ein Spannbereich 2b zum Spannen eines Werkzeugs mit einer zur vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 hin offenen zentralen Aufnahme 4 für einen Werkzeugschaft ausgebildet. Die Aufnahme 4 ist von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer 5 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der Druckkammer 5 derart dünn und elastisch ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer 5 elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren. In an sich bekannter Weise ist hierzu die Druckkammer 5 mit einem Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl befüllt und steht über eine im Grundkörper 2 ausgebildete Hydraulikmittelleitung 7 mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, durch die sie zum Spannen eines Bauteils mit Druck beaufschlagt werden kann. In dem vorliegenden Fall ist der Grundkörper 2 in dem Spannbereich 2b durch ein generatives Fertigungsverfahren herstellt. Alternativ ist es möglich, in an sich bekannter Weise in den Grundkörper 2 eine Dehnbüchse einzusetzen. Ebenso ist es möglich, die Aufnahme definierenden Dehnbüchsenbereich unmittelbar an dem Grundkörper auszubilden und den radial außerhalb der Druckkammer liegenden Bereich durch eine Hülse zu bilden, welche auf den die Dehnbüchse bildenden Abschnitt des Grundkörpers aufgeschoben und mit diesem fest verbunden, insbesondere daran festgelötet wird.
Wie die Figuren 1 und 2 gut erkennen lassen, ist in einem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2, welcher zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 liegt, eine Ringnut 8 in der Wandung 6 der zentralen Aufnahme 4 ausgebildet. Diese ist nahe der Druckkammer 5 und mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 positioniert und erstreckt sich radial leicht über den Außendurchmesser der Druckkammer 4 hinaus. Durch die Ringnut 8 wird, wie in Figur 2 durch eine Strichlinie angedeutet ist, der vordere Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung 1 zwischen der Ringnut 8 und der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 von Dehnungseffekten, die beim Spannvorgang auftreten, entkoppelt, so dass der Grundkörper 2 in diesem vorderen Endabschnitt nicht oder nur wenig aufgeweitet wird. In der Folge wird ein gespannter Werkzeugschaft bei etwaigen radialen Auslenkungen im Betrieb durch die Wandung der Aufnahme 4 in dem vorderen Endabschnitt früh abgestützt.
In den Figuren 3 bis 5 ist eine zweite Ausführungsform einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese besitzt den gleichen Grundaufbau wie die zuvor beschriebenen erste Ausführungsform mit einem Grundkörper, der an seinem vorderen axialen Ende einen Spannbereich 2b mit einer zur vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 hin offenen zentralen Aufnahme 4 für einen Werkzeugschaft aufweist. Die Aufnahme 4 ist von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer 5 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der Druckkammer derart dünn und elastisch ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer 5 elastisch nach innen verformbar ist. Zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 ist ferner eine Ringnut 8 in der Wandung 6 der zentralen Aufnahme 4 ausgebildet, durch welche der zwischen der Ringnut 8 und der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 gelegene vordere Endabschnitt von dem hinter der Ringnut 8 gelegenen Bereich von Dehnungseffekten entkoppelt ist.
Zusätzlich ist die Aufnahme 4 in diesem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2 von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren sekundären Druckkammer 9 ringförmig umgeben, wobei die Wandung 6 zwischen der Aufnahme 4 und der sekundären Druckkammer 9 derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der sekundären Druckkammer 9 elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme 4 eingesetzten Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt aktiv zu fixieren. Grundsätzlich können die Druckkammer 5 und die sekundäre Druckkammer 9 unabhängig voneinander mit einem Druck beaufschlagt werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind jedoch die Druckkammer 5 und die sekun- däre Druckkammer 9 miteinander in der Weise gekoppelt, dass in ihnen der gleiche Druck vorherrscht. Konkret ist in dem Grundkörper 2 ein Hydraulik- mittelleitungsabschnitt 7a ausgebildet, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers 2 und der Druckkammer 5 erstreckt und in den hinteren Endbereich der Druckkammer 5 mündet. Ein weiterer Hydraulikmittellei- tungsabschnitt 7b erstreckt sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers 2 und der sekundären Druckkammer 9 und mündet in deren hinteren axialen Endbereich. Ferner sind die Druckkammer 5 und die sekundäre Druckkammer 9 durch einen Verbindungskanal 10 miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Hydraulikmittelleitung 7 mit den beiden Hydraulikmittelleitungsabschnitten 7a, 7b, die Druckkammer 5, den Verbindungskanal 10 und die sekundäre Druckkammer 9 durch ein Fluid zu spülen, welches durch eine Hydraulikmittelleitungsabschnitt 7a, 7b in den Grundkörper 2 geführt und dann durch den anderen Hydraulikmittelleitungs- abschnitt 7b, 7a den Grundköper 2 wieder verlässt. Ein solches Spülen kann notwendig sein, um Partikel zu entfernen, die sich in den Hydraulikmittellei- tungsabschnitten 7a, 7b der Druckkammer 5, der sekundären Druckkammer 9 und dem Verbindungskanal 10 sammeln können, wenn der Grundköper durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt wird.
Im Bereich des vorderen Endabschnitts ist die Aufnahme 4 segmentiert, um auch hier einer Ausbildung einer trompetenförmigen Aufweitung während eines Spannvorgangs zu vermeiden. Hierzu sind in der Wandung 6 der Aufnahme 4 im vorderen Endabschnitt des Grundkörpers 2 radiale Schlitze 1 1 ausgebildet, die sich über die gesamte Länge des vorderen Endabschnitts zwischen der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 und der Ringnut 8 erstrecken und gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme 4 verteilt angeordnet sind. Im Fall der ersten Ausführungsform weist die Ringnut 8 eine rein radiale Er- streckung auf. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Ringnut 8 an ihrem äußeren Randbereich einen sich in Richtung der vorderen Stirnfläche erstreckenden Nutabschnitt 8a auf, der sich axial in den Bereich der sekun- dären Druckkammer 9 erstreckt. In gleicher Weise ist in der vorderen Stirnfläche 3 des Grundkörpers 2 ein die Aufnahme 4 umgebender und konzentrisch dazu positionierter Einstich 12 ausgebildet, der sich ebenfalls axial in den Bereich der sekundären Druckkammer 9 erstreckt. Der Nutabschnitt 8a der Ringnut 8 und der Einstich 12 sind etwa mit gleichen radialen Abstand von der Spann- bzw. Futterachse X positioniert, so dass sie einander unmittelbar gegenüber liegen, und zwar im radial äußeren Randbereich der Schlitze 12, durch welche die Aufnahme 4 segmentiert ist.
Bezugszeichenliste
1 Dehnspanneinrichtung
2 Grundkörper
2a Befestigungskonus
2b Spannbereich
3 vordere Stirnfläche
4 zentrale Aufnahme
5 Druckkammer
6 Wandung
7 Hydraulikmittelleitung
7a Hydraulikmittelleitungsabschnitt
7b Hydraulikmittelleitungsabschnitt
8 Ringnut
8a Nutabschnitt
9 sekundäre Druckkammer
10 Verbindungskanal
1 1 radiale Schlitze
12 Einstich
X Spann- oder Futterachse

Claims

ANSPRÜCHE
1. Hydraulische Dehnspanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) hin offenen zentralen Aufnahme (4) für einen Werkzeugschaft ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (4) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (5) ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung (6) zwischen der Aufnahme (4) und der Druckkammer (5) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (5) elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme (4) eingesetzten Werkzeugschaft kraftschlüssig zu fixieren, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen der Druckkammer (5) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) liegenden axialen vorderen Endbereich des Grundkörpers (2) eine Ringnut (8) mit axialem Abstand von der vorderen Stirnfläche (3) in der Wandung (6) der zentralen Aufnahme (4) ausgebildet ist.
2. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ringnut (8) radial in den Bereich der Druckkammer (5) oder über diese hinaus erstreckt.
3. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) in einem axialen vorderen Endabschnitt des Grundkörpers (2), welcher sich zwischen der Ringnut (8) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) erstreckt, von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren sekundären Druckkammer (9) ringförmig umgeben ist, wobei die Wandung (6) zwischen der Aufnahme (4) und der sekundären Druckkammer (9) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der sekundären Druckkammer (9) elastisch nach innen verformbar ist, um einen in die Aufnahme (4) eingesetzten Werkzeugschaft in dem vorderen Endabschnitt zu fixieren.
4. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (5) und die sekundäre Druckkammer (9) miteinander in der Weise gekoppelt sind, dass in ihnen der gleiche Druck vorherrscht, wobei die Druckkammer (5) und die sekundäre Druckkammer (9) insbesondere miteinander durch wenigstens einen Verbindungskanal (10) miteinander verbunden und/oder an eine gemeinsame Hydraulikmittelleitung (7) angeschlossen sind.
5. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (2) ein Hydraulikmittelleitungsab- schnitt (7a) ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers (2) und der Druckkammer (5) erstreckt und insbesondere in den hinteren axialen Endbereich der Druckkammer (5) mündet, und ein weiterer Hydraulikmittelleitungsabschnitt (2b) ausgebildet ist, der sich zwischen der Außenfläche des Grundkörpers (2) und der sekundären Druckkammer (9) erstreckt und insbesondere in deren hinteren axialen Endbereich mündet, und dass die Druckkammer (5) und die sekundäre Druckkammer (9) durch einen Verbindungskanal (10) miteinander verbunden sind.
6. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (6) der Aufnahme (4) in ihrem axial zwischen der Ringnut (8) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) gelegenen vorderen Endabschnitt segmentiert ist.
7. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (6) der Aufnahme (4) in ihrem axial zwischen der Ringnut (8) und der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) gelegenen vorderen Endabschnitt durch radiale Ausnehmungen, insbesondere radiale Schlitze (1 1 ) unterbrochen ist.
8. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radialen Schlitze (1 1 ) über die gesamte axiale Länge zwischen der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) und der Ringnut (8) erstrecken.
9. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Schlitze (1 1 ) gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme (4) verteilt angeordnet sind.
10. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (8) in ihrem äußeren Randbereich einen sich in Richtung der vorderen Stirnfläche (3) erstreckenden Nutabschnitt (8a) aufweist, der sich bevorzugt axial in den Bereich der sekundären Druckkammer (9) erstreckt.
11. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass in der vorderen Stirnfläche (3) des Grundkörpers (2) ein die Aufnahme (4) umgebende und konzentrisch dazu positionierter Einstich (12) ausgebildet ist, der sich radial zwischen der Aufnahme (4) und der sekundären Druckkammer (9) erstreckt, wobei sich der Einstich (12) insbesondere axial in den Bereich der sekundären Druckkammer (9) erstreckt.
12. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 10 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der sich in Richtung der vorderen Stirnfläche (3) erstreckende Nutabschnitt (8a) der Ringnut (8) und der Einstich (12) im gleichen radialen Abstand von der Spann- oder Futterachse (X) positioniert sind, so dass sie einander unmittelbar gegenüber liegen.
13. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 9 und Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in Richtung der vorderen Stirnfläche (3) erstreckende Nutabschnitt (8a) der Ringnut (8) und der Einstich (12) im radial äußeren Randbereich der radialen Schlitze (1 1 ) positioniert sind, durch welche die Aufnahme (4) segmentiert ist.
14. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) zumindest im Spannbereich mittels eines generativen Herstellungsverfahrens gefertigt ist.
15. Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbereich eine zylindrische Dehnbüchse umfasst, welche unter Bildung der Druckkammer (5) und/oder der sekundären Druckkammer (9) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist und zumindest einen axialen Abschnitt der zentralen Aufnahme (5) mit der Wandung (6) bildet.
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