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Title:
CLAMPING CHUCK FOR ROTATING TOOLS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/047649
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a clamping chuck for rotating tools with a cylindrical clamping shaft (2) encompassed by a base body (4). A radial through hole (7) in the base body (4) accommodates a clamping screw (10) acting on a pressure member (9) inserted in-between the clamping shaft (2) and the clamping screw in the through hole (7). The pressure member (9) has a radial projection (16) and the through hole includes a cross-sectional narrowing (17) on its inner end. An elastically compressible spring element (18) acts between the pressure member (9) and the through hole (17). The return force of said spring element enables it to raise the pressure member (9) from the clamping shaft (2) when the clamping screw is not engaged, and pushes it back into the through hole (7).

Inventors:
MUELLER GEBHARD (DE)
SCHUFFENHAUER MICHAEL (DE)
PREY MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/001645
Publication Date:
October 29, 1998
Filing Date:
March 20, 1998
Export Citation:
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Assignee:
KENNAMETAL INC (US)
MUELLER GEBHARD (DE)
SCHUFFENHAUER MICHAEL (DE)
PREY MARTIN (DE)
International Classes:
B23B31/02; B23B31/107; (IPC1-7): B23B31/107
Foreign References:
GB191329908A1915-02-18
EP0189068A21986-07-30
DE9010657U11990-09-27
DE3728727A11989-03-09
Attorney, Agent or Firm:
TERGAU & POHL (N�rnberg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Spannfutter für Rundlaufwerkzeuge mit einem deren zylindrischen Spannschaft (2) hülsenförmig umgebenden Grundkörper (4), dessen den Aufnahmeraum (5) für den Spannschaft (2) des Werkzeuges umgebende Hüllwand (6) von einem im wesentlichen radialen Durchgangs loch (7) durchsetzt ist mit einer in das Durchgangsloch (7) einschraubbaren Spannschraube (10), die einen im Aufnahmeraum (5) einliegenden Spannschaft (2) in Ein schraubrichtung beaufschlagt und mit einem im Durchgangsloch zwischen Spannschraube (10) und Aufnahme raum (5) verschiebbar einliegenden Druckstück (9), dessen dem Aufnahmeraum (5) zugewandtes Fußende (11) der Oberfläche des Spannschaftes (2) angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (9) mit einem Radialvorsprung (16) versehen ist, der einen Axialanschlag gegenüber einer als Verliersicherung wirksamen Querschnittsverengung (17) am inneren Ende des Durchgangsloches (7) bildet und daß zwischen dem Radialvorsprung (16) des Druckstückes (9) und Quer schnittsverengung (17) des Durchgangsloches ein elastisch kompressibles Fe derelement (18) angeordnet ist, welches aufgrund seiner Rückstelikraft in von der Spannschraube (10) un belastetem Zustand das Druckstück (9) gegen die Einschraubrichtung (12) nach außen drängt.
2. Spannfuttter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiaivorsprung des Druckstückes (9) durch einen Ringflansch (16) gebil det ist.
3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung ein den Lochausgangs zum Aufnahmeraum (5) hin enthaltender ringförmiger Halskragen (17) ist.
4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halskragen (17) konzentrisch zur Lochachse (8) des Durchgangsloches (7) ist.
5. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) ein am Ringflansch (16) des Druckstückes (9) anlie gender Ring aus gummielastischem Werkstoff ist.
6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) ein einen im Querschnitt kreisförmigen Mantelteil des Druckstückes (9) umgebender ORing ist.
7. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) ortsfest in einer in das Durchgangsloch (7) eingeform ten Ringnut (19) einsitzt.
8. Spannfutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (18) das Druckstück (9) mit einer Vorspannung radial nach innen beaufschlagt.
9. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das den Spannschaft (2) beaufschlagende Fußende (11) des Druckstückes (9) zur Bildung einer der Oberflächenform des Spannschaftes (2) angepaßten Druck floche (21) ausgemuidet ist.
10. Spannfutter nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Form eines Hohlzylindersegmentes als Druckflache (21), dessen Krümmungs durchmesser (23) geringfügig kleiner ist als der Nenndurchmesser (24) des zuzu ordnenden Spannschaftes (2).
11. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannschraube (10) in Axialrichtung von einer Drehmomentaufnahme öffnung, insbesondere von einem Innensechskant (13) durchsetzt ist und daß das Kopfende (14) des Druckstückes (9) mit einer Öffnung, insbesondere einer Schlitzung (25) für einen durch die Spannschraube (10) hindurchgreifenden Drehmomentangriffversehen ist.
Description:
Beschreibung Spannfutter für Rundlaufwerkzeuge Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Rundlaufwerkzeuge mit den gattungsbildenden Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

In der Metallbearbeitung werden Rundlaufwerkzeuge über ein Spannfutter in der Werk- zeugmaschine gespannt. Bevorzugt werden Rundlaufwerkzeuge mit stan-dardisierten Werkzeugschäften eingesetzt. Konventionell weisen diese Werkzeugschäfte eine Ab- flachung zur Herstellung eines Formschlusses für die Drehmomentmitnahme auf. Spe- ziell für den Einsatz in Bohrwerkzeugen indessen werden wegen ihrer günstigeren Herstelikosten Werkzeugschäfte ohne Abflachung in rundum zylindrischer Form einge- setzt (DIN 1835 A und 6535 A). Bei diesen erfolgt die Drehmomentmitnahme kraft- schlüssig. Das erfindungsgemäße Spannfutter ist für solche Rundlaufwerkzeuge mit rundum zylindrischem Spannschaft bestimmt.

Bei vorbekannten Spannfuttern für mit vollzylindrischen Schäften ausgerüstete Rund- laufwerkzeuge erfolgt die Drehmomentübertragung durch Reibschluß, indem eine Spannschraube den Spannschaft direkt radial beaufschlagt. Solche Spannfutter eignen sich zur Übertragung von nur geringen und damit für die Bohrbearbeitung vielfach nicht ausreichenden Drehmomenten. Zur Erhöhung der zu übertragenden Drehmomente ist es bei Spannfuttern für Werkzeuge mit vollzylindrischen Spannschäften bekannt, den Spannschaft eingebettet in eine geschlitzte Hülse innerhalb des Grundkörpers des Spannfutters zu spannen, wobei die radial in den Grundkörper eingeschraubte Spann- schraube die besagte Hü ! se von außen beaufschlagt, also indirekt auf den Spannschaft einwirkt. Diese Lösung setzt voraus, daß genügend Bauraum zur Montage der Hülse vorhanden ist. Außerdem bedeutet eine Hülse einen erhöhten baulichen Aufwand.

Zur Vermeidung einer solchen zwischen Spannschraube und Spannschaft befindlichen Hülse und trotzdem zur Gewährleistung einer guten Drehmomentübertragung ist es bei

Spannfuttern der eingangs genannten Art weiter bekannt, zwischen der Spannschrau- be und dem Spannschaft ein Druckstück im radialen Durchgangsloch zu positionieren, welches nicht um die Lochachse drehbar, jedoch in Einschraubrichtung verschiebbar gelagert ist. Das Druckstück beaufschlagt den Spannschaft mit seiner Stirnseite und ist auf seiner Rückseite von der Spannschraube beaufschlagt (GB 29 908 ; 1913). Durch die axial verschiebbare, aber nicht drehbare Lagerung des Druckstückes im Durch- gangsloch ist es möglich, die den Spannschaft beaufschlagende Stirnfläche des Druckstückes mit einer dem Spannschaft entsprechenden Oberflächenkontur zu verse- hen und dadurch eine flächenförmige Beaufschlagung des Spannschaftes zu erzielen.

Bei einem ähnlichen, ebenfalls vorbekannten Spannfutter mit ebenfalls zwischen der Spannschraube und dem Spannschaft des Werkzeuges eingefügtem Druckstück ist das Druckstück unverlierbar in einen Aufnahmeraum an der Stirnseite der Spann- schraube derart eingebettet, daß es beim Lösen bzw. beim Herausschrauben der Spannschraube vom Spannschaft des Werkzeuges abgehoben und mitgenommen wird (US 4 611 960). Das erleichtert das Einsetzen und Herausnehmen des Spannschaftes am Spannfutter. Das unverlierbare Einbetten des Druckstückes an dem Stirnende der Befestigungsschraube erfordert jedoch eine Verformung der Druckschraube und damit ist ein beachtlicher Fertigungsaufwand verbunden. Außerdem dreht sich das Druck- stock in der Regel mit der Drehung der Spannschraube mit, wenn kein Kontakt mit dem Spannschaft des Werkzeugs besteht. Dadurch wird die Drehstellung des Druckstückes in unerwünschter Weise verändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Spannfutter der eingangs genann- ten Art in einfacher Weise zu gewahrleisten, daß bei einer Lösung der Spannschraube ohne besonderen zusätzlichen Fertigungsaufwand das Druckstück vom Spannschaft abgehoben und damit ein klemmungsfreies Einsetzen und Lösen des Spannschaftes aus dem Spannfutter ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.

Diese Lösung erfordert keinen zusätzlichen radialen Bauraum, der zu einer Vergröße- rung des Durchmessers des Grundkörpers des Spannfutters führen könnte. Außerdem

gewährleistet diese Lösung, daß das Druckstück bei gelöster Spannschraube radial nach außen so weit verschoben wird, daß sein Kopfende aus dem Aufnahmeraum für den Spannschaft entfernt ist. Weiterhin gleicht diese Lösung in einfacher Weise Tole- ranzen des Spannschaftes aus. Schließlich begünstigt sie ein klemmungsfreies Ent- nehmen des Werkzeuges aus dem Grundkörper. Außerdem erleichtert diese Konstruk- tion eine geeignete Positionierung des Druckstückes, welches bei der Übertragung größerer Drehmomente regelmäßig in mehrfacher Anzahl vorhanden ist.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Federelement nach Anspruch 5 und insbeson- dere nach Anspruch 6 als Ring aus gummielastischem Werkstoff, insbesondere als O- Ring ausgebildet. Hierdurch ist es-vorteilhafterweise in Ausgestaltung nach Anspruch 7 und 8-weiter zur Sicherung der Drehstellung des Druckstücks innerhalb des Durch- gangsloches geeignet. Die Ringform und der gummielastische Werkstoff sowie die ge- wählten Vorspannungsverhältnisse erzeugen nämlich einen Reibschluß, der bei geeig- neter Bemessung die axial auf den Druckkörper einwirkende Rückstellung nicht behin- dert, jedoch eine ungewollte Drehung des Druckstücks innerhalb des Durchgangslo- ches verhindert. Diese Drehverhinderung ist von besonderem Vorteil im Hinblick auf die Ausmuldung des den Spannschaft beaufschlagenden Kopfendes des Druckstückes nach Anspruch 9. Die Ausmuldung erfordert eine Ausrichtung des Druckstückes zur Anpassung seiner Ausmuldung an den in den Aufnahmeraum einzusetzenden Spann- schaft. Diese einmal getroffene Ausrichtung soll möglichst aufrechterhalten bleiben, um nicht bei jedem erneuten Spannvorgang zunächst das Druckstück hinsichtlich seiner Ausmuldung gegenüber dem Spannschaft ausrichten zu müssen. Außerdem wirkt die elastische Ringform des Federelements bei angezogener Spannschraube als Ringdich- tung.

Die Dimensionierung der Ausmuldung des Fußendes des Druckstückes ist zweckmäßig nach Anspruch 10 getroffen. Sie ermöglicht auf der einen Seite die gemäß Anspruch 9 angestrebte partielle Umschlingung des Spannschaftes des Werkzeuges durch das Druckstück beim Spannen. Die Dimensionierung nach Anspruch 10 führt beim Span- nen zu einer leichten, innerhalb des Elastizitätsbereiches des Druckstück-Werkstoffes

liegenden Spreizung der Umschlingungsmulde und sichert damit eine Rückfederung des Druckstückes vom Spannschaft nach dem Lösen der Spannschraube. Damit löst sich das Druckstück nach dem Lösen der Spannschraube selbsttätig von seiner flächi- gen Auflage am Spannschaft und der vom Federelement durch seine Kompression aufgebrachte, auf das Druckstück in vom Werkzeugschaft weggewandeter Richtung einwirkende Rückstelidruck wird nur noch für die Verschiebebewegung des Druck- stückesbenötigt.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 11 ermöglicht es, durch die Spannschraube hindurch die Drehstellung des Druckstückes gegenüber dem Spannschaft von außen z. B. durch einen Schraubendreher zu justieren.

Die Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Spannfutter mit gespanntem Bohrer.

Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie ll-ll in Fig. 1 durch das Spannfutter in dessen Lösestellung bei entnommenen Bohrer.

Fig. 3 in vergrößerter Seitenansicht das Druckstück.

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Spannfutter analog Fig. 2 mit auf der linken, mit a) gekennzeichneten Seite neben der Mittelachse des Durchgangsloches in Lösestellung und auf der rechten, mit b) gekennzeichneten Seite in Spann- stellung befindlichem Druckstück bzw. Spannschraube.

Das Spannfutter 3 dient zur Spannung eines Bohrers 1, dessen Spannschaft 2 rundum zylindrisch nach DIN 1835 A und 6535 A ausgebildet ist. Das Spannfutter 3 umgibt den Spannschaft 2 mit dem Grundkörper 4 hülsenförmig. Der Grundkörper 4 nimmt den Spannschaft 2 mit seinem Aufnahmeraum 5 auf, der dementsprechend die Form eines Hohlzylinders aufweist. Die den Aufnahmeraum 5 umgebende Hüllwand 6 des Grund- körpers 4 ist von mehreren axial versetzt angeordneten Durchgangslöchern 7 durch- setzt. Die Lochachsen 8 der Durchgangslöcher 7 verlaufen radial. Ein jedes Durch- gangsloch 7 dient an seinem dem Aufnahmeraum 5 zugewandten inneren Ende zur

Aufnahme eines Druckstückes 9 und außen einer das Druckstück 9 radial einwärts be- aufschlagenden Spannschraube 10. Das Druckstück 9 ist mit einem der zylindrischen Form des Spannschaftes 2 des Bohrers 1 angepaßten Fußende 11 ausgestattet.

Die Spannschraube 10 ist in Einschraubrichtung 12 von außen radial nach innen ein- schraubbar. Sie ist mit einem in Richtung der Lochachse 8 durchgehenden In- nensechskant 13 zur Drehmomentaufnahme versehen. Durch das Hindurchreichen des Innensechskant 13 durch die Spannschraube 10 hindurch ist jederzeit das Kopfende 14 des Druckstückes 9 von der Außenseite 15 des Grundkörpers 4 her erreichbar.

Das Druckstück 9 ist mit einem Ringflansch 16 als Radialvorsprung versehen, der einen Axialanschlag gegenüber dem als Querschnittsverengung wirksamen ringförmigen Halskragen 17 am inneren Ende des Durchgangsloches 7 bildet. Zwischen Ringflansch 16 und Halskragen 17 ist ein ringförmiges Federelement 18 aus kompressiblem, gum- mielastischem Werkstoff angeordnet. Dieses Federelement 18 ist ein O-Ring, welcher aufgrund seiner elastischen Rückstelikraft in von der Spannschraube 10 unbelastetem Zustand das Druckstück 9 gegen die Einschraubrichtung 12 nach außen drängt. Es ist auch als Dichtung wirksam. Das Federelement 18 umgibt das im Querschnitt kreisför- mige Mantelteil des Druckstückes 9 mit einer gewissen, radial nach innen gerichteten Vorspannung, die auch bei gelöster Spannschraube 10 einen Reibschluß erzeugt, der die einmal einjustierte Drehstellung des Druckstückes 9 innerhalb des Durchgangslo- ches 7 sichert. Das Federelement 18 sitzt ortsfest in einer in das Durchgangsloch 7 eingeformten Ringnut 19 ein. Die Ringnut 19 liegt zwischen dem Halskragen 17 am inneren Lochausgang und dem Innengewinde 20, welches von der Außenseite 15 des Durchgangsloches 7 her nach innen bis zur Ringnut 19 reicht und zur Schraubaufnah- me der Innensechskantschraube 10 dient.

Das Druckstück 9 ist an seinem Fußende 11 zur Bildung einer der Oberflachenform des Spannschaftes 2 angepaßten Druckfläche 21 ausgemuldet. Die Ausmuldung 22 weist die Form eines Hohlzylindersegmentes auf, dessen Krümmungsdurchmesser 23 ge- ringfügig kleiner ist als der Nenndurchmesser 24 des Spannschaftes 2.

Das Kopfende 14 des Druckstückes 9 ist mit einer Schlitzung 25 für einen durch die Spannschraube 10 hindurchgreifenden Drehmomentangriff z. B. einer Schraubendre- herklinge versehen. Damit ist die Drehstellung des Druckstückes 9 gegenüber dem Spannschaft 2 im Hinblick auf die Ausrichtung von dessen Ausmuldung 22 einstellbar ist.

In Spannausgangsstellung befindet sich das Fußende 11 des Druckstückes 9 in von dem Spannschaft 2 abgehobener und in das Durchgangsloch 7 zurückgezogener Posi- tion (Fig. 4 a)-linke Seite). In dieser zurückgezogenen, in das Durchgangsloch 7 weg- getauchten Ausgangsposition iäßt sich der Bohrer 1 ungehindert mit seinem Spann- schaft 2 in den Aufnahmeraum 5 des Grundkörpers 4 einführen. Um die Ausmuldung 22 der Druckflache 21 des Fußendes 11 gegenüber dem Spannschaft 2 so auszurich- ten, daß das Fußende 11 nicht gegenüber dem Spannschaft 2 verkantet ist, kann das Druckstück 9 über einen in die Schlitzung 25 an dessen Kopfende 14 eingreifenden, von der Außenseite 15 her betätigten Schraubendreher in die richtige Drehposition ge- bracht werden. In dieser Drehposition wird das Druckstück 9 durch Reibschluß des ortsfest in der Ringnut 19 einsitzenden Federelements 18, nämlich eines O-Ringes ge- halten. Sodann wird die Spannschraube 11 durch an ihrem Innensechskant 13 angrei- fendes Drehmoment eingeschraubt. Dadurch wird das Druckstück 9 in seine aus Fig. 4 b)-rechte Seite-ersichtliche Spannposition überführt, in welcher das Federelement 18 komprimiert ist. Bei der Spannung wird die Ausmuldung 22 am Fußende 11 des Druckstückes 9 leicht im elastischen Werkstoffbereich aufgespreizt mit der Folge, daß die Ausmuldung 22 einen geringfügig vergrößerten Krümmungsdurchmesser 23 auf- weist.

Zum Lösen der Spannung wird die Spannschraube 10 entgegen der Einschraub- richtung 12 zurückbewegt. Dabei federt die Spreizung der Ausmuldung 22 des Kopfen- des 11 des Druckstückes 9 elastisch derart zurück, daß sich die Ausmuldung 22 aus ihrem Flächenkontakt am Umfang des Spannschaftes 2 lost. Desweiteren expandiert das Federelement 18 aus seiner komprimierten Spannstellung in seine entspannte

Ausgangsstellung (Fig. 4 a)-linke Seite). Dadurch wird das Druckstück 9 in das Durch- gangsloch 7 hineingedrückt. Sein Kopfende 11 verliert jeglichen Kontakt mit dem Spannschaft 2. Es wird von dem Spannschaft 2 abgehoben und aus dem Bereich des Aufnahmeraumes 5 zurückgedrängt, so daß es auch das Einsetzen eines neuen Boh- rers 1 nicht behindert (Fig. 2).