Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausfüh- rungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer-oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Sie werden insbesondere eingese :t, um kleine Werkzeuge zu fixieren.

Die herkömmlichen Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz bestehen in der Regel aus einem Fut- terkörper aus Metall, der an der Arbeitsspindel der je- weiligen Werkzeugmaschine fixierbar ist und eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs aufweist. Der Durchmesser der Aufnahme ist dabei so be- stimmt, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Werkzeugschafts. Zum Spannen des Werkzeuges wird der Fut- terkörper zumindest im Bereich der Aufnahme erwärmt, bis sich die Aufnahme soweit thermisch gedehnt hat, daß der Werkzeugschaft eingesetzt werden kann. Beim anschließen- den Abkühlen schrumpft die Aufnahme wieder, so daß der Werkzeugschaft in der Aufnahme durch Preß-oder Schrumpf- sitz fixiert wird.

Solche sogenannten Wärmeschrumpffutter haben sich durch- aus bewährt. Als nachteilig wird jedoch angesehen, daß die Position des Werkzeugs in der Aufnahme nicht defi- niert vorgegeben werden kann, da sich die Relativposition zwischen Werkstück und Aufnahme während des Abkühlens des Futterkörpers und des damit verbundenen Schrumpfvorgangs ändern kann. Insbesondere kann nicht gewährleistet wer- den, daß der Werkzeugkopf wie beispielsweise der Fräs- oder Reibahlenkopf in gewünschter Weise an der Stirnflä- che des Futterkörpers anliegt, um im Betrieb eine Abstüt- zung zu erfahren. Aus diesem Grund sind die Standzeiten der Werkzeuge zum Teil nicht ausreichend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Plananla- ge des Werkzeuges am Futterkörper gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Futterkörper einen die Aufnahme bildenden Werkzeughalter und ein den Werkzeughalter zumindest bereichsweise umge- bendes und stirnseitig eine Anlagefläche für das Werkzeug aufweisendes Anschlagelement umfaßt, wobei der Werkzeug- halter und das Anschlagelement in axialem Abstand von der Anlagefläche miteinander verbunden sind und zumindest zum Teil aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdeh- nungskoeffizienten bestehen derart, daß bei einer Tempe- raturänderung, welche zu einer Aufweitung der Aufnahme führt, der Werkzeughalter stärker als das Anschlagelement gedehnt wird.

Erfindungsgemäß ist der Futterkörper somit mehrteilig ausgebildet, wobei sich der Werkzeughalter bei Temperatu- ränderungen stärker dehnen und zusammenziehen kann als das Anschlagelement. Hierdurch wird erreicht, daß sich- im Falle einer Verwendung von herkömmlichen Materialien wie beispielsweise Metallen-bei einer Erwärmung des Futterkörpers und der damit verbundenen Aufweitung der Aufnahme der Werkzeughalter axial stärker als das An- schlagelement dehnt. Da das Anschlagelement mit dem Werk- zeughalter beabstandet von der Anlagefläche fest verbun- den ist, wird diese stärkere axiale Dehnung dazu führen, daß der Werkzeughalter aus dem Anschlagelement herausge- drückt wird und in umgekehrter Weise bei einem Abkühlen wieder in das Anschlagelement axial hineingezogen wird.

Durch diesen Rückzugseffekt wird beim Abkühlen erreicht, daß das in die Aufnahme eingesetzte und darin fixierte Werkzeug gegen die Anlagefläche des Anschlagelements ge- zogen wird. Im Ergebnis ist eine exakte Positionierung des Werkzeugs im Futterkörper und eine Abstützung des Werkzeugkopfes durch die Anlage am Anschlagelement im Be- trieb gewährleistet mit der Folge, daß die Werkzeugstand- zeit sowie die Rundlaufgenauigkeit des Werkzeugs deutlich verbessert werden können.

Wenn konventionelle Materialien wie beispielsweise Metal- le verwendet werden, ist es zur Erzielung des zuvor be- schriebenen Effekts erforderlich, daß der Werkzeughalter zumindest bereichsweise einen größeren Wärmeausdehnungs- koeffizienten als das Material des Anschlagelements be- sitzt. Beispielsweise kann der Werkzeughalter im wesent- lichen aus Aluminium und das Anschlagelement im wesentli- chen aus Stahl bestehen. Alternativ ist natürlich auch der Einsatz von Memory-Materialien denkbar. In diesem Fall sind die Materialpaarungen jeweils so zu wählen, daß der gewünschte Rückzugeffekt eintritt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Anschlagelement einen mit der Arbeitsspindel ver- bindbaren Grundkörper bildet, wobei dann der Werkzeughal- ter in das Anschlagelement von der die Anlagefläche auf- weisenden Stirnseite her eingesetzt ist. Der Werkzeughal- ter kann beispielsweise in das Anschlagelement einge- schraubt sein, um die erforderliche Verbindung herzustel- len. Eine Lötverbindung oder dergleichen ist aber auch denkbar. Ebenso können Anschlagelement und Werkzeughalter auch einteilig ausgebildet, beispielsweise in einem Gieß- verfahren hergestellt sein.

In Ausbildung dieser Ausführungsform kann weiterhin vor- gesehen sein, daß der Werkzeughalter axial unterteilt ist und ein die Aufnahme bildendes erstes Element aus einem Material, das im wesentlichen den gleichen Wärmeausdeh- nungskoeffizienten wie das Material des Anschlagelements besitzt, und ein damit verbundenes zweites Element, des- sen Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der des An- schlagelements ist, umfaßt. Diese mehrteilige Ausgestal- tung des Werkzeughalters hat den Vorteil, daß im Bereich der Aufnahme Werkzeughalter und Anschlagelement ein glei- ches Wärmedehnungsverhalten zeigen und entsprechend genau dimensioniert werden können.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß der Werkzeughalter einen mit der Arbeitsspindel verbindbaren Grundkörper bildet, wobei dann das Anschlagelement auf den Werkzeughalter aufnahme- seitig aufgeschoben und mit diesem beispielsweise durch Löten oder Verschrauben verbunden ist.

Um Blockaden zwischen dem sich stärker dehnenden Material des Werkzeughalters und dem Anschlagelement zu vermeiden, kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Anschlagelement und dem Werkzeughalter zumindest bereichsweise einen Dehn- spalt vorzusehen, in welchen das Material des Werkzeug- halters bei einer thermischen Aufweitung der Aufnahme ausweichen kann. Alternativ kann auch ein geeignetes Aus- gleichsmaterial vorgesehen sein. Dies ist insbesondere bei einer einteiligen Ausführung von Werkzeughalter und Anschlagelement von Vorteil.

Schließlich ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Werkzeughalter und das Anschlagele- ment derart zueinander positioniert und dimensioniert sind, daß die Stirnfläche der Aufnahme im Spannzustand hinter der Anlagefläche des Anschlagelements zurücksteht und im Werkzeugwechselzustand, in dem die Aufnahme aufge- weitet ist, über die Anschlagfläche hinaus steht. Da- durch, daß der Werkzeughalter im heißen Werkzeugwechsel- zustand über die Anlagefläche hinaus aus dem Aufnahmeele- ment hinausragt, wird erreicht, daß ein eingesetztes Werkzeug zuerst radial gespannt und dann erst zurückgezo- gen wird. Hierdurch werden optimale Rundlaufeigenschaften erzielt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfol- gende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug- nahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt Figur 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfin- dung, Figur 2 das Spannfutter aus Figur 1 im erwärmten Zustand, Figur 3 das Spannfutter aus den Figuren 1 und 2 mit einem eingespannten Werkzeug, Figur 4 im Längsschnitt eine Variante des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Spannfutters mit eingespanntem Werkzeug und Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfin- dung mit eingespanntem Werkzeug im Längs- schnitt.

In den Figuren 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform ei- nes Spannfutters zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz gemäß der vorliegenden Erfindung im Längs- schnitt dargestellt. Das Spannfutter umfaßt einen Futter- körper 1 aus einem formsteifen Material, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme 2 aufweist, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs W wie bei- spielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben wer- den kann, und der an seinem anderen Endbereich in an sich bekannter Weise in eine drehangetriebene Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.

Der dargestellte Futterkörper 1 ist zweiteilig ausgebil- det und besteht aus einem an der Arbeitsspindel fixierba- ren Grundkörper 3, der an seiner werkzeugseitigen Stirn- fläche eine Anlagefläche 4 für das Werkzeug W bildet und daher nachfolgend als Anschlagelement bezeichnet wird. In einer zentralen Aufnahmebohrung 5 des Anschlagelements 3 ist ein Werkzeughalter 6 angeordnet, der die Werkzeugauf- nahme 2 bildet und in das Anschlagelement 3 von der die Anlagefläche 4 aufweisenden Stirnseite her eingeschoben ist. Der Werkzeughalter 6 weist an seinem maschinenseiti- gen Ende einen Gewindezapfen 7 auf, der in ein Innenge- winde 9 des Anschlagelements 3 eingeschraubt ist, um den Werkzeughalter 6 in dem Anschlagelement 3 zu fixieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht der Werkzeughal- ter 6 aus einem Material, das einen größeren Wärmeausdeh- nungskoeffizienten besitzt als das Material des An- schlagelements 3. Konkret besteht der Werkzeughalter 6 aus Aluminium und das Anschlagelement 3 aus Stahl. Durch die Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Wär- meausdehnungskoeffizienten wird erreicht, daß bei einer Erwärmung des Futterkörpers 1 der Werkzeughalter 6 stär- ker gedehnt wird als das Anschlagelement 3, so daß das werkzeugseitige Ende des Werkzeughalters 6 aus der Auf- nahmebohrung 5 herausgedrückt wird, wie dies in Figur 2 erkennbar ist. Wenn jetzt ein Werkzeug W in die Aufnahme 2 eingesetzt wird und der Futterkörper 1 abkühlt, zieht sich der Werkzeughalter 6 auch wieder schneller zusammen als das Anschlagelement 3, wobei der Werkzeugschaft zu- nächst von dem Werkzeughalter 6 radial gespannt und dann gegen die Anschlagfläche 4 des Anlageelements 3 gezogen wird (Fig. 3). Durch diesen Rückzugeffekt wird eine voll- ständige Anlage des Werkzeugkopfes an dem Futterkörper 1 sichergestellt, wodurch sich die Steifigkeit der Anord- nung Futterkörper/Werkzeug erhöht, die Vibrationsanfäl- ligkeit gesenkt und damit die Standzeit deutlich verbes- sert wird.

Nicht gezeigt ist, das zwischen dem Werkzeughalter 6 und dem Anschlagelement 3 ein Ringspalt vorgesehen ist, um einen Raum zu schaffen, in den das sich stärker dehnende Material des Werkzeughalters 6 ausweichen kann.

In Figur 4 ist ein Spannfutter dargestellt, das im we- sentlichen dem Spannfutter aus den Figuren 1 bis 3 ent- spricht mit dem einzigen Unterschied, daß der Werkzeug- halter 6 hier axial unterteilt ist in ein erstes Element 6a, das die Aufnahme 2 für das Werkzeug W bildet, und ein daran maschinenseitig anschließendes zweites Element 6b, das mit dem Anschlagelement 3 verschraubt ist. Die beiden Elemente 6a, 6b sind fest miteinander verbunden. Das er- ste Element 6a besteht genauso wie das Anschlagelement 3 aus Stahl, während das zweite Element 6b aus einem Mate- rial mit einem größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten, nämlich Aluminium besteht. Wenn der Futterkörper 1 er- wärmt wird, um ein Werkzeug W in die Aufnahme 2 einzuset- zen oder daraus zu entfernen, dehnen sich das Anschlage- lement 3 und das erste Element 6a des Werkzeughalters in gleichem Maße aus, während sich das zweite Element aus Aluminium stärker ausdehnt und somit das erste Element 6a aus der Aufnahmebohrung 5 des Anschlagelements 3 heraus- drückt. Um die aufgrund der stärkeren thermischen Ausdeh- nung auftretende größere radiale Dehnung zu kompensieren, ist ein Dehnspalt 8 zwischen der Wandung der Aufnahmeboh- rung 5 und dem zweiten Element 6b vorgesehen, in welchen das Material des zweiten Elements 6b bei einer thermi- schen Dehnung ausweichen kann, so daß keine Blockaden auftreten können.

Die hier gewählte mehrteilige Ausführungsform des Werk- zeughalters 6 hat den Vorteil, daß sich der Werkzeughal- ter im Bereich der Aufnahme 2 genauso verhält wie das Aufnahmeelement 3, so daß geringe Toleranzen erforderlich sind mit der Folge, daß hohe Rundlaufeigenschaften er- zielbar sind.

In Figur 5 ist eine dritte Ausführungsform eines Spann- futters gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Futterkörper 1 ist auch hier zweiteilig ausgebildet und umfaßt einen an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Grundkörper, der auch die Aufnahme 2 für ein Werkzeug W bildet und daher nachfolgend als Werkzeughal- ter 6 bezeichnet wird. Zu dem Futterkörper 1 gehört ein weiterhin ein Anschlagelement 3, das im Bereich der Auf- nahme 2 auf den Werkzeughalter 6 aufgeschoben ist und an seinem maschinenseitigen Ende mit dem Werkzeughalter 6 verlötet ist.

Bei dieser Ausführungsform besteht der Werkzeughalter 6 wie bei der ersten Ausführungsform aus einem Material, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Material des Anschlagelements 3 besitzt. Wenn somit der Futterkörper 1 erwärmt wird, um ein Werkzeug W in die Aufnahme 2 einzusetzen oder daraus zu entfernen, dehnt sich der Werkzeughalter 6 im Bereich der Aufnahme 2 stär- ker als das Anschlagelement 3, so daß die werkzeugseitige Stirnfläche des Werkzeughalters 6 gegenüber der Anlage- fläche 4 des Anschlagelements 3 vorsteht. Wenn der Fut- terkörper 1 nach dem Einsetzen eines Werkzeugs wieder ab- kühlt, wird zunächst das Werkzeug W radial gespannt und dann bedingt durch die Tatsache, daß sich der Werkzeug- halter 6 stärker zusammenzieht als das Anschlagelement 3, gegen die Anschlagfläche 4 gezogen.

Wie bei der zuvor anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebe- nen ersten Ausführungsform ist zwischen dem Werkzeughal- ter 6 und dem Anschlagelement 3 ein Ringspalt 8 belassen, um die stärkeren radialen Dehnungen des Werkzeughalters 6 bei einer Erwärmung zu kompensieren und so Blockaden zu vermeiden.