Bohrfutter

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit Mitteln zum Verbinden eines Futterkörpers mit einer Antriebsspindel, mit einem koaxial zum Futterkörper verdrehbaren Spannkonus und mit einem Backenhalter, in dem in Führungsschlitzen Spannbacken geführt sind, die radial verstellbar an einem Mitnehmer geführt und zum Spannen und Lösen durch eine Relativdrehung zwischen dem Futterkörper und dem Spannkonus verstellbar sind, wozu der Mitnehmer mit einem Mitnehmergewinde in ein koaxial zur Futterachse ausgebildetes Körpergewinde des Futterkörpers eingreift und am Futterkörper eine zur Futterachse koaxiale Schrägverzahnung ausgebildet ist, in die eine von außen zugängliche, in den Mitteln zum Verbinden gelagerte, ein Koppelglied aufweisende Schnecke mit senkrecht zur Futterachse orientierter und um die Summe der Radien von dem Futterkörper und der Schnecke versetzter Schneckenachse eingreift.

Derartige Bohrfutter sind aus der Praxis bekannt, bei denen eine spezielle Ausführungsform mit einem Steilkegel oder funktionell vergleichbaren Strukturen wie z.B. Hohlschaftkegelaufnahmen als Mittel zum Verbinden des Futterkörpers mit der Antriebsspindel einer Arbeitsmaschine ausgestattet ist, wobei der Steilkegel weiter Handhabungsstrukturen aufweist, durch die ein automatisiertes Wechseln des Bohrfutters ermöglicht ist. Durch die Weiterentwicklung der Arbeitsmaschinen, die mit

immer höheren Drehzahlen und Drehmomenten arbeiten, ergeben sich auch wachsende Anforderungen an die Bohrfutter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Lebensdauer dieses Bohrfutters verlängert und die über diese Lebensdauer erreichbare Spannkraft erhöht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Koppelglied durch eine in der von außen zugänglichen Stirnfläche der Schnecke ausgebildete Torx-Aufnahme gebildet ist.

Durch diese Gestaltung ergibt sich der Vorteil, dass durch die Schnecke mit ihrer Torx-Aufnahme höhere Spannmomente und höhere Drehmomente, auch im Linkslauf, erzielt werden können, wobei die Dauerbelastung verbessert ist und eine erhöhte Anzahl von Spannzyklen durchlaufen werden kann. Dazu trägt wesentlich bei, dass durch die Torx-Aufnahme höhere Drehmomente für das Spannen des Werkzeugschaftes zwischen den Spannschneiden der Spannbacken übertragen werden können und eine Ausweitung der Torx-Aufnahme nicht gegeben bzw. unkritisch ist. Torx-Aufnahme ist hierbei im weiten Sinne zu verstehen und schließt neben dem Innensechsrund gemäß EN ISO 10664 auch dessen Modifikationen z.B. als Torx-Plus® oder Außen-Torx®ein.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die der Stirnfläche gegenüber liegende Seite der Schnecke als Kalotte geformt ist. Die Ausgestaltung der der Stirnfläche gegenüberliegenden Seite der Schnecke als Kalotte erspart die Verwendung einer aus dem Stand der Technik bisher bekannten, in einer Zentrierbohrung eingesetzten Kugel, so dass die Kosten für die Fertigung der Kugel, für das Einbringen der Zentrierbohrung und für die Montagekosten der Kugel entfallen. Darüber hinaus ist durch die einstückige Fertigung der Schnecke mit der Kalotte eine Verbesserung der Lebensdauer der Schnecke bei erhöhter Belastbarkeit gegeben, da die Wandung im Bereich der entfallenden Zentrierbohrung nicht mehr geschwächt ist.

Bevorzugt ist es dabei, wenn die Kalotte als Halbkugel geformt ist, da so der übergang von der Kalotte zu der zylindrischen Grundgestalt der Schnecke im

Bereich maximaler Querschnittsfläche der Kalotte erfolgt. Um die durch die Gestalt der Schnecke sich ergebende verbesserte Haltbarkeit zu fördern, ist es empfehlenswert, auch die Materialwahl anzupassen, so dass gemäß der Erfindung vorgesehen ist, dass die Schnecke aus legiertem Einsatzstahl 18 Cr Ni Mo 7-6 gefertigt ist.

Günstig ist es weiterhin, wenn die Mittel zum Verbinden durch einen Steilkegel oder eine Hohschaftkegel-Aufnahme oder eine VDi-Aufnahme mit einer Futterkörperaufnahme gebildet sind, und wenn in der Futterkörperaufnahme Gleitscheiben zur axialen Abstützung des Futterkörpers angeordnet sind. Im Stand der Technik ist es bisher bekannt, Kugeln, in der Regel ohne Kugelkäfig, zur Abstützung zu verwenden, wobei allerdings aufgrund des kleinen Lagerdurchmessers mit der enormen Belastung sich in den Laufflächen Kugelkalotten ausbilden, die die Höhe der erreichbaren Spannkraft ungünstig beeinflussen. Diese Nachteile werden durch die vorstehend genannten Merkmale vermieden.

Um Kühl- und Schmiermittel zu dem durch die Spannbacken gespannten Werkzeug führen zu können, ist die Gestaltung so getroffen, dass der Futterkörper mittels Dichtungsringen gegenüber den Mitteln zum Verbinden abgedichtet ist und diese Mittel, der Futterkörper sowie der Mitnehmer jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen.

Um zu vermeiden, dass ein Werkzeug mit kleinerem Schaftdurchmesser in die Durchgangsöffnung eindringt, ist die Gestaltung des Mitnehmers so getroffen, dass die Durchgangsöffnung des Mitnehmers auf der dem Werkzeug zugewandten Seite außermittig mündet, wobei für eine einfachere Fertigung es bevorzugt ist, wenn die Durchgangsöffnung des Mitnehmers auf seiner gesamten axialen Erstreckung außermittig verläuft.

Damit ein Werkzeug mit einem größeren Schaftdurchmesser die Durchgangsöffnung nicht verstopft, ist vorgesehen, dass in der Mündung der Durchgangsöffnung des Mitnehmers eine Absenkung ausgebildet ist.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Schnecke in einer Schneckenaufnahme der Mittel zum Verbinden angeordnet ist, die tangential zur Futterkörperaufnahme angeordnet ist, und dass der Steilkegel vor dem Ringbund, auf der dem Futterkörper zugewandten Seite einen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, in dem die Schneckenaufnahme positioniert ist. Dadurch wird erreicht, dass die Futterlänge möglichst kurz und der Durchmesser des Bohrfutters klein bleibt. Außerdem fließen die Bohrspäne besser ab. Die Masse des Bohrfutters ist gering, was auch die Kopflastigkeit verringert.

Eine kurze Bauform wird auch gefördert, indem bei einem in Umfangsrichtung zur Aufnahme eines Mitnahmesteines unterbrochenen Ringbund die

Schneckenaufnahme zumindest teilweise in die Unterbrechung des Ringbundes ragt. Zum vereinfachten Auswuchten ist vorgesehen, dass in mindestens einer der Stirnseiten des Ringbundes mindestens eine Wuchtniere ausgebildet ist.

Zur Verringerung der Bruchgefahr der Schnecke ist weiterhin vorgesehen, dass der Kerndurchmesser der Schnecke im Bereich der Torx-Aufnahme sich zu deren freien Ende vergrößert, da so die Wandstärke gerade im Bereich der Mündung der Torx- Aufnahme erhöht ist. Dabei folgt zur einfacheren Herstellung die Vergrößerung des Kerndurchmessers dem Fräserdurchmesser.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausfϋhrungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bohrfutters, Fig. 2 eine Seitenansicht des Bohrfutters aus Figur 1 , teilweise geschnitten dargestellt,

Fig. 3 den Schnitt IN - III aus Figur 2,

Fig. 4 eine isolierte, perspektivische Darstellung des Futterkörpers mit der

Schnecke, Fig. 5 eine Seitenansicht des Futterkörpers mit der Schnecke,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Gegenstand der Figur 5,

Fig. 7 eine Seitenansicht der Schnecke,

Fig. 8 den Schnitt VIII - VIII aus der Figur,

Fig. 9 eine Stirnansicht der Schnecke,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines isolierten Mitnehmers,

Fig. 11 einen Längsschnitt durch den Mitnehmer mit außermittigem Kühlkanal,

Fig. 12 das Detail XII aus Figur 11 , jedoch mit versetzter Bohrung an

Werkzeuganlage, Fig. 13 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Mitnehmers,

Fig. 14 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 15 eine Perspektive Darstellung des isolierten Steilkegels,

Fig. 16 eine Stirnansicht des isolierten Steilkegels.

Fig. 17 eine Seitenansicht des isolierten Steilkegels, Fig. 18 eine der Figur 8 entsprechende Darstellung mit dem sich zum freien

Ende der Torx-Aufnahme vergrößernden Kerndurchmesser, und

Fig. 19 eine der Figur 9 entsprechende Darstellung der Schnecke aus Figur 18.

In der Zeichnung ist ein als Kurzspannfutter gestaltetes Bohrfutter 1 kleiner Bauform dargestellt, das einen Futterkörper 2 aufweist, der in dem gezeigten

Ausführungsbeispiel drehbar in einem Steilkegel 3 gelagert ist, durch den die Kopplung mit der Arbeitsspindel einer Arbeitsmaschine realisiert werden kann. Das Bohrfutter 1 umfasst weiterhin einen koaxial zum Futterkörper 2 verdrehbaren Spannkonus 4 sowie einen Backenhalter 5, in dem in Führungsschlitzen 6 Spannbacken 7 geführt sind, die radial verstellbar in einem Mitnehmer 8 geführt und zum Spannung und Lösen durch eine Relativdrehung zwischen dem Futterkörper 2 und dem Spannkonus 4 verstellbar sind, wozu der Mitnehmer 8 mit einem Mitnehmergewinde 9 in ein koaxial zur Futterachse ausgebildetes Körpergewinde 10 des Futterkörpers 2 eingreift und am Futterkörper 2 eine zur Futterachse koaxiale Schrägverzahnung 11 ausgebildet ist, in die eine von außen zugängliche, in dem Steilkegel 3 gelagerte, ein Koppelglied 12 aufweisende Schnecke 13 mit in der Regel senkrecht zur Futterachse orientierter und um die Summe der Radien von dem Futterkörper 2 und der Schnecke 13 versetzter Schneckenachse eingreift.

Das Koppelglied 12 ist durch eine in der von außen zugänglichen Stirnfläche 15 der Schnecke 13 ausgebildete Torx-Aufnahme 14 gebildet. Die der Stirnfläche 15 gegenüberliegende Seite der Schnecke 13 ist dabei als halbkugelförmige Kalotte 16

geformt. Die Schnecke 13 und gegebenenfalls auch der Futterkörper 2 sind aus dem legierten Einsatzstahl 18 Cr Ni Mo 7-6 gefertigt.

In der Futterkörperaufnahme des Steilkegels 3 sind Gleitscheiben 17 zur axialen Abstützung des Futterkörpers 2 angeordnet, der mittels Dichtungsringen 18 gegenüber dem Steilkegel 3 abgedichtet ist. Der Steilkegel 3, der Futterkörper 2 sowie der Mitnehmer 8 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung 28 auf, durch die Kühl- und/oder Schmiermittel aus der Arbeitsspindel zu dem Werkzeug geleitet werden kann.

Zu der Durchgangsöffnung 28 des Mitnehmers 8 ist darauf hinzuweisen, dass gemäß den Figuren 10 bis 13 diese außermittig angeordnet ist und an ihrer dem Werkzeug zuweisende Mündung eine Absenkung 29 besitzt.

In den Figuren 14 bis 17 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Schnecke 13 in einer Schneckenaufnahme 31 des Steilkegels 3 angeordnet ist, die tangential zur Futterkörperaufnahme 30 angeordnet ist, wobei der Steilkegel 3 vor dem Ringbund 20, auf der dem Futterkörper 2 zugewandten Seite einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 32 aufweist, in dem die Schneckenaufnahme 31 positioniert ist. Konkret ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Schneckenaufnahme 31 teilweise, also überlappend in eine Unterbrechung 34 des Ringbundes 20 gelegt. In den vorderen und rückwärtigen Stirnseiten des Ringbundes 20 sind Wuchtnieren 35 ausgebildet.

Die Figuren 18 und 19 zeigen eine Modifikation der Schnecke 13, bei der der Kerndurchmesser sich im Bereich der Torx-Auf nähme 14 zu deren freien Ende vergrößert, wobei die Vergrößerung des Kerndurchmessers mit der Krümmung des Durchmessers der der Erzeugung des Schneckengewindes dienenden Fräsers korreliert ist.

Im nachfolgenden wird kurz geschildert, wie das erfindungsgemäße Bohrfutter 1 eingesetzt wird. Dazu wird zunächst von einer Handhabungseinrichtung der am

Außenumfang des Steilkegels 3 angeordnete, mit einer Nut 19 versehene Ringbund 20 ergriffen, so dass das Bohrfutter 1 automatisiert in die Aufnahme der Arbeitsspindel eingesetzt werden kann. Zum Wechseln des in dem Kurzbohrfutter

eingesetzten Werkstücks oder Werkzeugs wird ein Torx-Werkzeug in die Torx- Aufnahme 14 der Schnecke 13 eingeführt und diese zunächst in der dem Lösen entsprechende Richtung verdreht, so dass die Spannbacken 7 sich öffnen, weil durch die Verdrehung der Schnecke 13 der Futterkörper 2 gleichfalls in der Futterkörperaufnahme des Steilkegels 3 verdreht wird und dadurch der Mitnehmer 8 in dem Körpergewinde 10 spindelt und axial nach rückwärts verstellt wird, wodurch die Spannbacken 7 in ihren Führungsschlitzen 6 radial nach außen geführt werden. Dies ermöglicht, den Schaft des Werkzeugs oder Werkstücks zwischen den Spannbacken 7 zu entfernen und den neuen Schaft einzuführen, woraufhin dann die Drehrichtung der Schnecke 13 umgedreht wird, so dass sich die Spannung des Schaftes ergibt. Sobald dabei die Spannbacken 7 zur Anlage kommen an den

Schaft, ist über den Gewindeeingriff zwischen dem Futterkörper 2 und der Schnecke 13 eine Verklemmung gegeben, die eine weitere Verdrehung des Futterkörpers 2 gegenüber dem Steilkegel 3 unterbindet, so dass das Bohrfutter 1 sowohl im Rechtslauf als auch im Linkslauf sicher betrieben werden kann.