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Patent Searching and Data


Title:
EXPANSION CHUCK TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/060556
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an expansion chuck tool having a base body (2) that can be fixed to a work spindle of a machine tool. The inventive expansion chuck tool also comprises an expansion sleeve (5) which is inserted into said base body (2) and thus results in a closed annular space (7) or surrounds said body and is soldered to the base body (2) at least in the axial end regions (2) thereof. The expansion sleeve (5) and the base body (2) form a positive locking at least in the connection area which is not situated in the proximity of the work spindle. The components (2, 5) are fixed to each other in the radial direction by means of said positive locking.

Inventors:
CLAUSS HERBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/010534
Publication Date:
August 23, 2001
Filing Date:
October 26, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHUNK GMBH & CO KG (DE)
CLAUSS HERBERT (DE)
International Classes:
B23B31/117; B23B31/30; (IPC1-7): B23B31/30
Foreign References:
DE29603751U11996-06-27
US5197720A1993-03-30
US5127780A1992-07-07
Attorney, Agent or Firm:
Paul, Dieter-alfred (Fichtestrasse 18 Neuss, DE)
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Claims:
Ansprüche : Dehnspannwerkzeug
1. Dehnspannwerkzeug mit einem an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Grundkörper (2) und einer Dehnbüchse (5), die unter Bildung eines ge schlossenen Ringraums (7) in den Grundkörper (2) ein gesetzt ist oder diesen umgibt und zumindest an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper (2) verlötet ist, wobei der Ringraum (7) unter elastischer Verfor mung der Dehnbüchse (5) mit einem Hydraulikmittel be aufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbüchse (5) und der Grundkörper (2) zumindest an ihrem arbeitsspindelfer nen Verbindungsbereich einen die Bauteile (2,5) in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden.
2. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dehnbüchse (5) und der Grundkörper (2) an ihrem arbeitsspindelnahen Verbindungsbereich einen die Bauteile (2,5) in radialer Richtung anein ander fixierenden Formschluß bilden.
3. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß an den zueinander weisenden Stirn flächen von Grundkörper (2) und Dehnbüchse (5) zusam menwirkende Eingriffsmittel, die als Nut/Vorsprung Verbindungen ausgebildet sind, vorgesehen sind.
4. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß an der werkzeugseitigen Stirnfläche des Grundkörpers (2) eine Ringnut (9) und an der Dehnbüch se (5) wenigstens ein in die Ringnut eingreifender Steg, insbesondere ein Ringsteg (10), vorgesehen ist.
5. Dehnspannwerkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß am arbeits spindelnahen Verbindungsbereich durch eine am Grund körper (2) vorgesehene Ringnut (12) und einen in die Ringnut (12) formschlüssig eingreifenden Steg, insbe sondere Ringsteg (11) der Dehnbüchse (4) gebildet wird.
6. Dehnspannwerkzeug nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (9,12) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.
7. Dehnspannwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (12) einen dreieckigen Querschnitt besitzt.
Description:
Beschreibung : Dehnspannwerkzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dehnspannwerkzeug mit einem an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Grundkörper und einer Dehnbüchse, die unter Bildung eines geschlossenen Ringraums in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt und zumindest an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper verlötet ist, wobei der Ringraum unter elastischer Verformung der Dehn- büchse mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen.

Dehnspannwerkzeuge dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden in erster Linie ein- gesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer-oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Man unter- scheidet zwei Arten von Dehnspannwerkzeugen, nämlich zum einen sogenannte Spanndorne, bei denen die Dehnbüchse den Grundkörper umgibt und sich bei Druckbeaufschlagung des Ringraums zur Spannung in einer Bohrung radial nach außen aufweitet, und zum anderen Spannfutter, bei denen die Dehnbüchse in den Grunkörper eingesetzt ist und zum Span- nen einer Welle oder eines Schaftes radial nach innen verformt wird.

Bei den bekannten Dehnspannwerkzeugen ist die Dehnbüchse an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper in der Regel verlötet, um eine feste Verbindung unter Bildung des geschlossenen Ringraums herzustellen. Problematisch an dieser Lösung ist, daß die Verbindungsstellen durch die Wechselbelastungen im Betrieb starken Beanspruchungen unterworfen sind, die zum Bruch der Lötstellen führen können. Eine weitere Problematik besteht darin, daß der Grundkörper ein im Vergleich zur dünnwandigen Dehnbüchse dickwandiges Bauteil darstellt, so daß in der Abkühlphase nach dem Hochtemperaturlöten Wärmespannungen auftreten, die ebenfalls ein Reißen der Lötstelle zur Folge haben können. Beim Spannen von sogenannten Wistle-Notch- Schäften mit herkömmlichen Spannwerkzeugen kann es fer- ner aufgrund der bei diesen Schäften vorhandenen Ausneh- mungen zu Ausbeulungen der Dehnbüchse und damit zu Brü- chen kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannwerk- zeug der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine sichere Verbindung von Grundkörper und Dehnbüchse gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Dehnbüchse und der Grundkörper zumindest an ihrem arbeitsspindelfernen Verbindungsbereich einen die Bauteile in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Formschluß werden die Radialkräfte, die in der Abkühl- phase bei der Herstellung der Lötstellen sowie bei einer Beaufschlagung des Ringraums zwischen dem Grundkörper und der Dehnbüchse auftreten, aufgefangen mit der Folge, daß die Lötverbindungen nicht oder in nur sehr geringem Maß durch diese Kräfte beansprucht werden. Beschädigungen der Lötverbindungen können daher zuverlässig vermieden wer- den.

Durch den vorgesehenen Formschluß kann die Dehnbüchse an ihrem werkzeugseitigen Endbereich auch deutlich dünner ausgebildet werden, wodurch die Ölkammer konstruktiv wei- ter zur Werkzeugseite verlagert werden kann. Hierdurch wird erreicht, daß die Auskraglänge geringer und entspre- chend die Anordnung steifer wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dehnbüchse und der Grundkörper an ihrem arbeits- spindelnahen Verbindungsbereich ebenfalls einen die Bau- teile in radialer Richtung aneinander fixierenden Form- schluß bilden. Dadurch, daß somit die Dehnbüchse an ihren beiden axialen Endbereichen formschlüssig in den Grund- körper eingebunden ist, kann die beim Spannen von soge- nannten Wistle-Notch-Schäften auftretende und zuvor be- reits erläuterte Problematik deutlich herabgesetzt wer- den, d. h. die Gefahr von Brüchen wird deutlich vermin- dert. Zur Herstellung der Formschlußverbindungen zwischen Grundkörper und Dehnbüchse sind vorzugsweise an den zu- einander weisenden Stirnflächen der beiden Bauteile ent- sprechende Eingriffsmittel vorgesehen, die als Nut/Vorsprung-Verbindungen ausgebildet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei an der werkzeugsei- tigen Stirnfläche des Grundkörpers eine Ringnut und an der Dehnbüchse wenigstens ein in die Ringnut eingreifen- der Steg, insbesondere ein Ringsteg, vorgesehen. In ähn- licher Weise kann die Verbindung am arbeitsspindelnahen Endbereich durch eine am Grundkörper vorgesehene Ringnut, in die wenigstens ein Steg, insbesondere ein Ringsteg der Dehnbüchse formschlüssig eingreift, hergestellt werden.

Die Ringnut und der damit in Eingriff kommende Steg haben zweckmäßigerweise einen rechteckigen oder einen dreiecki- gen Querschnitt. Jeder andere Querschnitt ist aber ebenso denkbar, solange ein Formschluß hergestellt wird, der re- lative Radialbewegungen von Grundkörper und Dehnbüchse zueinander vermeidet.

Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschrei- bung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsge- mäßen Dehnspannwerkzeugs im Längsschnitt und Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Dehnspann- werkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei Ausführungsformen eines als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildeten Dehnspannfut- ters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Dehnspannfutter 1 umfassen jeweils einen Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an sei- nem nicht dargestellten, linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus zur Einspan- nung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem anderen Ende des Grund- körpers 2 ist ein Anschlußschaft 3 mit einer zentralen Axialbohrung 4 vorgesehen, in die eine Dehnbüchse 5 ein- gesetzt ist. Die Dehnbüchse 5 bildet dabei eine Aufnahme 6, in die ein zylindrischer Schaft eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann.

Zwischen der Dehnbüchse 5 und dem Grundkörper 2 ist ein Ringraum 7 ausgebildet, der die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Der Ringraum 7, des- sen axiale Länge etwa dem erforderlichen Spannbereich entspricht, wird zur Aufnahme 6 hin von einer relativ schmalen Innenwand 8 der Dehnbüchse 5 und radial nach au- ßen von der Wandung des Grundkörpers 2, dessen Wandstärke um ein mehrfaches größer als die Wandstärke der Innenwand 8 ist, begrenzt. Der Ringraum 7 ist mit einem Hydraulik- mittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht in nicht dargestellter Weise über einen im Grundkörper 2 ausgebil- deten Kanal mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbin- dung, durch die er zum Spannen eines Werkzeugs mit Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckmittelquelle kann in an sich bekannter Weise von einem im Grundkörper 2 ausge- bildeten Zylinderraum gebildet sein, der endseitig durch ein kolbenartiges Stellorgan verschlossen ist, das zur Erhöhung des Drucks in den Zylinderraum eingeschraubt bzw. zur Verringerung des Drucks aus dieser heraus ge- schraubt werden kann. Dieser hydraulische Druck wird über den Kanal zum Ringraum 7 übertragen und bewirkt eine ela- stische Auswölbung der Innenwand 8 nach innen, bis diese den in die Aufnahme 5 eingesetzten Werkzeugschaft fest umschließt.

Die Dehnbüchse 5 ist mit dem Grundkörper 2 fest verbun- den, indem sie an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper 2 in an sich bekannter Weise verlötet ist.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß die Dehnbüchse 5 mit dem Grundkörper 2 an den Verbindungsstellen zusätz- lich einen Formschluß bildet. An dem werkzeugseitigen Endbereich ist hierzu in der Stirnfläche des Grundkörpers 2 eine Ringnut 9 vorgesehen, in die ein entsprechender Ringsteg 10 der Dehnbüchse 5 formschlüssig eingreift. In entsprechender Weise weist die Dehnbüchse 5 an ihrer ar- beitsspindelseitigen Stirnfläche einen Ringsteg 11 auf, der in eine korrespondierende Ringnut 12 des Grundkörpers 2 eingreift. Durch die Formschlußverbindungen zwischen Grundkörper 2 und Dehnbüchse 5 wird erreicht, daß Radial- kräfte, welche im Betrieb bei einer Druckbeaufschlagung des Ringraums 7 auftreten und die beiden Bauteile 2,5 voneinander zu trennen suchen, die Lötstellen nicht bela- sten.

Bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungs- formen sind die Formschlußverbindungen am werkzeugseiti- gen Ende des Dehnspannfutters 1 in übereinstimmender Wei- se durch eine am Grundkörper 2 vorgesehene Ringnut 9 rechteckigen Querschnitts, die mit einem korrespondieren- den Ringsteg 10 an der Dehnbüchse 5 in Eingriff kommt, gebildet. Unterschiede bestehen lediglich hinsichtlich des am spindelseitigen Verbindungsbereich gebildeten Formschlußes. Dieser wird bei der in Figur 1 dargestell- ten Ausführungsform durch eine am Grundkörper 2 vorgese- hene Ringnut 12 mit rechteckigem Querschnitt und einen entsprechenden Ringsteg 11 an der Dehnbüchse gebildet, während bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform die grundkörperseitige Ringnut 12 und der damit in Ein- griff stehende Ringsteg 11 einen dreieckigen Querschnitt besitzen. Der dreieckige Querschnitt hat den Vorteil, daß er beim Einsetzen der Dehnbüchse 5 in den Grundkörper 2 eine Führung bildet.