DE9205838U1

DE9205838U1 - Spannzangenfutter

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Publication number: DE9205838U1
Application number: DE9205838U
Authority: DE
Original assignee: Eugen Fahrion & Co Praezisionswerkzeugfabriken 7300 Esslingen De GmbH
Current assignee: Eugen Fahrion & Co Praezisionswerkzeugfabriken 7300 Esslingen De GmbH
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1992-11-05
Anticipated expiration: 2002-05-01

Description

Angelder:

Eugen Fahrion GmbH & Co.
Präzisionswerkzeugfabriken
Obertürkheimer Str. 22
D-7300 Esslingen

Titel: Spannzangenfutter

1313 004 D/cd

22.04.92 (92/20)

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannzangenfutter für ein mit einem Spannschaft versehenes Bearbeitungswerkzeug, wobei der Schaft von einer Spannzange aufgenommen wird, deren erster Außenkonus in einen Innenkonus eines Futters einer Bearbeitungsmaschine einsetzbar ist, und wobei die Spannzange mittels einer auf das Futter aufgesetzten Spannmutter axial in den Innenkonus einpreßbar ist. Ein Spannzangenfutter dieser Art ist bereits bekannt. Beim Festspannen des Bearbeitungswerkzeugs wird auf die Spannzange eine aus einer axialen sowie einer radialen Kraftkomponente überlagerte Gesamtkraft ausgeübt. Infolgedessen wird die Spannzange nicht

nur axial in das Futter hineingedrückt, sondern auch noch quer zu ihrer Längsachse belastet. Die Folge kann ein seitlicher Versatz der geometrischen Achse des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der geometrischen Achse der Werkzeugspindel sein, in welche das Futter eingesetzt ist. Es handelt sich dabei zwar nur um Beträge im hundertstel-Millimeterbereich, jedoch ist dies im Hinblick auf die angestrebte Präzision des Rundlaufs und damit auch der Bearbeitung nicht oder zumindest nur ungern geduldet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht infolgedessen darin, ein Spannzangenfutter der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine erhöhte Rundlaufgenauigkeit des darin eingesetzten Werkzeugs erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Spannzangenfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spannmutter mit einem Innenkonus an einem zweiten Außenkonus der Spannzange aufliegt und sie teilweise als Führungshülse ausgebildet ist, welche mit geringem Radialspiel einen zylindrischen Außenmantel des Futters übergreift, daß sich der Innenkonus an einem Druckring befindet, der in der Führungshülse axial verschiebesicher drehbar gelagert ist, und daß zwischen die Führungshülse und das Futter mehrere, insbesondere gleichmäßig am Umfang verteilte radiale Abdruck-Justierschrauben geschaltet sind. Selbstverständlich sind bereits sämtliche Einzelteile dieses

Spannzangenfutters mit höchster Präzision gearbeitet, jedoch kommt man ohne ein gewisses Spiel zwischen den einzelnen Teilen nicht aus. Die notwendigen Toleranzen zwischen dem Gewinde der Spannmutter und dem zugeordneten Bolzengewinde des Futters führten bislang dazu, daß, insbesondere bei einer Gewindeverschmutzung, die geometrische Achse der Spannmutter gegenüber der theoretischen Optimallage seitlich versetzt ist oder geneigt dazu verläuft. Dies bewirkt eine rotationsunsymmetrische Belastung des zweiten Außenkonus der Spannzange und damit eine Fehlstellung der geometrischen Achse des Bearbeitungswerkzeugs gegenüber der theoretischen Optimallage. Wenn man nun aber gemäß der erfindungsgemäßen Ausbildung einen Teil der Spannmutter als Führungshülse ausbildet, die eine verhältnismäßig lange Führung der Spannmutter am Futter ermöglicht, so wird, insbesondere wegen der engen Passung zwischen der Führungshülse und dem Futter, einer Schräglage der Führungshülse und damit auch der Spannmutter gegenüber der theoretischen Optimallage erfolgreich entgegengewirkt. Das erwähnte Spiel liegt in der Größenordnung von vorzugsweise 1/100 bis 2/100 mm. Je langer die Führung zwischen Führungshülse und Futter ist, desto günstigere Resultate sind zu erwarten. Aus praktischen Gründen sind hier aber Grenzen gesetzt.

Weil aber auch das genannte Spiel zwischen Führungshülse und Futter ein seitliches Verlagern oder Kippen des ersteren nicht völlig verhindern und somit eine rotationsunsymmetrische

Belastung der Spannzange durch die Spannmutter nicht vollständig ausgeschaltet werden kann, muß für eine Korrektur der möglicherweise vorhandenen minimalen Schräglage oder seitlichen Verlagerung des Werkzeugs gegenüber der Optimallage gesorgt werden. Dies ist mit Hilfe der Abdruck-Justierschrauben ohne weiteres möglich. Das Ausrichten erfolgt mittels hochpräziser Meßinstrumente, so daß dann letztendlich eine Rundlaufgenauigkeit in der Größenordnung von wenigen u erzielt wird. Durch Eindrehen oder Lockern einer oder mehrerer Abdruck-Justierschrauben kann man unter ständiger Beobachtung des Meßwerkzeugs bei langsamem Drehen des Spannzangenfutters, ähnlich wie beim Auswuchten, durch Krafteinwirkung von der Spannmutter auf die Spannzange und damit auch das Bearbeitungswerkzeug, den präsizen Rundlauf erreichen. Der Druckring ist mit einer sehr engen Passung in die Führungshülse eingesetzt.

Das Anziehen einer Abdrück-Justierschraube bedeutet eine verstärkte radiale Einwirkung des Druckrings auf die Spannzange. Die radiale Kraftkomponente dieser örtlichen Einwirkung bewirkt das Ausrichten des Werkzeugs in Richtung dieser Radialkomponente und damit die Reduzierung einer unerwünschten radialen Auslenkung des Werkzeugs in der Spannzange. Wenn man bspw. vier derartige Justierschrauben am Umfang versetzt angeordnet hat, so kann man bpsw. durch Eindrehen einer oder mehrerer Schrauben und soweit erforderlich durch Lockern einer oder mehrerer anderer

Schrauben zum angestrebten Ausrichterfolg kommen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 2. Der Querschnitt der beiden Rillen ist halbkreisförmig, so daß sich insgesamt ein kreisförmiger Querschnitt der umlaufenden Rille ergibt. Letztere ist mit Kugeln entsprechenden Durchmessers gefüllt, so daß insgesamt eine mit einem Radialkugellager vergleichbare Einheit an dieser Stelle entsteht. Der Druckring soll selbstverständlich gegenüber der Führungshülse nicht kippen, was man durch eine enge Passung und eine entsprechende Ringbreite erreicht. Dadurch läßt sich dann das Ausrichten der Führungshülse bzw. der Spannmutter unmittelbar über den Druckring auf die Spannzange übertragen.

Eine radiale Kugeleinfüllbohrung der Führungshülse ist zweckmäßigerweise insbesondere mittels eines Stopfens verschließbar. Letzteres ist für sich allein genommen bekannt und braucht infolgedessen nicht näher erläutert zu werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 4. Sie stellt sicher, daß beim Lösen der Spannmutter über den Mitnehmerring auch ein Lösen der Spannzange vom Innenkonus des Futters erreicht wird.

Wenn am Futter der Bearbeitungsmaschine die Zuführung eines Kühl- und/oder Schmiermittels durch die Spannzange und den

Bohrer oder dgl. Werkzeug vorgesehen ist, so muß für die notwendige Abdichtung im Bereich des Spannzangenfutters gesorgt werden. Insbesondere gilt dies für den Bereich des äußeren Endes der Spannzange.

Eine diesbezügliche weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 5. Zusätzlich zu der dort beschriebenen Abdichtung am äußeren Ende des Spannzangenfutters muß auch innerhalb für die notwendige Abdichtung bspw. mit Hilfe wenigstens eines O-Rings gesorgt werden, damit die unter Druck zugeführte Flüssigkeit auch an keiner anderen unerwünschten Stelle des Spannzangenfutters austreten kann. Insoweit sind Lösungen bereits bekannt, weswegen auch hier keine näheren Ausführungen notwendig sind. Eine diesbezügliche Weiterbildung ergibt sich aus Anspruch 6.

Der große Vorteil des Ausführungsbeispiels besteht darin, daß eine Spannzange herkömmlicher Bauart verwendet werden kann, also diesbezüglich keine Sonderausführung notwendig ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Halbschnitt durch das Spannzangenfutter.

Gemäß der Zeichnung nimmt eine Spannzange 1 herkömmlicher Bauart den Schaft eines Bearbeitungswerkzeugs 2 bspw. eines Fräsers, Bohrers, Gewindeschneiders oder dgl. auf und hält ihn

klemmend fest. Die Spannzange 1 besitzt einen ersten Außenkonus 3, der in einen Innenkonus 4 eines Futters 5 eingesteckt ist, wobei selbstverständlich die Konizität jeweils gleich ist. Das Futter 5 ist seinerseits in bekannter Weise in eine formlich angepaßte Aufnahme einer nicht dargestellten Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine eingesetzt und darin mit bekannten Mitteln gehalten.

Das Spannen erreicht man mit Hilfe einer Spannmutter 6. Diese wirkt jedoch nicht unmittelbar, sondern über einen Druckring auf die Spannzange 1 ein. Die Spannzange besitzt zu diesem Zwecke noch einen zweiten Außenkonus 8, der kürzer ist als der erste Außenkonus 3 und dessen Neigung zu derjenigen des ersten Außenkonus 3 entgegengesetzt verläuft. Der zweite Außenkonus greift in einen Innenkonus 9 des Druckrings 7 ein, wobei wiederum beide Konusse den gleichen Winkel aufweisen und auch ihre Länge oder Höhe etwa gleich groß ist. In bekannter Weise ist die Spannzange 1 mehrfach längsgeschlitzt. Zwischen den beiden Konussen 3 und 8 befindet sich eine umlaufende Ringnut 10. Hinsichtlich der Längsschlitze der Spannzange 1 kommen alle bekannten Ausführungen, insbesondere die genormte, in Frage.

Erfindungsgemäß ist die Spannmutter teilweise als Führungshülse 11 ausgebildet, d.h. letztere ist einstückig angeformt. Sie ist mit geringem radialem Spiel auf den zylindrischen Außenmantel 12 des freien Endstücks 13 des

Futters 5 aufgeschoben. Das Radialspiel liegt in der Größenordnung von 1/100 bis 2/100 mm. Das geringe Spiel zwischen dem Endstück 13 und der Führungshülse 11 einerseits und die verhältnismäßig große Länge dieser Führung andererseits gewährleisten ein weitgehend kippsicheres Anbringen der Führungshülse 11 am Futter 5.

An ihrem in der Zeichnung linken Ende trägt die Spannmutter ein Muttergewinde 15, mit dessen Hilfe sie auf dem Bolzengewinde 16 des Futters 5 verschraubt werden kann. Somit bewirkt das Drehen der Spannmutter 6 in der einen Richtung ein Andrücken des Druckrings 7 an den zweiten Außenkonus 8, während bei einem Drehen in Gegenrichtung ein Lösen der Spannvorrichtung bewirkt wird.

Der Druckring 7 ist mit geringem Spiel in das gewindeferne Ende der Spannmutter 6 eingeschoben und relativ zu letzterer drehbar, aber axial unverschiebbar. Beim Spannen des Bearbeitungswerkzeugs 2 wird allerdings die Spannmutter 6 gegenüber dem Druckring 7 verdreht, der eine axiale Anpreßkraft auf den zweiten Außenkonus 8 der Spannzange 1 ausübt. Die axiale Mitnahme erfolgt über mehrere Kugeln 37, die in eine Ringnut 57 eingebracht wurden. Die Ringnut wird durch eine Umfangsrille 58 des Druckrings 7 und eine dieser gegenüberliegende umlaufende innere Rille 59 am gewindefernen Ende der Führungshülse bzw. der Spannmutter 6 gebildet, wobei diese beiden Rillen jeweils einen halbkreisförmigen

Querschnitt haben. Über eine radiale Kugeleinfüllbohrung der Führungshülse 11, die mittels eines Stopfens, insbesondere eines Gewindebolzens 38 verschließbar ist, werden die Kugeln eingefüllt. In eine innere radiale Nut 39 des Druckrings 7 ist ein Mitnahmering 40 eingesetzt, insbesondere eingesprengt. Dieser Ring greift mit allseits großem Abstand in eine radiale Außennut 10 der Spannzange 1, welche zwischen den beiden Konussen 3 und 8 gelegen ist.

Der Druckring 7 kann mit einem radial nach innen ragenden Innenbund 51 versehen werden. Mit dessen Hilfe kann man einen Druckring 52 und einen Dichtring 53 gegen die Stirnfläche am nach außen weisenden Ende der Spannzange 1 drücken. Dabei legt sich der Dichtring 53 auch radial außen an den Schaft des Bearbeitungswerkzeugs 2 und den Druckring 7 an. Weil die Spannzange 1 bei herkömmlicher, also genormter Ausbildung radial geschlitzt ist und somit Schmier- und Kühlflüssigkeit, welche bei einer entsprechenden Ausbildung der Maschine im Sinne des Pfeils 63 zugeführt werden kann, radial aus diesen Schlitzen der Spannzange austreten kann, läßt sich der Strömungsweg in axialer Richtung nach außen mit Hilfe des Dichtrings 53 absperren, so daß die Flüssigkeit zwangsläufig über den oder die Schmierkanäle des Bearbeitungswerkzeugs, bspw. eines Bohrers, austreten muß. Ein Austreten dieser Flüssigkeit über andere Kanäle und Spalte kann in bekannter Weise bspw. durch O-Ringe verhindert werden.

In radiale Gewinde der Führungshülse 11 sind gleichmäßig am Umfang verteilt mehrere Abdruck-Justierschrauben 24 eingedreht. Ihr inneres, am freien Ende in geeigneter Weise gestaltetes Ende 61 liegt am Außenumfang des zylindrischen Außenmantels 12 des Futters 5 an. Mit Hilfe dieser Abdruck-Justierschrauben kann man den Rundlauf des Bearbeitungswerkzeugs 2 nach dem Festspannen noch innerhalb gewisser Grenzen korrigieren. Zu solchen Rundlauffehlem kann es bspw. dadurch kommen, daß in der Gewindeverbindung 15/16 zwischen der Spannmutter 6 und dem Futter 5 eine Verunreinigung vorhanden ist, welche das vorhandene Radialspiel einseitig verlagert.

Mit der strichpunktierten Linie 62 wird angedeutet, welche Form die Spannmutter 6 bzw. die Führungshülse 11 und der Druckring 7 an ihrem bspw. seinem freien Ende haben kann, wenn auf die Anbringung eines Dichtrings 53 und Druckrings 52 verzichtet wird. Wenn ein Dichtring 53 vorhanden ist, so besteht er aus federelastischem Material, insbesondere aus Gummi, weichelastischem Kunststoff oder dgl.. Im übrigen verhindert diese Dichtung natürlich auch das Eindringen von Spänen, Feuchtigkeit, oder sogar Flüssigkeit ins Innere des Spannzangenfutters.

Claims

Ansprüche

1. Spannzangenfutter für ein mit einem Spannschaft versehenes Bearbeitungswerkzeug (2), wobei der Schaft von einer Spannzange (1) aufgenommen wird, deren erster Außenkonus (3) in einen Innenkonus (4) eines Futters (5) einer Bearbeitungsmaschine einsetzbar ist, und wobei die Spannzange (1) mittels einer auf das Futter (5) aufgesetzten Spannmutter (6) axial in den Innenkonus (4) einpreßbar ist, dadurch gekennzeichnet:, daß die Spannmutter (6) mit einem Innenkonus (9) an einem zweiten Außenkonus (8) der Spannzange (1) anliegt und sie teilweise als Führungshülse (11) ausgebildet ist, welche mit geringem Radialspiel einen zylindrischen Außenmantel (12) des Futters (5) übergreift, daß sich der Innenkonus (9) an einem Druckring (7) befindet, der in der Führungshülse (11) axial verschiebesicher drehbar gelagert ist, und daß zwischen die Führungshülse (11) und das Futter (5) mehrere, insbesondere gleichmäßig am Umfang verteilte, radiale Abdruck-Justierschrauben (24) geschaltet sind.

2. Spannzangenfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Umfangsrille (58) des Druckrings (7) und eine dieser gegenüberliegende umlaufende, innere Rille (59) der Führungshülse (11) mehrere Kugeln (37) eingesetzt sind.

3. Spannzangenfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine radiale Kugeleinfüllbohrung (60) der Führungshülse (11), insbesondere mittels eines Stopfens (38),
verschließbar ist.

4. Spannzangenfutter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in eine innere Nut
(39) des Druckrings (7) oder der Führungshülse (11)
eingesetzten Mitnahmering (40), der in eine zwischen den
Konussen (3,8) gelegene, radiale Außennut (10) der
Spannzange (1) mit großem Spiel eingreift.

5. Spannzangenfutter nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (7)
einen Innenbund (51) aufweist und zwischen diesen Innenbund und die äußere Stirnfläche (55) des zweiten Außenkonus (8) der Spannzange (1) ein Druckring (52) sowie ein Dichtring
(53) eingesetzt sind, wobei der Druckring (52) dem
Innenbund (51) zugeordnet ist und der aus federelastischem Material bestehende Dichtring (52) zumindest bei
eingespanntem Schaft des Bearbeitungswerkzeugs (2) ringsum dichtend anliegt.

6. Spannzangenfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring aus Gummi, Kunststoff oder dgl.
federelastischem Material besteht.