WO2002026429A1 - Wärmeschrumpffutter - Google Patents

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Ralph Kersten
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    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/48—Shrunk fit

Definitions

  • the present invention relates to a chuck for clamping tools by shrink fit with a chuck body which can be fixed to the work spindle of a machine tool and in which a central receptacle for the shank of a tool to be clamped is formed.
  • Chucks of this type are known in different embodiments and are used to fix a tool shank such as a drill or milling shank in the work spindle of a corresponding machine tool. They are used in particular to clamp small tools.
  • the conventional chucks for clamping tools by shrink fit usually consist of a chuck body made of metal, which can be attached to the work spindle of the respective machine tool and has a central receptacle for the shank of the tool to be clamped.
  • the diameter of the receptacle is determined so that it is slightly smaller than the diameter of the tool shank.
  • the Futterkorper warmed at least in the area of the receptacle until it has thermally expanded so far that the tool shaft can be inserted into it.
  • the receptacle shrinks again, so that the tool shank is fixed in the receptacle by a press or shrink fit (DE 39 25 641 C2).
  • the object of the invention is therefore to design a chuck of the type mentioned at the outset in such a way that off-effects on the tool shank are at least largely prevented during operation.
  • the central receptacle is non-circular and has along its circumference a plurality of clamping areas spaced apart from one another and lying on a common diameter, over which the shaft is tensioned, and damping areas of larger diameter are formed between the clamping areas.
  • a shaft is thus only fixed in the clamping areas, while the damping areas in between have a larger diameter, so that they only lie loosely on the shaft or even a gap is formed between the receiving wall and the shaft.
  • the inner circumferential contour of the chuck body which forms the receptacle consists of several, in particular three, flat, curved circumferential sections forming the clamping regions and a corresponding number of intermediate arches which form the damping regions.
  • the peripheral contour forming the receptacle can be polygonal or polygon-like with arcuate sections.
  • FIG. 1 in cross section a heat shrink chuck according to the present invention in the untensioned state
  • FIG. 2 shows the heat shrink feeder from Figure 1 with a tool shaft clamped therein.
  • 1 and 2 show an embodiment of a heat shrink chuck for clamping tools by shrink fit according to the present invention.
  • the chuck comprises a chuck body 1 made of a dimensionally stable material - here steel - which has at its one end region a central receptacle 2, into which, after heating and the associated enlargement of the receptacle 2, a cylindrical shaft 3 of a tool such as a drill or Milling cutter can be inserted, and which can be clamped at its other end region in a manner known per se in a rotary driven work spindle of a machine tool.
  • the receptacle 2 is non-circular, and in the exemplary embodiment shown it has a polygon shape with three flatly curved peripheral sections 4 and three transition arches 5 lying between them.
  • the flat, curved peripheral sections 4 form clamping areas over which a shaft 3 inserted into the receptacle 2 is fixed under pressure, ie they lie on a diameter of the receptacle that is slightly smaller than the shaft diameter, while the intermediate arches 5 have a larger one Have diameters and form damping areas in which the receiving wall abuts the shaft 3 only loosely or is spaced from the shaft 3 to form gaps 6.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Wärmeschrumpffutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper (1), in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft (3) eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die zentrale Aufname (2) umrund ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs mehrere beabstandet voneinander angeordnete und auf einem gemeinsamen Durchmesser liegende Spannbereiche aufweist, über welche der Schaft (3) gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen (4) Dämpfungsbereiche (5) grösseren Durchmessers ausgebildet sind.

Description

Beschreibung;
Wärmeschrumpffutter
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkorper, in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist.
Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Sie werden insbesondere eingesetzt, um kleine Werkzeuge zu spannen.
Die herkömmlichen Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz bestehen in der Regel aus einem Futterkorper aus Metall, der an der Arbeitsspindel der jeweiligen Werkzeugmaschine angebracht werden kann und eine zentrale Aufnahme für den Schaft des zu spannenden Werkzeugs aufweist. Der Durchmesser der Aufnahme ist dabei so bestimmt, daß er etwas kleiner ist als der Durchmesser des Werkzeugschaftes. Zum Spannen des Werkzeugs wird der Futterkorper zumindest im Bereich der Aufnahme erwärmt, bis sich diese soweit thermisch gedehnt hat, daß der Werkzeugschaft in sie eingesetzt werden kann. Beim anschließenden Abkühlen schrumpft die Aufnahme wieder, so daß der Werkzeugschaft in der Aufnahme durch Preß- oder Schrumpfsitz fixiert wird (DE 39 25 641 C2).
Solche sogenannten Wärmeschrumpffutter haben sich zwar in der Praxis durchaus bewährt. Aufgrund der harten Einspan- nung des Schaftes können im Gebrauch jedoch Abwalkeffek- te, die bis zum Bruch des Vollhartmetallschaftes des Werkzeugs führen können, auftreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Betrieb Ab- walkeffekte am Werkzeugschaft zumindest weitgehend verhindert werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zentrale Aufnahme unrund ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs mehrere beabstandet voneinander angeordnete und auf einem gemeinsamen Durchmesser liegende Spannbereiche aufweist, über welche der Schaft gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen Dämpfungsbereiche größeren Durchmessers ausgebildet sind. Erfindungsgemäß wird ein Schaft somit nur in den Spannbereichen fixiert, während die dazwischen liegenden Dämpfungsbereiche einen größeren Durchmesser haben, so daß sie nur lose an dem Schaft anliegen oder sogar ein Spalt zwischen der Aufnahmewandung und dem Schaft gebildet wird. Durch diese Aus- bildung wird die Einspannung des Werkzeugschaftes „weicher" mit der Folge, daß die im Stand der Technik aufgrund der harten Einspannung des Schaftes auftretenden „Kardaneffekte", die zum Werkzeugbruch führen können, ausgeschlossen bzw. weitgehend verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die die Aufnahme bildende innere Umfangskontur des Futterkörpers aus mehreren, insbesondere drei die Spannbereiche bildenden flach gewölbten Umfangsabschnitten und einer entsprechenden Anzahl von dazwischen liegenden, die Dämpfungsbereiche bildenden Übergangsbögen besteht. Insbesondere kann die die Aufnahme bildende Umfangskontur vieleckig oder polygonähnlich mit bogenförmigen Abschnitten ausgebildet sein. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, daß die Umfangskontor einfach hergestellt werden kann.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 im Querschnitt ein Wärmeschrumpffutter gemäß der vorliegenden Erfindung im ungespannten Zustand und
Figur 2 das Wärmeschrumpffύtter aus Figur 1 mit einem darin festgespannten Werkzeugschaft. In den Figuren 1 und 2 ist eine Ausführungsform eines Wärmeschrumpffutters zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Spannfutter umfaßt einen Futterkorper 1 aus einem formsteifen Material - hier Stahl -, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme 2 aufweist, in die nach einer Erwärmung und der damit verbundenen Aufweitung der Aufnahme 2 ein zylindrischer Schaft 3 eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder Fräsers eingeschoben werden kann, und der an seinem anderen Endbereich in an sich bekannter Weise in eine drehangetriebene Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine einspannbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Aufnahme 2 unrund ausgebildet, wobei sie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Polygonform mit drei flach gewölbten Umfangsabschnitten 4 und drei dazwischen liegenden Übergangsbögen 5 besitzt. Die flach gewölbten Umfangsabschnitte 4 bilden dabei Spannbereiche, über die ein in die Aufnahme 2 einen eingesetzter Schaft 3 unter Druckeinwirkung fixiert wird, d.h. die auf einem Durchmesser der Aufnahme liegen, der etwas kleiner als der Schaftdurchmesser ist, während die dazwischen liegenden Übergangsbögen 5 einen größeren Durchmesser besitzen und Dämpfungsbereiche bilden, in denen die Aufnahmewandung an dem Schaft 3 nur lose anliegt oder unter Bildung von Spalten 6 beabstandet von dem Schaft 3 ist. Durch diese Dämpfungsbereiche 5 wird erreicht, daß der Futterkorper 1 im Bereich der Einspann- stelle weicher wird, so daß im Betrieb auftretende Schwingungen gedämpft werden. Hierdurch können Brüche des Werkzeugschaftes 3, die bei herkömmlichen Futtern aufgrund der harten Einspannung und der damit verbundenen Kardaneffekte auftraten, verhindert werden.

Claims

Ansprüche:Wärmeschrumpffutter
1. Wärmeschrumpffutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkorper ( 1 ) , in dem eine zentrale Aufnahme (2) für den Schaft (3) eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Aufnahme (2) unrund ausgebildet ist und entlang ihres Umfangs mehrere beabstandet voneinander angeordnete und auf einem gemeinsamen Durchmesser liegende Spannbereiche aufweist, über welche der Schaft (3) gespannt wird, und zwischen den Spannbereichen (4) Dämpfungsbereiche (5) größeren Durchmessers ausgebildet sind.
2. Wärmeschrumpffutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahme (2) bildende innere Umfangskontur aus drei die Spannbereiche (4) bildenden flach gewölbten Umfangsabschnitten und drei dazwischen liegenden und die Dämpfungsbereiche (5) bildenden Übergangsbögen besteht.
3. Wärmeschrumpffutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufnahme (2) bildende Umfangskontur vieleckig oder polygonähnlich mit bogenförmigen Abschnitten ausgebildet ist. Wärmeschrumpffutter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (2) in den Dämpfungsbereichen (5) einen Durchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser eines zu spannenden Schafts ( 3 ) , so daß zwischen dem Schaft ( 3 ) und der Aufnahmewandung Spalte (6) gebildet werden.
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