DE20023140U1

DE20023140U1 - Dehnspannwerkzeug

Info

Publication number: DE20023140U1
Application number: DE20023140U
Authority: DE
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2010-02-17

Description

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Beschreibung:

Schunk GmbH & Co. KG Fabrik für Spann- und Greifwerkzeuge. Bahnhofstraße 106-134. D-74348 Lauffen

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 Dehnbüchse mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen.

Dehnspannwerkzeuge dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und werden in erster Linie eingesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Man unterscheidet 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 Spannen 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 ferner aufgrund der bei diesen Schäften vorhandenen Ausnehmungen zu Ausbeulungen der Dehnbüchse und damit zu Brüchen kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spannwerkzeug 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

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die Bauteile in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden. Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Formschluß werden die Radialkräfte, die in der Abkühlphase 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 werden.

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

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dehnbüchse und der Grundkörper an ihrem arbeitsspindelnahen Verbindungsbereich ebenfalls einen die Bauteile in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden. Dadurch, daß somit die Dehnbüchse an ihren beiden axialen Endbereichen formschlüssig in den Grundkörper eingebunden ist, kann die beim Spannen von sogenannten Wistle-Notch-Schäften auftretende und zuvor bereits erläuterte Problematik deutlich herabgesetzt werden, d.h. die Gefahr von Brüchen wird deutlich vermindert.

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Zur Herstellung der Formschlußverbindungen zwischen Grundkörper und Dehnbüchse sind vorzugsweise an den zueinander weisenden Stirnflächen der beiden Bauteile entsprechende Eingriffsmittel vorgesehen, die als Nut/Vorsprung-Verbindungen ausgebildet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei an der werkzeugseitigen Stirnfläche des Grundkörpers eine Ringnut und an der Dehnbüchse wenigstens ein in die Ringnut eingreifender Steg, insbesondere ein Ringsteg, vorgesehen. In ähnlicher 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 dreieckigen Querschnitt. Jeder andere Querschnitt ist aber ebenso denkbar, solange ein Formschluß hergestellt wird, der relative Radialbewegungen von Grundkörper und Dehnbüchse zueinander vermeidet.

Hinsichtlich weiterer 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 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dehnspannwerkzeugs im Längsschnitt und

Figur 2 eine weitere Ausführungsform eines Dehnspannwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei Ausführungsformen eines als Steilkegelwerkzeughalter ausgebildeten Dehnspannfutters 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Dehnspannfutter 1 umfassen jeweils einen Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an seinem nicht dargestellten, linksseitigen Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus zur Einspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem anderen Ende des Grundkörpers 2 ist ein Anschlußschaft 3 mit einer zentralen Axialbohrung 4 vorgesehen, in die eine Dehnbüchse 5 eingesetzt 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, dessen axiale Länge etwa dem erforderlichen Spannbereich entspricht, wird zur Aufnahme 6 hin von einer relativ schmalen Innenwand 8 der Dehnbüchse 5 und radial nach außen 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 Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl gefüllt und steht in nicht

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dargestellter Weise über einen im Grundkörper 2 ausgebildeten Kanal mit einer Hydraulikmittelquelle in Verbindung, 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 ausgebildeten 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 geschraubt werden kann. Dieser hydraulische Druck wird über den Kanal zum Ringraum 7 übertragen und bewirkt eine elastische 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 verbunden, 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 zusätzlich 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 arbeitsspindelseitigen 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 Radialkräfte, welche im Betrieb bei einer Druckbeaufschlagung

des Ringraums 7 auftreten und die beiden Bauteile 2, 5 voneinander zu trennen suchen, die Lötstellen nicht belasten.

Bei den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen sind die Formschlußverbindungen am werkzeugseitigen Ende des Dehnspannfutters 1 in übereinstimmender Weise durch eine am Grundkörper 2 vorgesehene Ringnut 9 rechteckigen Querschnitts, die mit einem korrespondierenden 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 dargestellten Ausführungsform durch eine am Grundkörper 2 vorgesehene Ringnut 12 mit rechteckigem Querschnitt und einen entsprechenden Ringsteg 11 an der Dehnbüchse gebildet, während bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform die grundkorperseitige Ringnut 12 und der damit in Eingriff 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.

Claims

1. Dehnspannwerkzeug mit einem an einer Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Grundkörper (2) und einer Dehnbüchse (5), die unter Bildung eines geschlossenen Ringraums (7) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist oder diesen umgibt und zumindest an ihren axialen Endbereichen mit dem Grundkörper (2) verlötet ist, wobei der Ringraum (7) unter elastischer Verformung der Dehnbüchse (5) mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbar ist, um eine Spannwirkung zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbüchse (5) und der Grundkörper (2) zumindest an ihrem arbeitsspindelfernen Verbindungsbereich einen die Bauteile (2, 5) in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden.

2. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbüchse (5) und der Grundkörper (2) an ihrem arbeitsspindelnahen Verbindungsbereich einen die Bauteile (2, 5) in radialer Richtung aneinander fixierenden Formschluß bilden.

3. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den zueinander weisenden Stirnflächen von Grundkörper (2) und Dehnbüchse (5) zusammenwirkende Eingriffsmittel, die als Nut/Vorsprung- Verbindungen ausgebildet sind, vorgesehen sind.

4. Dehnspannwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der werkzeugseitigen Stirnfläche des Grundkörpers (2) eine Ringnut (9) und an der Dehnbüchse (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 arbeitsspindelnahen Verbindungsbereich durch eine am Grundkörper (2) vorgesehene Ringnut (12) und einen in die Ringnut (12) formschlüssig eingreifenden Steg, insbesondere 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.