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Spannvorrichtung für ein Tiefbohrwerkzeug
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oder dergleichen Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für
eiil Tie bohrwerkzeug oder dgl. Bohrwerkzeug, das einen Schalt m@ einem Kanal zur
Zuführung von Kühlflüssigkeit zum I,ohrkopf und eine in Längsrichtung des Schafts
verlaufende,
im Bohrbereich zur Späneabfuhr dienende Eindellung
aufweist, mit einer den Schaft umgebenden Flüssigkeitsdichtung, deren Form an den
Schaft angepaßt ist.
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Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-PS 26*20
430 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird der Schaft in einer Spannhülse,
in der die plattenförmige Flüssigkeitsdichtung angeordnet ist, mittels eines Klemmstücks
festgeklemmt. Das Klemmstück selbst wird durch eine Klemmschraube gegen den Schaft
gedrückt, die in der Werkzeugspindel der Bohrmaschine schraubbar geführt ist. Um
den Austritt von Kühlflüssigkeit, die unter Druck vom Inneren der Werkzeugmaschine
her dem Kanal des Schafts zugeführt wird, zu verhindern, ist außerdem noch,was der
genannten Druckschrift nicht ohne weiteres zu entnehmen ist, ein 0-Ring erforderlich,
der die Abdichtung zwischen der Spannhülse und der benachbarten Wand der Werkzeugspindel
bewirkt.
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Dieser 0-Ring erschwert den Werkzeugwechsel wegen der zur rillung
der Dichtfunktion notwendigen Vorspannung. Der Spannvorgang ist bei der bekannten
Spannvorrichtung umständlich.
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Es sind auch derartige Bohrwerkzeuge bekannt, die mit einer Spannhülse
verlötet sind. Hier ist der Spannvorgang zwar einfacher, es sind hier jedoch die
Kosten des Bohrwerkzeugs verhältnismäßig hoch, weil die Spannhülse, unter Umständen
u:iflimen mit dem Schaft, nach dem Verbrauch des Schneidteils les doilrers nur unter
erheblichem Aufwand wieder verwendet .4erin klrln.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach zu handhabende
Spannvorrichtung für die eingangs genannter Bohrwerkzeuge zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch geljst, daß die Flüssigkeitsdichtung
eine Lippendichtung ist, die i Querschnitt etwa V-förmig ist, wobei die Oeffnung
des "\" Je Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit entgegengerichtet ist daß die Lippendichtung
mit ihrem äußeren Umfang an der Innenwand eines Rohrabschnitts der Spannvorrichtung
anliegt und daß am Rohrabschnitt eine Vorrichtung zum Spannen des Bohrwerkzeugs
vorgesehen ist. -Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß lediglich ein einziges
Dichtelement benötigt wird. Die Lippendichtung bewirkt eine unmittelbare Abdichtung
zwischen der Außenaeit des Schafts und der Innenwand des die Vorrichtung zum Ö1pannen
aufnehmenden Rohrabschnitts. Weiter ist von Vorteil, da die Lippendichtung dann,
wenn sie unter dem Druck der Withlflüssigkeit steht, mit ihren an dem Rohrabschnitt
und dem Schaft anliegenden Lippen fest gegen diese genannten Teile gepreßt wird,
so daß eine sehr wirkungsvolle Abdichtung erzielt wird. Wenn dagegen kein Kühlmittel
zugeführt wird, beispielsweise beim Werkzeugwechsel, liegt die Lippendichtung an
den genannten Teilen nur lose an, so daß beim Xustausch des werkzeugs, also beim
erasziehen und beim iineinschieben, keine großen Reibungskräfte zu überwinden sind,
wie die beispielsweise beim Voriandensein eine:.
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0-Rings der Fall wäre.
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Die Vorrichtung zum Spannen kann zum Spannen der bekannten Spannhülse
vorgesehen sein. Dabei ragt jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik der Schaft
über das hintere Ende der Spannhülse hinaus. Beim Vorhandensein einer Spannhülse
hat die Erfindung den Vorteil, daß der Schaft in der Spannhülse nicht flüssigkeitsdicht
befestigt, z.B. eingelötet, sein muß.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum Spannen
jedoch ein Spannfutter mit mehreren radial beweglichen Spannbacken zum Spannen des
Schafts. Der Vorteil liegt darin, daß das Spannfutter ohne Schwierigkeiten den Schaft
(also ohne Spannhülse) spannen kann, dessen Zylinderfläche einen größeren Umfangswinkel
als 130° aufweist; der Schaft kann dabei auch an der Einspannstelle die Eindellung
aufweisen. Weiter ist von Vorteil, daß durch das Spannfutter das Bohrwerkzeug exakt
zentrisch gespannt wird, wogegen dann, wenn eine einseitig wirkende Klemmschraube,
wie bei der o.g. Druckschrift, vorgesehen ist, die Gefahr besteht, daß das Bohrwerkzeug
außermittig gespannt wird.
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Bei dem Rohrabschnitt, der das Spannfutter aufnimmt, kann es sich
um die Spindel einer Werkzeugmaschine handeln, es kann der Rohrabschnitt aber auch
der Teil eines Adapters sein, der seinerseits an der Spindel einer Werkzeugsmaschine
befestigt wird.
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Bei der Lippendichtung ist vor allem wichtig, daß die Druckseite der
Lippendichtung, also die der Strömung der Kühlflüssigkeit zugewandte Seite, im Querschnitt
V-ffirmig ausgespart ist. Die drucklose Seite der Lippendichtung kann dagegen plan
sein.
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Insbesondere dann, wenn die Lippendichtung auf ihrer druc] losen
Seite nicht plan ist, sondern ebenfalls V-ftSrmig au gebildet ist, ist es von Vorteil,
wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Stützring an der drucklose Seite
der Lippendichtung vorgesehen ist, dessen der Lippe dichtung zugewandte Stützfläche
der Gestalt der ihm Ienac.
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barten Fläche der Lippendichtung angepaßt ist.
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Weitere in den Unteransprüchen beschriebene Merkmale beziehen sich
auf Maßnahmen, um die Drehstellung der Lippendichtung bzw. des Stützrings relativ
zum Spannfutter zu sichern.
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Diese Maßnahmen sind vorteilhaft, weil dadurch dann, wenn sich die
Eindellung bis zum hinteren Ende des Schafts erstreckt, beim Werkzeugwechsel sichergestellt
werden kann, daß der Schaft in einer derartigen Drehstellung in die Spannvorrichtung
eingeschoben wird, daß er die Lippendichtung nicht beschädigt. Es ist denkbar, auf
der Außenseite des Spannfutters durch eine optisch erkennbare Marke die Drehstellung
der Lippendichtung anzuzeigen, so daß der Arbeiter unter Beachtung dieser Marke
das Werkzeug in der richtigen Drehstellung einschieben kann. Vorzugsweise ist jedoch
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Schablone vorgesehen, um dafür zu
sorgen, daß der Schaft des Werkzeugs nur in einer derartigen Drehstellung eingeschoben
werden kann, daß die Eindellung des Schafts mit dem entsprechenden, radial nach.
innen vorspringenden Teil der Lippendichtung fluchte und somit keine Beschädigungsgefahr
für die Dichtung besteht. Diese Schablone kann außen am Bohrfutter angeordnet sein
und beispielsweise durch ein Blech oder ein anderes plattenartiges Teil gebildet
sein, sie kann aber auch im Inneren des Bohrfutters angeordnet sein.
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weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche
Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln
für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der
Erfin-Jung verwirklicht sein.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt, teilweise in Ansicht, durch
den Endbereich einer Werkzcugmaschinenspindel mit einem Ausfjhrungsbei spiel einer
Spannvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie 11-11 in Fig. 1, Fig.
3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt,
teilweise abgebrochen, parallel zur Zeichenebene der Fig. 2 durct die Spannzange,
und Fig. 5 einen der Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch eine Spannzange mit einem
abgewandelten Einsatzteil.
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Die Spannvorrichtung 1 weist ein Rohrstück 2 auf, das der Endteil
der Werkzeugspindel einer Tiefbohrmaschine ist.
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Das Rohrstiick 2 weist an seinem Ende eine von außen nach.
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innen sich verjiingende Kegelbohrung 4 auf, in die ein Spannfutter
6 mit einer Mehrzahl von Segmenten 8, die durch nicht eigens dargestellte elastische
Zwischenst@cke miteinander verbunden sind, eingesetzt ist. Die spannsange
weist
eine zur Kegelbohrung 4 passende Kegelfläche 10 auf.
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Eine auf einem Außengewinde 12 des Rohrstücks 2 schraubbar gefiihrte
Überwurfmutter 14 stützt sich mit einer Schulter 16 an einer Schrägfläche 18 des
Spannfutters 6 ab und driickt beim Anziehen das Spannfutter 6 in die Kegelbohrung
4, wodurch die einzelnen Segmente 8 radial nach innen bewegt werden und hierdurch
die Spannbewegung ausführen.
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In axialer Verlängerung der Kegelbohrung 4 weist das Rohrstück 2 eine
zylindrische Bohrung 20 auf, und am Ende der Bohrung 20 schließt sich eine sich
verengende Schrägfläche 22 an, von wo aus das Rohrstück 2 einen gegeniiber der Bohrung
20 verringerten Durchmesser im Bereich seiner Innenfläche 24 hat. Die Schrägfläche
22 dient als Anschlag, der verhindern soll, daß eine in die Bohrung 20 eingesetzte
Lippendichtung 30 zu weit ins Innere des Rohrstücks 2 geraten kann. Die Lippendichtung
30 weist auf ihrer in den Fig. 1 und 3 ins Innere des Rohrstücks 2 weisenden Seite,
von wo her Kühlfliissigkeit zugeführt wird, also auf ihrer Druckseite, im Querschnitt
im wesentlichen die Form einer V-förmigen Aussparung auf, und auch auf der drucklosen
Seite ist die Lippendichtung 30 etwa V-förmig, so daß in grober Annäherung die Wandstärke
der Lippendichtung 30, in Längsrichtung des Rohrstiicks 2 betrachtet, mit einer
nachfolgend beschriebenen Ausnahme überall gleich ist.
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An ihrer drucklosen Seite ist die Lippendichtung 30 von einem Stützring
34 unterstiitzt, der sich mit einer Planfläche 36 an der ihm zugewandten planen
Fläche 38 des Spannfutters 6 abstijtzt. Die der Lippendichtung 30 zugewandte
Fläche
40 des Stiitzringes 34 ist der ihm zugewandten Fläche der Lippendichtung 30 genau
angepaßt.
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An einer Stelle weist die Lippendichtung 30 auf ihrer drucklosen Seite
einen zapfenartigen Vorsprung 42 auf, der in eine zugehörige Aussparung 44 des Stütznngs
34 eingreift.
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Hierdurch sind die Lippendichtung 30 und der Stützring 34 miteinander
drehfest verbunden. Der Stiitzring 34 weist auf seiner dem Spannfutter 6 zugewandten
Seite eine Bohrung 46 auf, und in einem der Segmente der Spannzange 6 ist eine entsprechende
Bohrung 48 vorgesehen, und in die beiden miteinander fluchtenden Bohrungen ist ein
Stift 50 eingesetzt, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen dem stützring 34
und der Spannzange 6 geschaffen wird.
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In der Spannzange 6 ist ein Tiefbohrwerkzeug eing;espaint, von dem
in den Fig. lediglich der Schaft 52 dargestellt ist Dieser Schaft ist nicht vollkommen
kreiszylindrisch, sonder: weist, ausgehend von einer Kreiszylinderform, eine l.indellung
54 auf, die vom Zentrum des kreiszylindrischen Bereichs 56 des Schafts 52 aus gesehen,
einen Winkelbereich von etwa 1260 einnimmt. Die Form dieser Eindellung, die konkav
gerundet ist, ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Die Eindellung dient in dem Bereich des Bohrers, der sich im Bohrloch
eines zu bearbeitenden Werkstücks befindet, zur Späneabfuhr. Ein Kanal 57 im Schaft
52 führt Rühlflüssigkeit zur Bohrstelle.
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Die Lippendichtung 30 ist in ihrer Form de Außenquerschni des Schafts
52 angepaß. Demzufo]ge weist der etwt V-förmi Querschnitt, den die Lippendichtung
30 langes des UmS
cls zylindrischen Teils 56 des Schafts 52 hat,
einen in radialer Richtung breiteren Bereich 60 auf, der einen ausgeprägten relativ
flachen Boden 62 hat.
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Im Bereich der Eindellung 54 ist die Lippendichtung 30 nicht vom Stiitzring
34 unterstützt. Falls gewiinscht, kann jedoch der Stützring 34 so ausgebildet werden,
daß er mehr oder weniger weit in den Bereich der Eindellung hineinragt und auch
in diesem Bereich die Lippendichtung 30 abstützt.
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Der Schaft 52 ist so in die Spannzange 6 eingeschoben, daß seine Eindellung
54 t;enaU mit dem in radialer Richtung verbreiterten Bereich 60 der Lippendichtung
30 jibereinstimmt.
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Um sicherzustellen, daß der Schaft 52 nur in dieser Orientierung relativ
zur Lippendichtung 30 in die Spannzange 6 eingeschoben werden kann, ist in der Spannzange
6 ein Einsatzteil 70 angeordnet, das als Schablone oder Eihrung dient, die sicherstellt,
daß der Schaft 52 nur in einer genau definierten Drehlage befindlich in Kontakt
mit der Lippendichtung 30 kommen kann. Dieses Einsatzteil ?O, das in Fig. 4 im Querschnitt
gezeigt ist, weist zwei radial nach außen gerichtete Vorsprjinge 72 auf, die in
Zwischenräume zwischen Segmenten 3 der Spannzange 6 eingreifen. Damit das Einsatzstück
seine Lampe nicht insert, sind die Vorspriingle 72 in Zwischenrhume 74 zwischen
den Segmenten 8 eingeRlebt. Das Material, aus dem das Einsatzteil 70 hergestellt
ist, ist gummiclastisch, so daß der Spannvorgang, bei dem sich die Breite der Zwischenräume
74 ändert, nicht behindert wird.
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Das Einsatzteil 70 gemäß Fig. 4 ist lediglich mit zwei Kanten 76 in
Beriihrung mit den zwei benachbarten Kantn des Schafts 52. Zwischen den beiden Kanten
?6 verb läuft eine Verbindungsebene 78.
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Demgegenüber ist das in Fig. 5 gezeigte Einsatzteil 9( in großflächiger
Beriihrung mit der Wandung der Eindellunx 54.
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Im übrigen bestehen keine Abweichilngen zum Einsatzteil 70.
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Die Einsatzteile 70 und 80 sorgen lediglich dafiir, daß der Schaft
52 in der richtigen Orientierung in die Spann zange eingeschoben wird, so daß er
in der richtigen Orientierung in Kontakt mit der Lippendichtung 30 kommt, um zu
verhindern, daß diese beschädigt wird. Das beim ßohrvorgang auf den Schaft 52 zu
übertragende Drehmoment wird dagegen nich von den Einsatzteilen 70 oder 80 aufgenommen,
sondern ausschließlich von den an der Zylinderfläche 86 des Schafts 51 angreifenden
Segmenten 8.
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Als Spannzange 6 kann eine Spannzange verwendet werden, wi sie als
Mehrbereichs-Druckspannzange der Pa. Eugen Fahrion GmbH & Co, D-7300 Esslingen
unter den Bestellnummern t'M 11 MB und FM 1149 MB für unterschiedliche Durchmesser
der Schäfte vertrieben werden. Diese bekannten Spannzangen sin.
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lediglich durch das Einsetzen des Einsatzstjicks 70 bzw. 80 abzuwandeln.
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Im Ausführungsbeispiel hat der Schaft 52 einen Durchmesser von 10
mm.