DE4331453A1 - Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für drehende Werkzeuge mit einem mehr­ teiligen Gehäuse, dessen Vorderteil eine Kopfhülse bildet, in der Spannbacken in Kontakt mit einer konischen Innenfläche der Kopfhülse beweglich gelagert und mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind, wobei die Kopfhülse eine rotati­ onssymmetrische Grundform mit einer koaxialen Bohrung sowie einer wenigstens in einem radialen Teilbereich glatten oder gestuften konischen äußeren Stirnfläche aufweist.

Ein solches Spannfutter ist aus der EP-B-0054774 bekannt. Es dient zum Ein­ spannen von Werkzeugen, wie Bohrern, Fräsern und dergleichen. Mit einem ein­ gespannten Werkzeug normaler Bauart kann nur ein Arbeitsvorgang durchge­ führt werden. Zwar gibt es Sonderwerkzeuge, mit denen mehrere unterschiedli­ che Bearbeitungen gleichzeitig oder nacheinander an einem Werkstück vorge­ nommen werden können, beispielsweise das Bohren einer Stufenbohrung oder das Bohren mit anschließendem Fasen des Bohrungsrandes, jedoch ist die Her­ stellung solcher Werkzeuge teuer und es handelt sich in der Regel um Sonderan­ fertigungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß außer dem zentralen Hauptwerkzeug noch mindestens ein weiteres Werkzeug befestigt werden kann, um mindestens zwei Bearbeitungs­ vorgänge gleichzeitig oder nacheinander ausführen zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Kopfhülse mindestens eine stirnseitige, zur Stirnfläche hin offene Ausnehmung vorgesehen ist, in der eine Führung für einen Schieber ausgebildet ist, daß die Führung in der koaxialen Bohrung mündet und sich wenigstens angenähert bis an den Außenumfang der Kopfhülse erstreckt und parallel zu einer Axialebene der Kopfhülse verläuft und daß der Schieber an seinem radial innenliegenden Ende ein Bearbeitungselement trägt, dessen Arbeitszone in der genannten Axialebene liegt.

Vorzugsweise besteht das Bearbeitungselement aus einer Schneidplatte und de­ ren Schneidkante liegt dann in der genannten Axialebene. Wenn also mit dem im Spannfutter zentral eingespannten Bohrer im Werkstück eine Bohrung einge­ bracht wird, ermöglicht das mindestens eine weitere Bearbeitungselement am Schieber einen weiteren Arbeitsvorgang, der eine der folgenden Anwendungs­ möglichkeiten umfaßt: Fasen, Entgraten, Planen, Axialeinstechen, Profilieren, Aufrauhen, Bürsten etc.

Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, die Kopfhülse mit zwei oder auch mehr umfangsversetzten Ausnehmungen gleicher Gestalt auszustatten und es ver­ steht sich, daß die Ausnehmungen dann gleiche Umfangsabstände aufweisen, so daß für einen Massenausgleich gesorgt ist. Alle Ausnehmungen haben dann die genannten Schieberführungen und die Schieber können unabhängig vonein­ ander in unterschiedlichen Radialabständen von der Spannfutterachse festgelegt werden und durchaus auch unterschiedliche Werkzeuge für unterschiedliche Be­ arbeitungen tragen. Gemäß einer Weiterbildung ist in wenigstens einer der Aus­ nehmungen ein Blindeinsatz herausnehmbar befestigt, der die Ausnehmung mindestens zum größten Teil ausfüllt. Wird also in einem Anwendungsfall neben dem Hauptwerkzeug nur ein Hilfswerkzeug benötigt, so können im Fall eines Spannfutters mit zwei Stirnflächenausnehmungen in der einen ein Schieber mit Schneidplatte und in der anderen ein Blindeinsatz befestigt werden. Der Blind­ einsatz sorgt für einen Massenausgleich, was bei hohen Drehzahlen des Spannfutters von Bedeutung ist. Dank der zusätzlichen Ausnehmungen in der Stirnfläche des Spannfutters wird dieses zu einem Universalspannfutter, das z. B. mit Blindeinsätzen in beiden oder in allen Ausnehmungen ein herkömmli­ ches Spannfutter, z. B. Bohrfutter ersetzt. Die Ausnehmungen sind dann vor­ zugsweise stirnflächenbündig geschlossen. Das Spannfutter läßt sich aber sehr schnell in ein Mehrfachwerkzeug umrüsten, in dem der Blindeinsatz herausge­ nommen und durch einen Schieber mit Schneidplatte ersetzt wird.

Die Ausnehmungen sind vorzugsweise nicht mit ihrer Mitte radial angeordnet, vielmehr liegt die Mitte der Ausnehmung bzw. des Schiebers zur Axialebene versetzt. Dies ermöglicht, die Schneidplatte am Schieber seitlich anzuordnen, so daß die Schneidkante der Schneidplatte mindestens angenähert in der ge­ nannten Axialebene liegt. Damit wird es möglich, auch Bearbeitungen auf sehr kleinem Durchmesser durchzuführen.

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung einer Stützfläche in der Führung, an der sich der Schieber mit einer Gegenfläche abstützen kann, wobei die Schneid­ platte an der dieser Gegenfläche des Schiebers gegenüberliegenden Schiebersei­ tenfläche befestigt wird. Die beim Schneiden auftretenden Reaktionskräfte werden dann in Umfangsrichtung von der Schneidplatte auf den Schieber und von diesem auf die Stützfläche der Kopfhülse übertragen. Die Anordnung der Ausnehmung oder der Ausnehmungen ist also vorzugsweise so getroffen, daß - bezogen auf eine imaginäre, die Kopfhülse in zwei Hälften unterteilende Axiale­ bene - jede Ausnehmung bzw. jede der beiden Ausnehmungen wenigstens zum größten Teil in einer der Kopfhülsenhälften liegt.

Die Führung hat gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung eine ebene Bodenflä­ che, die mit der Achse der Kopfhülse einen Winkel wenigstens angenähert gleich dem der konischen Stirnfläche bildet. Dank dieses Merkmals muß die Stirnwand der Kopfhülse nicht zu dick werden und die Anlagefläche des Schie­ bers an der Stützfläche der Kopfhülse wird vergrößert. Auch wird der tatsächli­ che Schiebeweg des Schiebers bezogen auf eine bestimmte radiale Zustellung vergrößert, was der Einstellgenauigkeit zugute kommt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht noch darin, daß der Schieber eine sich in Schieberichtung erstreckende Längsverzahnung aufweist und in der Kopfhülse ein Sackloch zum Führen eines drehbaren Antriebsmittels vorgesehen ist, wel­ ches eine Umfangsverzahnung aufweist, die in die Längsverzahnung des Schie­ bers antriebsmäßig eingreift. Dieses Antriebsmittel kann aus einem drehbar ge­ lagerten Zahnritzel bestehen, das mit einem zentral einsetzbaren Werkzeug ge­ dreht werden kann, um den Schieber in Längsrichtung zu justieren. Eine beson­ ders einfache Alternative besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung darin, daß das Antriebsmittel als Handwerkzeug in Form eines Schraubendre­ hers ausgebildet ist. Dieser Schraubendreher ist mit der Umfangsverzahnung versehen, so daß er lediglich in das Sackloch eingesteckt werden muß, um mit der Zahnstangenausbildung des Schiebers in Antriebseingriff zu treten.

Der Querschnitt des Schiebers ist vorzugsweise L-förmig, wobei der Schieber mit einem schmalen Steg in eine hinterschnittene Nut in der Stützfläche der Kopfhülse eingreift. Damit ist der Schieber gegen axiales Abheben gesichert. Dieser Steg kann die genannte Längsverzahnung aufweisen oder der Schieber wird mit einem umgekehrten T-Querschnitt ausgebildet, so daß der von der Stützfläche der Kopfhülse abliegende Steg die Längsverzahnung trägt. Gemäß einer Abwandlung verläuft die Stützfläche der Führung spitzwinklig zur Boden­ fläche. Sie kann dann als ebene hinterschnittene Seitenfläche ausgebildet sein. Der Schieber ist dann mit einer komplementären Keilfläche ausgestattet, so daß auch diese Ausbildung den Schieber gegen axiales Abheben sichert. Bei einer Führung mit symmetrischem Querschnitt würde die Führung dann schwalben­ schwanzförmig gestaltet sein.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, sei diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Kopfhülse mit gestrichelt dargestelltem Gehäusehinterteil,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Kopfhülse gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Kopfhülse längs der Linie A-C der Fig. 1,

Fig. 4 eine Stirnansicht ähnlich Fig. 2, jedoch nach Wegnahme der Zusatz­ werkzeuge mit ihren Schiebern und Schließen der Ausnehmungen durch Blind­ stücke,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie B-C bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4,

Fig. 6 die Ansicht eines Spannfutters, dessen Kopfhülse zwei Schieber auf­ weist, die mittels Zahnstangenantrieben betätigbar sind,

Fig. 7 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 3, jedoch durch die Ausführungsform der Kopfhülse nach Fig. 6, und

Fig. 8 eine Ansicht des bei der Ausführung gemäß Fig. 6 verwendeten Schie­ bers.

Das Spannfutter gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse 10 auf, das zweiteilig aus­ gebildet ist und auf dessen schaftartigen Hinterteil 12 eine Kopfhülse 14 aufge­ schraubt und am Gehäuseteil 12 mittels einer Radialschraube 16 gegen Relativ­ drehung gesichert ist. Die Kopfhülse 14 hat einen Innenkonus 18, an dem Spannbacken 20 abgestützt sind. An den Innenkonus 20 schließt sich eine zy­ lindrische Bohrung 22 an, die kopfseitig offen ist. Die konische Stirnfläche der Kopfhülse 14 ist mit 24 bezeichnet.

In der Stirnfläche 24 befinden sich zwei umfangsversetzte Ausnehmungen 26, in welcher je eine Führung 28 für einen Schieber 30 ausgebildet ist. Parallel zu einer Axialebene 32 der Kopfhülse 14 liegt eine Stützfläche 34, die im Ausfüh­ rungsbeispiel die Stirnfläche 24 rechtwinklig schneidet. An dieser Stützfläche 34 stützt sich der Schieber 30 mit einer ebenen Gegenfläche 36 ab. Der Schie­ ber 30 hat eine ebene Bodenfläche 38, die den ebenfalls eben ausgebildeten Boden 40 der Ausnehmung 26 kontaktiert. Dieser Boden 40 liegt in einer Schrägebene, die von der Axialebene 32 der Kopfhülse 14 rechtwinklig durchsetzt wird. Die Schrägebene des Bodens 40 bildet mit der Achse der Kopfhülse 14 denselben Winkel wie die Stirnfläche 24.

Der Schieber 30 hat bodenseitig einen vorspringenden Steg 42, der in eine an die Bodenfläche 40 der Ausnehmung 26 anschließende Nut 44 der Führung 28 eingreift. Der Steg 44 erstreckt sich über die ganze Länge des Schiebers 30 und die Nut 44 reicht ihrerseits über die Länge der Führung 28. Die Führung 28 ist stirnseitig offen und erstreckt sich über die Mantellinienlänge der Stirnfläche 24, so daß der Schieber 30 längs der Führung 28 in die Bohrung 22 eingefahren werden kann und auch über den Außenumfang der Kopfhülse 14 herausragen kann.

Der Schieber 30 hat ein sich in seiner Längsrichtung erstreckendes Langloch 46 und eine Befestigungsschraube 48 ist in ein Gewindeloch 50 der Kopfhülse 14 eingeschraubt. Die Achse der Befestigungsschraube 48 erstreckt sich tangential zu dem auf die Achse der Kopfhülse 14 bezogenen imaginären Durchmesser. Die Achse der Gewindebohrung 50 für die Befestigungsschraube 48 verläuft rechtwinklig zur Stützfläche 34 der Führung 28. Nach Lösen der Befestigungs­ schraube 48 läßt sich der Schieber 30 auf einen gewünschten Achsabstand einstellen und dann durch Festziehen der Schraube 48 sichern. Das Langloch 46 begrenzt die Schiebebewegung des Schiebers 30. Der Schiebeweg läßt sich vergrößern, indem zwei Gewindelöcher 50 in gleichem Abstand vom Boden 40 der Ausnehmung 26 zum wahlweisen Eingriff der Schraube 48 vorgesehen werden.

Am radial innenliegenden Ende des Schiebers 30 ist eine Schneidplatte 52 in ei­ ner Aussparung 54 formschlüssig aufgenommen, welche an der der Gegenflä­ che 36 des Schiebers 30 gegenüberliegenden Seitenfläche ausgebildet ist. Die Schneidkante 56 der Schneidplatte 52 liegt exakt in der Axialebene 32, so daß mit den Schneidplatten 52 auch auf sehr kleinem Radius gearbeitet werden kann. Die Aussparung 54 im Schieber 30 hat dieselbe Tiefe wie die Schneid­ platte 52, so daß diese mit der der Gegenfläche 36 des Schiebers 30 gegen­ überliegenden Seitenfläche bündig abschließt, die ihrerseits also ebenfalls in der Axialebene 32 liegt. Die Schneidplatte 52 ist mittels einer Schraube 58 in der Aussparung 54 des Schiebers 30 gesichert.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, liegen die beiden Schieber 30 exakt in einem Um­ fangsabstand von 180° und bezogen auf die Axialebene 32 befindet sich jeder Schieber in einer der beiden durch diese Axialebene 32 getrennten imaginären Hälfte der Kopfhülse 14.

Die beiden Ausnehmungen 26 mit ihren Führungen 28 und den Schiebern 30 sind in ihrer Gestalt gleich, jedoch können die Schneidplatten 52 durchaus un­ terschiedlich sein und die Schieber 30 können auch im Betrieb auf unterschiedl­ iche Längspositionen einjustiert sein, um an dem Werkstück unterschiedliche Bearbeitungen zu bewirken.

Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen einen Blindeinsatz 58, der bei fehlen­ dem Schieber 30 die Ausnehmung 26 stirnflächenbündig schließt. Der Blindein­ satz 58 hat eine mit der Gewindebohrung 50 ausgefluchtete Bohrung, so daß er mit einer Schraube 60 an der Kopfhülse 14 befestigt werden kann.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 6-8 ist die Stützfläche 34′ der Führung abweichend von der Stützfläche 34 gemäß Fig. 1-5 nicht abge­ winkelt, sondern verläuft in einer Ebene und zwar unter einem spitzen Winkel zur Stirnfläche 24. Die Gegenfläche 36′ des Schiebers 30 ist komplementär ausgebildet. Die Führung 28′ bildet also die Hälfte einer Schwalbenschwanzfüh­ rung. Längs der zwischen Gegenfläche 34′ und Bodenfläche 38′ verlaufenden Kante weist der Schieber 30 eine zahnstangenartige Verzahnung 62 auf. Die Kopfhülse 14 hat ein rechtwinklig zur Stirnfläche 24 eingebrachtes Sackloch 64, in das die Verzahnung 62 des Schiebers 30 eingreift. In das Sackloch 64 kann das längs-genutete Vorderende eines Werkzeugs 66 eingesetzt werden. Durch Drehen des Werkzeugs 66 wird dann durch den Kupplungseingriff der Schieber 30 in seiner Führung 28′ verschoben. In der gewünschten Schiebestel­ lung wird der Schieber 30 dann mittels einer Klemmplatte 68 gegen die Führung 28′ mittels einer Madenschraube 70 festgespannt, die mit gegenläufigen Gewindeabschnitten ausgestattet ist.

Claims (17)

1. Spannfutter für drehende Werkzeuge mit einem mehr­ teiligen Gehäuse, dessen Vorderteil eine Kopfhülse bildet, in der Spannbacken in Kontakt mit einer konischen Innenfläche der Kopfhülse beweglich gelagert und mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind, wobei die Kopfhülse eine rotationssymmetrische Grundform mit einer koaxialen Bohrung sowie einer wenigstens in einem radialen Teilbereich glatten oder gestuften konischen äuße­ ren Stirnfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kopfhülse (14) mindestens eine stirnseitige, zur Stirnfläche (24) hin offene Ausnehmung (26) vorgesehen ist, in der eine Führung (28) für einen Schieber (30) ausgebildet ist, daß die Führung (28) in der koaxialen Bohrung (22) der Kopfhülse (14) mündet und sich wenigstens angenähert bis an deren Außenumfang erstreckt und parallel zu einer Axialebene (32) der Kopfhülse (14) verläuft und daß der Schieber (30) an seinem radial innenliegenden Ende ein Bearbeitungselement (Schneidplatte 52) trägt, dessen Arbeitszone (Schneidkante 56) wenigstens angenähert in der genannten Axialebene (32) liegt.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (28, 28′) eine zur genannten Axialebene (32) parallel (28) oder winklig (28′) verlaufende Stützfläche (34, 34′) aufweist, an der sich der Schieber (30) über mindestens den größten Teil seiner in Schieberichtung gemessenen Länge mit ei­ ner Gegenfläche (36, 36′) abstützt.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) einen von seiner Gegenfläche (36) vorspringenden, sich in Schieberichtung erstreckenden Steg (42) aufweist, der in eine, in der Stützfläche (34) der Führung (28) hinterschnittene Nut (44) eingreift.

4. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (34) der Führung (28) als Keilfläche ausgebil­ det ist, die am Außenumfang der Kopfhülse (14) von der genann­ ten Axialebene (32) einen kleineren Abstand hat, als am Boden (40) der Führung (28).

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) ein sich in Schieberichtung erstreckendes Langloch (46) und die Kopfhülse (14) im Bereich der Führung (28) ein Gewindeloch (50) aufweist und daß eine das Langloch (46) durchsetzende und in das Gewindeloch (50) eingrei­ fende Befestigungsschraube (48) den Schieber in der Führung (28) lösbar festspannt.

6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Befestigungsschraube (48) im wesentlichen tangential zu einem Umfangskreis mit der Achse der Kopfhülse (14) als Mittelpunkt verläuft und daß die Befestigungsschraube (48) den Schieber (30) mit seiner Gegenfläche (36) gegen die Stützfläche (34) der Führung (28) spannt.

7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (28) eine ebene Bodenfläche (40) aufweist, die mit der Achse der Kopfhülse (14) einen Winkel wenigstens angenähert gleich dem der konischen Stirnfläche (24) bildet.

8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (40) der Ausnehmung (26) eben ausgebildet ist und wenigstens angenähert rechtwinklig zur genannten Axialebene (32) nach außen bis zur konischen Stirnflä­ che (24) verläuft.

9. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-5 und 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Befestigungsschraube rechtwinklig zur Bodenfläche der Ausnehmung verläuft und das Langloch in einer Bodenwand des Schiebers (30) ausgebildet ist.

10. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung von zwei parallelen Seiten­ flächen gebildet ist, deren eine wenigstens angenähert in der ge­ nannten Axialebene 32 verläuft und die Schneidplatte (52) seiten­ flächenbündig in einer seitlichen Aussparung (54) des Schiebers (30) formschlüssig gehaltert ist.

11. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) eine sich in Schieberich­ tung erstreckende Längsverzahnung (62) aufweist und in der Kopfhülse (14) ein Sackloch (64) zum Führen eines drehbaren Antriebsmittels (66) vorgesehen ist, welches am Umfang eine Verzahnung aufweist, die mit der Längsverzahnung (62) des Schiebers (30) antriebsmäßig gekuppelt oder kuppelbar ist.

12. Spannfutter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Antriebsmittel nach Art eines in das Sackloch (64) einsetzbaren Schraubendrehers (66) ausgebildet ist.

13. Spannfutter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Achse des Sackloches (64) rechtwinklig zur ebenen Bodenfläche (40) der Ausnehmung (26) oder zur Stirnflä­ che (24) angeordnet ist.

14. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (30) einen T-förmigen oder schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist.

15. Spannfutter nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsverzahnung (62) des Schiebers (30) an einem bodenseitigen Längssteg (42) oder einer Längskante des Schiebers (30) ausgebildet ist.

16. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfhülse (14) zwei um 180° umfangs­ versetzte Ausnehmungen (26) gleicher Gestalt aufweist.

17. Spannfutter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß in wenigstens einer der Ausnehmungen (26) ein Blindein­ satz (58) herausnehmbar befestigt ist, der die Ausnehmung (26) mindestens zum größten Teil ausfüllt.