工具夹具以及用于将旋转工具夹紧在工具夹具中的方法.pdf

本发明涉及一种工具夹具(1)，其夹紧部分(5)包括同心于工具夹具(1)的旋转轴线(7)设置的夹紧装置(9)，所述夹紧装置限定容纳孔(13)，其中夹紧装置在脱开位置与夹紧位置之间可径向移动，在夹紧位置夹紧装置对刀柄(15)施加径向的压配合力，并且其中为夹紧装置(9)配置一夹紧表面(17)，其在夹紧位置面接触地紧贴刀柄(15)的外圆周表面(19)。工具夹具(1)的构成夹紧表面(17)的区域具有多个槽部分，沿旋转轴线的方向看，所述槽部分限定在它们之间相互结合成一体的、彼此保持轴向间距设置的、向旋转轴线(7)那边凸出的多个支承区域，所述支承区域的朝向旋转轴线那边的顶表面(27)构成圆柱形夹紧表面。

1.  工具夹具，其夹紧部分包括一同心于工具夹具(1d，e，f)的旋转轴线(7d，e，f)的外壳部分(9d，e，f)用以固定旋转工具的刀柄，该外壳部分(9d，e，f)固定连接于工具夹具(1d，e，f)并且确定一用于刀柄的容纳孔(13d，e，f)，其中外壳部分(9d，e，f)通过加热可移到一用于插入或取出刀柄的脱开位置并且通过冷却可移到一夹紧位置，在该夹紧位置外壳部分对刀柄施加径向压配合力；
其特征在于，外壳部分(9d，e，f)包围一同心于旋转轴线(7d，e，f)的、沿轴向支承在工具夹具上的且构成用于旋转工具的刀柄的容纳孔(13d，e，f)的径向弹性的套筒部分(31d，e，f)，该套筒部分的内圆周表面构成一夹紧表面(17d，e，f)用以将外壳部分(9d，e，f)的压配合力传给刀柄；
外壳部分(9d，e，f)具有一圆锥形内表面(29d，e，f)，并且套筒部分(31d，e，f)具有一圆锥形外表面(33d，e，f)，所述圆锥形内表面和圆锥形外表面在旋转轴线(7d，e，f)的方向上向旋转工具那边逐渐缩小，其中圆锥形内表面(29d，e，f)在夹紧位置紧贴圆锥形外表面(33d，e，f)；
并且一方面外壳部分(9e，f)在轴向远离旋转工具的一侧上具有一轴向伸出套筒部分(31e，f)的夹紧表面(17e，f)区域的、以径向间距包围工具夹具(1e，f)和/或套筒部分(31e，f)的延长部(41，41f)，所述延长部的端部区域固定连接于工具夹具(1e，f)；
和/或另一方面外壳部分(9d，e，f)由一种材料构成，该材料的热膨胀系数大于套筒部分(31d，e，f)的热膨胀系数和/或工具夹具(1d，e，f)的被外壳部分(9d，e，f)包围的区域的热膨胀系数。

2.  按照权利要求1所述的工具夹具，其特征在于，套筒部分(31d，e，f)具有至少一个沿轴向延伸的补偿缝隙。

3.  按照权利要求2所述的工具夹具，其特征在于，套筒部分(31d，e，f)具有多个沿圆周方向分布的所述补偿缝隙。

4.  按照权利要求2所述的工具夹具，其特征在于，所述至少一个补偿缝隙构成为沿轴向延伸的槽，或构成为沿轴向延伸的沿径向穿过套筒部分(31d，e，f)的开口。

5.  按照权利要求4所述的工具夹具，其特征在于，套筒部分(31d，e，f)在其内圆周表面(17d，e，f)上具有沿圆周方向切出的多个轴向延伸的槽，套筒部分(31d，e，f)在其外圆周表面(33d，e，f)上具有其它的轴向延伸的槽，这些位于外圆周表面上的槽沿圆周方向分别设置在内圆周表面上的一对槽之间。

6.  按照权利要求1所述的工具夹具，其特征在于，外壳部分(9d，e，f)焊接在工具夹具(1d，e，f)上。

7.  按照权利要求1所述的工具夹具，其特征在于，套筒部分(31f)构成为以其轴向远离旋转工具的一端与工具夹具成一体成型的套筒，或构成为固定安装的套筒(31f)。

8.  按照权利要求7所述的工具夹具，其特征在于，套筒(31f)通过焊接进行固定。

9.  用于将旋转工具夹紧在按照权利要求1至8之一项所述的工具夹具中的方法，其特征在于，为了将工具夹具转入脱开位置，加热外壳部分(9e，f)的延长部(41，41f)的区域。

10.  按照权利要求9所述的方法，其特征在于，基本上只加热外壳部分(9e，f)的延长部(41，41f)的区域。

工具夹具以及用于将旋转工具夹紧在工具夹具中的方法
本申请是申请号为200580025089.6的发明专利申请的分案申请。原申请的国际申请日为2005年6月14日，发明名称为“旋转工具的工具夹具”。
技术领域
本发明涉及一种旋转工具的工具夹具以及用于将旋转工具夹紧在工具夹具中的方法。
背景技术
在实践中为了夹紧旋转的工具，例如钻头或铣刀等利用各种各样的工具夹具，其以径向压配合固定旋转工具的刀柄的夹紧装置具有一只微小的最大位移。关系到这样的规则，即夹紧位移越小工具夹具的精密性和同心性精度越高。这样，精密弹簧卡头具有一只少数几个毫米的夹紧位移，而其它的精密夹头，例如液压胀缩夹头或具有环形封闭的夹紧装置的机构夹头，特别是收缩卡头型的工具夹具构成使得可以在工具夹具中直接夹紧具有只一唯一的刀柄公称直径的旋转工具。
利用上述的工具夹具可以达到足够高的压配合力。但已表明，激发工具的旋转的切削面的振动，其在加工的工件的截面图中留下颤振痕迹等。这限制机床的可达到的进给速度。
还已表明，旋转工具，其在无振动运动时足够牢固地安装于工具夹具中，在产生振动时在工具夹具中开始轴向移动并且在运转中可能从工具夹具中松脱。
发明内容
关于第一方面本发明的目的是提供一种工具夹具，其比现有技术更好地阻止运转过程中旋转工具的轴向移动。关于第二方面本发明的目的是，其比现有技术更好地抑制由旋转工具激发的振动。
本发明从一种工具夹具出发，其夹紧部分包括同心于工具夹具的旋转轴线设置的夹紧装置用以固定旋转工具的刀柄，其确定一刀柄的容纳孔，其中夹紧装置在一用于插入或取出刀柄的径向扩大的脱开位置与一夹紧位置之间可径向移动，在夹紧位置夹紧装置对刀柄施加径向的将刀柄在其圆柱形外圆周表面上摩擦锁合固定的压配合力，并且其中为夹紧装置配置具有圆柱形外形的夹紧表面，其在夹紧位置面接触地紧贴刀柄的外圆周表面。如开头所述，这样的工具夹具作为精密工具夹具，例如收缩卡头型式是已知的。
按照本发明的改进在于，工具夹具的构成夹紧的区域具有多个围绕旋转轴线弯曲的彼此保持轴向间距的槽部分，沿旋转轴线的方向看，所述槽部分限定在它们之间相互结合成一体的、彼此保持轴向间距设置的、向旋转轴线那边凸出的多个支承区域，所述支承区域的向旋转轴线那边的顶表面构成圆柱形夹紧表面。
各支承区域的顶表面顺应一圆柱形外形并且总尺寸确定成使可以由夹紧装置的压配合力传递运转所需要的转矩。但因为各支承区域由于各槽部分从而是轴向自由的，与传统的工具夹具的构成支承表面的区域相比在一定范围内是轴向弹性的并且可以消除和抑制工具夹具的夹紧部分相对于旋转工具的刀柄的弯曲振动。工具刀柄移出容纳孔的倾向被显著地减小。
各槽部分符合目的地通过至少一个围绕旋转轴线弯曲的螺旋槽或通过多个彼此保持轴向间距设置的围绕旋转轴线的环形槽构成。如果涉及环形槽，则产生一旋转对称的支承区域结构，其特征在于特别高的轴向固定力。借助于一条或多条轴向相互位错的环形螺旋线产生支承区域可特别简单地按照螺纹切削过程的方式来制造。如果切削两个反向的螺旋槽，则在这种情况也达到一旋转对称的支承区域结构。
上述的螺旋槽或环形槽产生成螺旋形或环形围绕旋转轴线的板条状的支承区域。但在一方案中也可以设定，工具夹具的构成夹紧表面的区域具有多个全方面彼此保持间距设置的支承区域，其形式为通过各槽部分彼此全方面分离的、但相互结合成一体的凸起，其向旋转轴线那边凸出的顶表面再次构成圆柱形夹紧表面。不同于上述的实施形式，通过各凸起可以更好地影响工具夹具的构成夹紧表面的区域的径向或轴向的弹性特性。
当各支承区域沿夹紧表面通过至少两组槽部分限定时，可以较简单地制造上述型式的凸起，其中每一组的各槽部分在夹紧表面内间隔开并排地延伸而不相交，并且不同的组的各槽部分在夹紧表面内相交以便构成各支承区域。例如第一组的各槽部分可以通过至少一个围绕旋转轴线弯曲的螺旋槽而第二组的各槽部分通过至少一个反向于第一组的至少一个螺旋槽或具有不同于每一组的至少一个螺旋槽的斜度的围绕旋转轴线弯曲的螺旋槽构成或/和通过多个围绕旋转轴线彼此保持轴向间距设置的环形槽或/和通过多个沿夹紧表面的圆周方向分布设置的轴向延伸的槽构成。借助于机床可以较简单地制造螺旋槽、环形槽或轴向槽。但在一方案中也可以设定，第一组的各槽部分通过多个围绕旋转轴线彼此保持轴向间距设置的环形槽，而第二组的各槽部分通过至少一个围绕旋转轴线弯曲的螺旋槽构成或/和通过多个沿夹紧表面的圆周方向分布设置的轴向延伸的槽构成。
朝夹紧部分的轴向纵截面看，各支承区域的顶表面与在顶表面的轴向侧面邻接的各槽侧表面一起符合目的地顺应一矩形外形成一平行四边形外形或一梯形外形。多个邻近的支承区域的至少一个槽侧表面、特别是两个槽侧表面符合目的地垂直于旋转轴线延伸；但一个或两个槽侧表面也可以具有圆锥形状。通过倾斜角的适当的选择可以改变支承区域结构的减振性能。
如果两个圆锥形的槽侧表面向旋转轴线的方向同向逐渐缩小，则形成相对于旋转轴线倾斜延伸的支承区域，它们在各槽侧表面远离旋转工具逐渐缩小时加强在工具柄上施加的用于刀柄的向外运动的压配合力。符合目的地两组各设有多个轴向邻近的支承区域，其各圆锥形槽侧表面同向逐渐缩小，同时两组中的各圆锥形槽侧表面反向逐渐缩小。在这种情况下特别好地阻止工具柄在工具夹具弯曲振动时的轴向移动。当两组的各圆锥形槽侧表面相互相向逐渐缩小时尤其如此。
相对于在各邻近的螺旋槽的槽圈之间或在各邻近的环形槽之间的顶表面的宽度的至少一个螺旋槽的宽度或每一环形槽的宽度影响在工具夹具中夹紧的工具刀柄的减振性能和惯性。优选螺旋槽或环形槽的宽度小于在其中间保留的支承区域的顶表面的宽度。槽宽度越小，为传递压配合力保留的夹紧表面越大。相反顶表面的宽度与槽侧表面的倾斜角一起影响支承区域的减振特性。也已证明，至少一个螺旋槽的径向深度或每一环形槽的深度符合目的地大于螺旋槽的宽度或环形槽的宽度，以便确保支承区域的为减振特性足够的轴向弹性。
例如通过螺旋槽、环形槽或轴向槽构成的槽部分可以向容纳孔那边是敞开的。但在一优选的实施形式中各槽部分至少在其纵向延伸长度的一部分上，但特别基本上在其全长上填满一与工具夹具的构成夹紧表面的区域的材料不同的材料。该填料可以用于不同的目的。例如该填料特别在螺旋槽或轴向槽中用于液体紧密的密封。但该填料也可充分用来改善减振或其还可以例如在一收缩卡头型的工具夹具的情况下为工具柄在收缩过程中提供热绝缘。该填料可以包括塑料或陶瓷或金属。
例如构成为螺旋槽或环形槽的各槽部分可以直接成型于工具夹具的夹紧部分的材料中。在一收缩夹头型的工具夹具的情况下它们可以直接成型于构成容纳刀柄的容纳孔的可热膨胀的外壳部分中。但也已证明符合目的是，将支承区域结构或支承元件结构成型于一可能单独的径向弹性的套筒中，其本身嵌入工具夹具的容纳孔中并且其将工具夹具的夹紧装置的径向压配合力传给工具。一这样的套筒可以用作为直径补偿套筒，借助于该套筒一仅仅确定成用于夹紧唯一的刀柄公称直径的工具夹具也可以用于其它的即使较小的刀柄直径。特别在一收缩卡头型的工具夹具的情况下一这样的套筒还可易于达到最大的夹紧位移。在一这样的实施形式中符合目的地设定，将例如构成为螺旋槽或环形槽的各槽部分设置在一径向弹性的容纳旋转工具的刀柄的套筒的构成圆柱形的夹紧表面的内圆周表面中，并且夹紧装置具有另一确定容纳孔的可在脱开位置与夹紧位置之间径向移动的夹紧表面，其中在夹紧装置的脱开位置一方面可将套筒嵌入容纳孔中或从其中取出或/和另一方面可将刀柄嵌入套筒中或从其中取出，而在夹紧位置套筒将夹紧装置的径向压配合力传给刀柄。在套筒中可以涉及一单独的可从工具夹具中取出的构件；如以下还要说明的，套筒还可以固定连接于工具夹具或在其上成一体成型。
套筒优选具有至少一轴向延伸的补偿缝隙，但优选多个这样的沿圆周方向分布的补偿缝隙，以便获得足够的径向的弹性特性并且尽可能少地减弱由夹紧装置施加的压配合力。在补偿缝隙中可以涉及各轴向延伸的槽或径向穿过套筒的轴向的开口。特别可以不仅在内圆周表面而且在外圆周表面上设置各个槽，以便通过这样形成的曲折形横截面结构达到特别好的径向的弹性特性。
精密工具夹具、特别是收缩卡头型的工具夹具的夹紧位移通常以保持窄的公差限的刀柄直径为先决条件。为了即使在应用直径补偿套筒时也可尽可能好地充分利用夹紧位移，在一优选的实施形式中设定，套筒包括相互同心设置的内套筒与外套筒，其中外套筒具有一圆锥形内表面，而内套筒具有一紧贴外套筒的圆锥形内表面的圆锥形外表面和一构成套筒的夹紧表面的圆柱形构造的内表面，其内径可通过内套筒和外套筒相互相对轴向移动来改变直到夹紧表面贴靠在刀柄上为止。一这样的套筒允许消除工具柄的外径与工具夹具的公称内径之间的直径差，以及补偿工具柄的直径公差。为此首先将两件式套筒推到工具柄上并且通过内套筒相对于外套筒的移动以一定的夹紧配合固定在工具柄上。但该夹紧力还不必具有为传递运转转矩所需要的大小，因为为此接着由工具夹具的夹紧装置经由套筒对工具柄施加必需的压配合力。在两件式套筒的情况下也可以将构成为各轴向延伸的槽或开口的补偿缝隙至少设置在内套筒上、优选还设置在外套筒上以便改善径向的弹性特性。
套筒的外圆周表面可以具有圆柱形外形。但为可以将套筒轴向确定地定位于工具夹具中，这特别在也遭受轴向热膨胀的收缩卡头型的工具夹具的情况下具有重要性，按照一优选的实施形式可以设定，将上述夹紧装置的另一夹紧表面构成为圆锥形内表面并且套筒具有一紧贴该圆锥形内表面的圆锥形外表面，其相应于圆锥形内表面向旋转轴线向旋转工具那边的方向逐渐缩小。在其夹紧表面的区域的轴向远离旋转工具的侧面上，套筒轴向支承在工具夹具上。在从脱开位置向夹紧位置过渡时夹紧装置将套筒自动轴向拉到例如工具夹具的构成为轴向挡肩的支承面。
在一收缩卡头型的工具夹具的情况下，为了构成夹紧装置，工具夹具可以具有一通过加热可转入脱开位置和通过冷却可转入夹紧位置的、构成另一夹紧表面的圆锥形内表面的外壳部分，其围绕套筒的圆锥形外表面并且在通过套筒的内圆周表面构成的夹紧表面的轴向远离旋转工具的侧面上固定连接于工具夹具。一这样的外壳部分不仅产生径向压配合力，而且在冷却时还产生轴向力，其一方面按照弹簧夹头的方式径向对套筒加载而另一方面将套筒轴向压向其支承面。借助于一这样的工具夹具可以达到高的压配合力同时精确的定位。
特别重要的是这样的实施形式，其中外壳部分在轴向远离旋转工具的一侧具有一轴向伸出构成其它的夹紧表面的区域的、以径向间距包围工具夹具和/或套筒的延长部，所述延长部的端部固定连接于工具夹具。在从脱开位置向夹紧位置的过渡处，轴向收缩的套筒部分缩短并产生永久作用到套筒上的轴向夹紧力，其抑制运转中产生的振动、特别是弯曲振动。减振动作用特别涉及套筒部分在套筒的圆锥形外圆周上的摩擦锁合和形锁合夹紧的组合。
还特别有利的是一这样的改进，其中外壳部分由一种材料构成，其热膨胀系数大于套筒或/和工具夹具的被外壳部分包围的区域的热膨胀系数。提高的套筒部分的热膨胀能力一方面加大工具夹具的夹紧位移而另一方面提高在夹紧位置为减振所需的轴向夹紧力。
为了将工具夹具转入脱开位置，可以只在套筒的区域内加热外壳部分；但也可以将其沿其全长加热，以便增大打开位移。已证明有利的是，套筒在其远离旋转工具的一端固定连接于工具夹具并且为了转入脱开位置将外壳部分基本上只在其延长部加热。传统的收缩卡头型的工具夹具通常在夹紧工具柄的夹紧表面的区域内例如感应加热。为此必须保证只加热外壳部分，但不同时加热工具柄，否则难以取出工具。反之，如果只在延伸部的区域内并从而在固定工具柄的夹紧表面轴向之外加热外壳部分，则不发生难以取出的夹紧作用。
上述型式的收缩卡头型的工具夹具，其中由一工具夹具的外壳部分经由一套筒或一具有圆锥形外表面的套筒部分通过压配合力夹紧工具柄，也具有独立的发明重要性，而不依赖于紧贴工具柄的套筒或套筒部分的圆柱形夹紧表面是否通过一螺旋槽或各环形槽分成各支承元件或支承区域。重要的首先是，外壳部分包围一同心于旋转轴线的、在工具夹具上轴向支承的、径向弹性的、构成旋转工具的刀柄的容纳孔的套筒部分，其内圆周表面构成一夹紧表面以便将外壳部分的压配合力传给刀柄并且外壳部分具有一圆锥形内表面，而套筒部分具有一圆锥形外表面，其在旋转轴线的方向上向旋转工具那边逐渐缩小，其中圆锥形内表面在夹紧位置紧贴圆锥形外表面。外壳部分在这里在轴向远离旋转工具的侧面上具有一轴向伸出套筒部分的夹紧表面的区域的、以径向间距围绕工具夹具或/和套筒部分的延长部，所述延长部的端部区域固定连接于工具夹具。可选择地或还可以附加地设定，外壳部分由一种材料构成，其热膨胀系数大于套筒部分和/或工具夹具的由外壳部分包围的区域的热膨胀系数。在该工具夹具中如上所述优选也只加热外壳部分的延长部的区域，以便拆卸工具夹具。
附图说明
以下借助附图更详细地说明本发明的各实施例。其中：
图1一收缩卡头型的工具夹具包括一本发明的支承元件结构的轴向纵剖面图；
图2工具夹具包括支承元件结构的第一方案的轴向纵剖面图；
图3具夹具包括支承元件结构的第二方案的轴向纵剖面图；
图4工具夹具包括一构成支承元件结构的套筒的轴向纵剖面图；
图5图4中的工具夹具的套筒的轴向视图；
图6工具夹具包括包含支承元件结构的套筒的一个方案的轴向纵剖面图；
图7图6中的工具夹具的一个方案的轴向纵剖面图；
图8图7中的工具夹具的一个方案的轴向纵剖面图；
图9在按图8的工具夹具中包括的套筒的轴向视图；
图10一收缩卡头型的工具夹具包括一直径补偿套筒的轴向纵剖面图；
图11一工具夹具包括支承元件结构的第三方案的轴向纵剖面图；
图12一工具夹具包括图11的支承元件结构的一个方案沿图13中线XII-XII看去的轴向纵剖面图；
图13图12中的工具夹具的轴向视图；
图14一工具夹具包括支承元件结构的第四方案的轴向纵剖面图；
图15一工具夹具包括图14中的支承元件结构的一个方案的轴向纵剖面图。
具体实施方式
图1示出一收缩卡头型的工具夹具1，其包括一接合部分3，在这里其为一空心柄锥度(HSK)的形式，用于与一机床的工作主轴在其轴向一端旋转固定地接合；以及一在其轴向另一端的夹紧部分5。工具夹具1的旋转轴线以7表示。接合部分3可以具有任何的形状，亦即也可以具有一陡锥度等的形式。夹紧部分5具有一外壳9的基本形状，其终止于一垂直于旋转轴线7延伸的端面11并且包括一圆柱形的同心于旋转轴线7的容纳孔13，一未详细示出的旋转工具、例如铣刀或钻孔的圆柱形工具柄15以随后还要更详细说的方式可更换地嵌入所述容纳孔内。为清晰起见图1示出在嵌入容纳孔13之前的工具柄15，其通过径向的由外壳9的构成一夹紧表面17的内圆周表面以压配合摩擦锁合地固定于容纳孔13中。
工具柄15的外圆周表面的外径稍大于夹紧表面17的内径。在加热夹紧部分5时，例如借助于一在WO 01/89758 A1中描述的型式的感应的收缩装置，容纳孔13膨胀到使得可以将工具柄15插入热膨胀的容纳孔13中。在冷却以后夹紧部分5的外壳9对工具柄15施加径向的压力并将其固定于夹紧部分5中。为了可以再从工具夹具1中取出工具柄15，将夹紧部分5重新加热，直到其脱开工具柄15。
在夹紧于工具夹具1中的旋转工具的运转中可能产生振动、特别是弯曲振动。为了阻止工具柄15由于振动轴向移出容纳孔13，外壳9在夹紧表面17的区域内包括多个环形槽21形式的槽部分，它们以轴向间距并排地成型于外壳9的夹紧表面17中。各环形槽21具有相互平行的垂直于轴线的各侧表面23，其在邻近的环形槽21之间限定各个环形筋条形式的支承元件25。各支承元件25具有顶表面27，其构成多个夹紧表面17。
由于轴向邻近的支承元件25分别通过一环形槽21彼此分开，它们在一定范围内是轴向弹性的并且可以补偿工具柄15与外壳9之间的轴向膨胀差。一方面相对于支承元件25的轴向宽度适当选择环形槽21的径向深度，而另一方面相对于支承元件25的轴向宽度适当选择环形槽21的轴向宽度，可以影响工具夹具1的夹紧区域5的振动特性并从而影响其减振特性。符合目的地，环形槽21的径向深度大于顶表面27的轴向宽度并且优选也大于环形槽21的轴向宽度，以便一方面不太过分地减弱夹紧表面17而另一方面保证支承元件25的足够的轴向弹性。优选环形槽21的宽度还小于邻近的环形槽21之间的顶表面27的宽度，以便保证足够大的夹紧表面17。
在图1的实施例中夹紧表面17通过多个轴向并排设置的环形的顶表面27确定。代替多个轴向并排设置的环形槽21也可以设置一唯一的螺旋槽或必要时多个轴向位错的螺旋槽，其成螺旋线形设置在夹紧表面17中。一这样的未更详示出的螺旋槽产生各个圈支承元件，其相当于上述的环形的支承元件21。
以下说明图1的工具夹具的各方案，起同样作用的部分用上述实施例的标记表示并且设有一字母以示区别。为了说明结构和作用原理以及可能的方案，涉及全部的描述。
在图1的实施例中环形槽21的两槽侧表面23垂直于旋转轴线7延伸并因此各支承元件25朝夹紧部分5的轴向纵剖面看具有矩形外形。在一方案中各槽侧表面也通过不同于90°的锐角倾斜于旋转轴线7，从而它们具有基本上圆锥形状。按照每一环形槽或每一螺旋槽的各圆锥形槽侧表面相互相对成对逐渐缩小的方向，各支承区域的顶表面-朝夹紧部分5的轴向纵剖面看-也顺应一平行四边形形状或一梯形形状。
图2示出一工具夹具1a，其夹紧部分5通过一构成用于未详细示出的工具柄的容纳孔13a的外壳9a构成。外壳9a的容纳孔13a的再次用作为夹紧表面17a的内圆周表面包括多个轴向并排设置的环形槽21a，其各槽侧表面23a成圆锥形延伸并且在旋转轴线7a的方向上在远离通过端面11a限定的工具柄的插入侧的同一方向上并且以相同的锥角逐渐缩小。在邻近的环形槽21a之间保留的支承元件25a由此一般具有平行四边形形状并且相反于工具柄的拔出方向倾斜地定位。在工具柄受向拔出方向的载荷时使各支承元件25a竖起，这提高对工具柄施加的径向压紧力。
图3示出一工具夹具16，其与图2的工具夹具的区别基本上在于，外壳96的支承表面17b包括两组环形槽21b和21b′，它们分别具有圆锥形槽侧表面23b或23b′，它们分别成对构成在各倾斜定位的支承元件25b或25b′之间。各槽侧表面23b或23b′在每一组内同向逐渐缩小并且具有相同的锥角，但两组的各槽侧表面反向逐渐缩小。因此通过各环形槽21b和21b′构成的两组的各支承元件25b或25b′是反向倾斜定位的。在所示的实施例中两组的各环形槽21b和21b′相互相向逐渐缩小。两组包括接近相同数目的支承元件。
在上述工具夹具的各方案中支承元件结构直接成型于一体在工具夹具上成型的构成夹紧部分5的外壳的材料中。图4示出一收缩夹头型的工具夹具1c的一个方案，其构成夹紧部分5c的外壳9c同心于旋转轴线构成一用于一套筒31的圆柱形容纳孔29。套筒31具有一圆柱形外圆周表面33并且以其同样圆柱形内圆周表面构成工具夹具的夹紧表面17c用以压配合夹紧工具柄15c。
如图5所示，套筒31的夹紧表面17c包括多个沿圆周方向分布的轴向延伸的槽35。在套筒31的外圆周表面33中其它的轴向延伸的槽37分别在中间设置在一对槽35之间。套筒31由此在轴向横截面内具有一大致曲折形的壁结构并从而具有径向的弹性特性。当然，开口35和37在必要时也可以构成为径向穿过套筒31的开口。
不同于图1至3的实施形式各环形槽21c和在各环形槽21c之间构成的环形的支承元件25c成型于通过套筒31构成的支承表面17c中。在所示的实施例中各环形槽21c具有垂直于轴线延伸的各槽侧表面23c。但也可以按照借助图1至3或以下借助图11至15说明的各方案改变各槽侧表面23c。
通过加热外壳9c使工具夹具1c膨胀到其脱开位置。在该位置径向弹性的套筒31径向扩大到使可将工具柄15c插入容纳孔13c中或从其中取出。在冷却以后外壳9c压配合夹紧工具柄15c，此时利用夹紧表面17c面接触地紧贴工具柄15c的圆柱形外圆周表面19c的套筒31将压配合力从外壳9c传给工具柄15c。
套筒31可取出地安装于外壳9c中，从而通过套筒31的更换可以使工具夹具1c匹配于不同直径的工具柄。符合目的地，外壳9c的内圆周表面29在轴向远离端面11c的侧面由一环形凸肩39限定，套筒31以其内端轴向支承和定位在该环形凸肩上。
图6示出一工具夹具1d，其与工具夹具1c的区别基本上只在于，套筒31d的外圆周表面33d以及外壳9d的紧贴外圆周表面31d的内圆周表面29d具有圆锥形状并且向外壳9d的工具侧的端面11d那边逐渐缩小。于是径向弹性的套筒31d在工具夹具1d夹紧时被自动拉向挡肩39d并在那里轴向定位。
图7示出一工具夹具1e，其与图6的工具夹具的区别基本上在于，利用其圆锥形内圆周表面29e紧贴套筒31e的同样圆锥形外圆周表面33e的、在夹紧位置产生压配合力的外壳9e在其轴向远离其端面11e并从而轴向远离旋转工具的侧面具有一同样套筒形的延长部41，其在轴向远离套筒31e的侧面在以径向间距形成一环形间隙43的情况下包围工具夹具1e的构成挡肩39e的区域。延长部41在其轴向远离端面11e的一端固定连接于工具夹具1e。套筒31e可以可取出地插入外壳9e中；但其也可以在凸肩39e的区域内固定连接于工具夹具1e，例如焊接或成一体成型在工具夹具1e上。外壳9e符合目的地制成为单独的构件并且事后将其在延长部41的轴向远离旋转工具的一端固定连接于工具夹具1e，例如焊接，如其以45所示。
工具夹具1e属于收缩卡头型式。为了脱开工具夹具1e，将外壳9e至少在其包围套筒31e的圆锥形内圆周表面29e的区域内例如按感应的方法加热，如其由各箭头47表示的。加热也可以向延长部41的区域那边延伸(各箭头49)，其优点是，使经由套筒31e夹紧工具柄15e的外壳9e不仅径向而且轴向加强地膨胀，这加大工具夹具1e的打开位移。
在冷却时外壳9e不仅径向收缩而产生施加在工具柄15e上的径向压配合力，而且也沿轴向方向收缩。轴向收缩经由圆锥形表面29e、33e一方面提高径向压配合力，但另一方面轴向拉紧外壳9e。已表明，通过外壳9e的轴向拉紧减小工具夹具在运转中的振动。由于圆锥形内圆周表面29e摩擦锁合地包围套筒31e的外圆周表面33e，在那里产生的摩擦损失提高减振作用。
外壳9e可以由与工具夹具1e的其余部分和套筒31e相同的材料构成。但优选外壳9e由一种材料构成，其热膨胀系数大于套筒31e和至少工具夹具1e的构成止挡面39e的区域的热膨胀系数。按这种方式可以提高工具夹具1e的夹紧位移并也提高外壳9e的可达到的最大轴向夹紧力并从而改善减振作用。
在图7的实施例中套筒31e设有以上借助图1至3说明的或以下借助图11至15还要说明的支承元件结构。当然，套筒31e的支承表面17e必要时也可以构成没有这样的支承元件结构。
图8示出一收缩卡头型的工具夹具1f，其与图7的工具夹具和在那里说明的各方案的区别基本上只在于，利用其圆锥形外圆周表面33f紧贴外壳9f的圆锥形内圆周表面29f的套筒31f固定连接于工具夹具1f，其中在一焊缝51处焊接并且为了达到其径向弹性特性设有轴向纵向延伸的径向穿过套筒31f的各开口53。当然，套筒31f也可以成一体成型在工具夹具1f上。外壳9f再次在支承表面17f轴向远离旋转工具的侧面具有一以径向间距包围工具夹具1f的延长部41f并且在延长部41f的轴向远离旋转工具的侧面固定连接于工具夹具1f，其中在一焊缝45f处焊接。外壳9f优选由一种材料构成，其具有比套筒31f和工具夹具1f在延长部41f的区域的材料较大的热膨胀系数。
符合目的地，只在延伸部41f的区域内加热工具夹具1f，如其由各箭头55在图8中表示的。外壳9f的包围套筒31f的区域并不被一起加热，从而只通过圆锥形表面29f、43f按弹簧卡头方式的轴向相对位移产生作用到套筒31f上的径向压配合力。在工具夹具1f夹紧时在外壳9f中产生轴向夹紧力，其如同以上结合图7所述的，改善工具夹具的减振特性。
图10示出一收缩卡头型的工具夹具1g，其类似于图4的工具夹具1c在其外壳9g的圆锥形内圆周表面29g中包括一直径补偿套筒31g。直径补偿套筒31g以其内圆周表面构成夹紧表面17g，所述夹紧表面在工具夹具1g的夹紧状态下压配合地紧贴在嵌入容纳孔13g中的工具柄15g的外圆周表面19g。
不同于图4中的工具夹具1c的套筒31，套筒31g包括相互同心设置的外套筒57和内套筒59，其中外套筒57构成圆柱形外圆周表面33g并且具有一圆锥形内表面。内套筒59构成夹紧表面17g并且具有一紧贴外套筒57的圆锥形内表面的圆锥形外表面63。内套筒59构成径向弹性的并且具有例如类似于图5中的套筒31沿圆周方向分布在其内夹紧表面17g上或/和其外圆周表面63上轴向延伸的各个槽。以相应的方式外套筒57构成径向弹性的。代替槽也可以设置径向直通的开口，如用于图9中的套筒31g的开口所示。通过外套筒57与内套筒59的轴向相对位移可以改变夹紧表面17g的内径并且可变地匹配于工具柄15g的直径。按这种方式可以用一个和同一个套筒31g在一定的直径范围内夹紧不同直径的工具柄。
为了夹紧工具柄15g将从工具夹具1g的外壳9g中取出的套筒31g套装在工具柄15g上。然后通过外套筒57与内套筒59彼此相对的轴向移动可以使夹紧表面17g紧密配合地面接触地贴靠工具柄15g。为了便于贴靠，在内套筒59的缩小端设置一外螺纹65，其可拧入外套筒的内螺纹67中。足够的是，只消除夹紧表面17g与工具柄15g之间的间隙，因为为运转所需要压配合力由外壳9g经由套筒31g施加在工具柄15g上。为了套筒可以轴向确定地插入外壳9g中，外套筒57设有一环形凸缘69，其止挡在外壳9g的端面11g上。
内套筒59在其夹紧表面17g的区域内设有一通过各环槽21g构成的环形支承元件25g的结构，如其借助图1至5详细说明的。
以下借助图11至15描述已借助图1至3说明的支承元件结构的其它的方案。支承元件结构不仅可以用于图1的工具夹具中也可用于接着说明的图4至10中。
在上述的支承元件结构中构成为螺旋槽或环形槽的槽部分产生各螺旋槽形或环形封闭的、围绕旋转轴线的、纵向延伸的板条形支承元件。图11示出一工具夹具1h，其夹紧部分5h通过一构成用于未详细示出的工具柄的容纳孔13h的外壳9h构成。外壳9h的容纳孔13h的再次用作为夹紧表面17h的内圆周表面包括多个轴向并排设置的螺旋槽部分21h，其各槽侧表面23h径向成直角延伸。
设有两组螺旋槽部分21h′和21h″，在两组的第一组中各螺旋槽部分21h′具有相同的斜度并且彼此保持轴向间距并排地延伸，亦即并不相交。相应地第二组的各螺旋槽部分21h″也是如此，但其中第二组的各螺旋槽部分21h″的斜度虽然相同但反向于第一组的各螺旋槽部分21h′的斜度。因此各螺旋槽部分21h″与各螺旋槽部分21h′相交并且按这种方式构成多个全方面彼此间隔开的菱形凸起形式的支承元件25h。如果两螺旋槽部分21h′和21h″同向旋绕，但彼此具有不同的斜度，则形成多个类似的凸起。
图12和13示出一方案1i，其具有第一组轴向相互位错的垂直于轴线的各环形槽21i，如其借助图1说明的并且还具有第二组的沿夹紧表面17i的圆周方向相互位错的向旋转轴线7i的方向延伸的各个槽69，它们与各环形槽21i相交。第一组的相互平行的环形槽21i和第二组的同样相互平行的轴向槽69在夹紧表面17i中限定多个再次全方面彼开间隔开设置的凸起形式的支承元件25i，其顶表面27i类似于图11的方案构成支承表面17i。
图14示出一工具夹具1k，其与图2的工具夹具1a的区别基本上只在于，各环形槽21k在其向工具插入侧那边的侧面具有一垂直于旋转轴线7k延伸的槽侧表面23k和在其轴向对置的侧面具有一轴向远离工具插入侧定向地逐渐缩小的圆锥形槽侧表面23k′。由此在邻近的环形槽21k之间保留的支承元件25k一般具有梯形形状并且相反于工具柄的拔出方向倾斜定位。
图15示出图14中的工具夹具1k的一方案，其与该工具夹具的区别基本上只在于，各环形槽21m填满一不同于外壳9m的材料的材料填料71。填料71可以包括陶瓷、金属或塑料并且按照材料的类型改善减振性和/或保证工具柄在收缩过程中的绝热。当然，在上述的图1至13的实施例的支承元件结构中也可以以同样的方式使用减振的或绝热的填料。在个别情况下可以足够的是，仅仅槽部分总数的一部分设有一这样的填料或只填满这些槽部分的纵向延伸长度的一部分。特别在轴向延伸槽或螺旋槽的情况下借此还可以达到槽通道的密封。