DE10025007B4 - Method and device for thermally tensioning and relaxing tools - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern, wobei ein Schrumpffutter einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes und einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspindel vorgesehenen Einspannabschnitt aufweist und wobei das Verfahren eine Erwärmung mindestens eines Teils des Werkzeugaufnahmeabschnittes zur Aufweitung der Werkzeugaufnahmeöffnung und eine anschließende aktive Abkühlung des Werkzeugaufnahmeabschnittes umfaßt, das Verfahren mit folgenden Schritten:
Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer ersten Arbeitsstation eines Schrumpfgerätes aufgenommenen ersten Schrumpffutters;
Einführen eines Werkzeugschaftes in die Werkzeugaufnahmeöffnung des ersten Schrumpffutters oder Entfernen eines Werkzeuges aus der Werkzeugaufnahmeöffnung des ersten Schrumpffutters;
aktive Abkühlung des Werkzeugaufnahmeabschnittes des in der ersten Arbeitsstation aufgenommenen ersten Schrumpffutters;
Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer von der ersten Arbeitsstation gesonderten zweiten Arbeitsstation des Schrumpfgerätes aufgenommenen zweiten Schrumpffutters, wobei die Erwärmung der Schrumpffutter induktiv mit Hilfe mindestens einer Induktionsspule durchgeführt wird, gekennzeichnet durch eine gezielte Konzentration...A method of thermally tensioning and relaxing tools in shrink chucks, wherein a shrink chuck includes a tool receiving portion having a tool receiving aperture at least partially thermally expandable for receiving a tool shank and a chuck portion for receiving the shrink chuck in a machine spindle, and wherein the method comprises heating at least a portion of the tool receiving portion for widening the tool receiving opening and then actively cooling the tool receiving section, the method comprises the following steps:
Heating the tool receiving portion of a first shrink chuck received in a first work station of a shrinking apparatus;
Inserting a tool shank into the tool receiving opening of the first shrink chuck or removing a tool from the tool receiving opening of the first shrink chuck;
actively cooling the tool receiving portion of the first shrink chuck received in the first work station;
Heating the tool receiving portion of a second shrinking chuck accommodated in a second workstation of the shrinking apparatus separate from the first workstation, wherein the heating of the shrinkage chuck is carried out inductively by means of at least one induction coil, characterized by a specific concentration of ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern.The invention relates to a method and a device for thermally tensioning and relaxing tools in shrink chucks.
Die Schrumpftechnik ist ein bekanntes Verfahren zur Herstellung hochgeschwindigkeitstauglicher Werkzeuge für die materialabtragende Werkstückbearbeitung. Dabei werden sogenannte Schrumpffutter verwendet, die einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes eines Werkzeuges sowie einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspindel vorgesehenen Einspannabschnitt aufweisen, der beispielsweise nach Art eines Hohlschaftkegels oder eines Steilkegels ausgebildet sein kann. Typische Durchmesser der einzuschrumpfenden, beispielsweise als Bohr-, Fräs- oder Schleifwerkzeug ausgebildeten Werkzeuge können im Bereich von ca. 3 mm bis 6 mm bis ca. 30 mm bis 40 mm liegen. Zur Herstellung eines Werkzeuges wird mindestens ein Abschnitt des Werkzeugaufnahmeabschnittes so stark erwärmt, daß sich durch thermische Ausdehnung die Werkzeugaufnahmeöffnung so stark aufweitet, daß der Werkzeugschaft eines einzusetzenden Werkzeuges einführbar ist. Nach Einführen des Werkzeugschaftes wird der Abschnitt derart abgekühlt, daß das Werkzeug in der durch die Abkühlung geschrumpften Werkzeugaufnahmeöffnung reibschlüssig gehalten wird. Dadurch entstehen Werkzeuge fast wie aus einem Stück, wobei die Verbindung zwischen Schrumpffutter und eingesetztem Werkzeug jederzeit durch Ausschrumpfen wieder lösbar ist, indem der Werkzeugaufnahmeabschnitt so stark erwärmt wird, daß das eingesetzte Werkzeug aus der sich thermisch erweiternden Werkzeugaufnahmeöffnung wieder entnehmbar ist. In dieser Anmeldung wird in der Regel sowohl das einzusetzende Werkzeugteil, z. B. ein Fräser, als auch die durch Zusammensetzen von Werkzeugteil und Schrumpffutter entstehende Kombination als Werkzeug bezeichnet.Shrinking technology is a well-known process for the production of high-speed tools for material-removing workpiece machining. In this case, so-called shrink chucks are used, which have a tool receiving portion with an at least partially thermally expandable tool receiving opening for receiving a tool shank of a tool and a provided for receiving the shrink chuck in a machine spindle clamping section, which may be formed for example in the manner of a hollow shaft cone or a steep cone. Typical diameters of the tools to be shrunk, for example formed as a drilling, milling or grinding tool can be in the range of about 3 mm to 6 mm to about 30 mm to 40 mm. For the production of a tool, at least a portion of the tool receiving portion is heated to such an extent that due to thermal expansion, the tool receiving opening widens so much that the tool shank of a tool to be inserted can be inserted. After insertion of the tool shank, the section is cooled so that the tool is frictionally held in the shrunk by the cooling tool receiving opening. This results in tools almost as if in one piece, the connection between the shrink chuck and the tool used at any time by shrinking again by the tool receiving portion is heated so much that the tool used from the thermally expanding tool receiving opening is removed. In this application, both the tool part to be used, for. As a cutter, as well as the combination resulting from the assembly of tool part and shrinkage combination called a tool.
Es sind Schrumpfgeräte bekannt, bei denen die Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes beim Einschrumpfen und Ausschrumpfen mittels Heißluft durchgeführt wird. Durch ein mit einem Ventilator ausgestattetes, gesondertes Kühlgerät kann die Abkühlzeit auf eine für die manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete Temperatur auf ca. 10 Minuten reduziert werden. Derartige Einrichtungen sind kostengünstig bereitstellbar und besonders für Anwendungen geeignet, in denen nur geringe Stückzahlen von Schrumpffuttern pro Zeiteinheit zu handhaben sind.There are shrinking devices are known in which the heating of the tool receiving portion is carried out during shrinking and shrinkage by means of hot air. A separate cooling unit equipped with a fan can reduce the cooling time to approximately 10 minutes to a temperature suitable for manual handling of the shrink-fit chuck. Such devices are inexpensive to provide and particularly suitable for applications in which only small numbers of shrink chucks per unit time to handle.
Während das Einschrumpfen und insbesondere das Ausschrumpfen von Hartmetallwerkzeugen mittels Heißluftgeräten aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkzeugmaterials und des Schrumpffuttermaterials in der Regel unproblematisch ist, können bei Werkzeugen mit HSS- und Stahlschäften insbesondere beim Ausschrumpfen Probleme auftreten, da in diesem Fall das Wärmeausdehnungsverhalten von Werkzeugmaterial und Futtermaterial ähnlich ist und bei langsamer Aufwärmung sich der Werkzeugschaft in der sich erweiternden Werkzeugaufnahmeöffnung ebenfalls so weit vergrößern kann, daß das Werkzeug durch die sich erweiternde Aufnahmeöffnung weiterhin festgehalten wird und nicht oder nur mit Gewalt entfernt werden kann.While the shrinking and in particular the shrinkage of carbide tools by means of hot air devices due to the different coefficients of thermal expansion of the tool material and the shrinkage lining material is usually unproblematic, problems can occur in tools with HSS and steel shanks especially during shrinking, since in this case the thermal expansion behavior of tool material and feed material Similarly, and with slow warming, the tool shank in the expanding tool receiving opening can also increase so far that the tool is still held by the expanding receiving opening and can not be removed or only by force.
Zur Vermeidung dieser Probleme ist es schon vorgeschlagen worden, die Schrumpffutter beim thermischen Spannen und Entspannen induktiv zu erwärmen. Der Vorgang der Energieeinbringung mittels einer das Schrumpffutter umgebenden Induktionsspule kann dabei so schnell ablaufen, daß eine Temperaturerhöhung eingeschrumpfter Werkzeuge durch Wärmeleitung nur in geringem Umfang stattfinden kann. Dies ermöglicht neben dem Ausschrumpfen von Hartmetallwerkzeugen zuverlässig auch das Ausschrumpfen von Werkzeugen, die im wesentlichen das gleiche Temperaturausdehnungsverhalten zeigen wie das Material des typischerweise aus Stahl bestehenden Schrumpffutters.To avoid these problems, it has been proposed to inductively heat the shrink chuck during thermal tensioning and relaxation. The process of energy input by means of an induction coil surrounding the shrinkage chuck can run so fast that an increase in temperature of shrunken tools by heat conduction can take place only to a small extent. This allows in addition to the shrinkage of carbide tools reliably also the shrinking of tools, which exhibit substantially the same temperature expansion behavior as the material of the typically made of steel shrinkage chuck.
Ein bekanntes, induktives Schrumpfgerät ist als Tischgerät konzipiert und hat ein auf einen Tisch aufstellbares, kastenförmiges Gehäuse, dessen Oberseite die Arbeitsfläche des Gerätes bildet. Über die Arbeitsfläche erhebt sich eine Säule mit Vertikalführungen für einen Spulenhalter, an dem eine Induktionsspule oberhalb der Arbeitsstation des Gerätes anbringbar ist. Ein integrierter Pneumatikzylinder bewegt die säulengeführte luftgekühlte Spule in Arbeitsposition nach unten bzw. zurück in die obere Grundposition. Der überwiegend interessierende Spannbereich von 6 mm bis 32 mm Werkzeugdurchmesser wird mit drei unterschiedlichen Spulen abgedeckt, die über einen Schnellverschluß auswechselbar am Spulenhalter anbringbar sind. Die durch die Gehäuseoberseite gebildete Arbeitsfläche des Gerätes ist als Lochplatte konzipiert, durch die hindurch ein mittels eines im Gehäuse angeordneten Ventilators erzeugter Luftstrom von unten durch die Arbeitsfläche geblasen werden kann. Auf der Arbeitsfläche sind neben der unterhalb der Spule angeordnten Arbeitsstation mehrere kreisförmige, von unten durchblasbare Kühlstationen gebildet.A well-known, inductive shrinking device is designed as a desktop device and has a table-mounted, box-shaped housing, the top of which forms the working surface of the device. About the work surface rises a column with vertical guides for a coil holder to which an induction coil above the workstation of the device is attached. An integrated pneumatic cylinder moves the column-guided air-cooled coil downwards into the working position or back to the upper basic position. The predominantly interesting clamping range of 6 mm to 32 mm tool diameter is covered with three different coils, which can be attached via a quick release replaceable on the coil holder. The work surface formed by the housing top of the device is designed as a perforated plate, through which a generated by means of a fan arranged in the housing air flow can be blown from below through the work surface. On the work surface next to the coil arranged workstation several circular, from below durchblasbare cooling stations are formed.
Zum Schrumpfen wird ein Schrumpffutter in eine transportable Spannfutteraufnahmehülse gesteckt, die mit radialen Kühlrippen versehen ist und bei Aufstellung in der Arbeitsstation von unten mit Luft durchströmbar ist. Dann wird die vorher geeignete ausgewählte Induktionsspule zur Erwärmung des Schrumpffutters auf dieses abgesenkt und die induktive Erwärmung zum Einschrumpfen oder Ausschrumpfen wird durchgeführt. Nach Einsetzen bzw. Entnahme des Werkzeuges wird die Spule wieder heraufgefahren. Dann wird die das noch heiße Schrumpffutter tragende Futteraufnahmehülse auf eine der Kühlstationen gestellt. Zur Beschleunigung der Abkühlung kann eine den Werkzeugaufnahmeabschnitt umschließende, gesonderte Kühlhülse mit Kühlrippen aufgesetzt werden. Die freigewordene Arbeitsstation unterhalb der Induktionsspule kann dann zum Schrumpfen des nächsten Futters genutzt werden.To shrink a shrink chuck is inserted into a transportable chuck receiving sleeve, which is provided with radial cooling ribs and when installed in the workstation from below can be flowed through with air. Then, the previously suitable selected induction coil for heating the Shrink chucks lowered to this and the inductive heating for shrinking or shrinking is performed. After insertion or removal of the tool, the coil is moved up again. Then the feed intake sleeve carrying the still hot shrink chuck is placed on one of the cooling stations. To accelerate the cooling, a separate cooling sleeve enclosing the tool receiving section can be fitted with cooling ribs. The vacated workstation below the induction coil can then be used to shrink the next feed.
Die nach Art eines ”Hütchenspiels” ablaufende Handhabung des Gerätes ist schon als umständlich empfunden worden. Zudem hat sich gezeigt, daß die Einrichtung für einen schnellen Durchsatz höherer Stückzahlen nur bedingt geeignet ist, weil sich eine langsame Erwärmung des Gesamtsystems einstellt. Es ist von Bedienern auch schon als nachteilig empfunden worden, daß teilweise noch heiße Spannfutter bewegt werden müssen, um einen höheren Durchsatz erzielen zu können.The running in the manner of a "Hütchenspiels" handling of the device has already been perceived as cumbersome. In addition, it has been shown that the device is only of limited suitability for a fast throughput of higher numbers, because a slow heating of the entire system occurs. It has also been perceived by operators as disadvantageous that some still hot chucks must be moved in order to achieve a higher throughput.
Aus der nachveröffentlichten Patentschrift
Aus der ebenfalls nachveröffentlichten
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Spannen und Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern zu schaffen, die ein entspanntes und ermüdungsarmes Arbeiten beim induktiven Schrumpfen ermöglichen, insbesondere auch bei der Verarbeitung größerer Stückzahlen im Dauerbetrieb.The invention has for its object to provide a method and apparatus for thermally tensioning and relaxing tools in shrink chucks, which allow a relaxed and fatigue-poor work in inductive shrinking, especially in the processing of larger quantities in continuous operation.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 9 vor. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To solve this problem, the invention proposes a method with the features of
Beim erfindungsgemäßen thermischen Spannen oder Entspannen von Werkzeugen in Schrumpffuttern erfolgt also zunächst eine Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines in einer ersten Arbeitsstation eines Schrumpfgerätes aufgenommenen ersten Schrumpffutters. Danach wird beim Einschrumpfen der Werkzeugschaft eines einzuschrumpfenden Werkzeuges in die Werkzeugaufnahmeöffnung eingeführt bzw. es wird beim Ausschrumpfen ein eingeschrumpftes Werkzeug entfernt. Auch ein Werkzeugteilwechsel, d. h. die Entnahme eines Werkzeugteils und direkt folgend die Einführung eines anderen Werkzeugteils, ist bei erweiterter Werkzeugaufnahmeöffnung möglich. Danach erfolgt eine aktive Kühlung des erwärmten Werkzeugaufnahmeabschnittes des ersten Schrumpffutters in der ersten Arbeitsstation. Weiterhin wird eine Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes eines zweiten Schrumpffutters durchgeführt, das in einer von der ersten Arbeitsstation gesonderten zweiten Arbeitsstation aufgenommen ist.When thermally tensioning or relaxing tools in shrink chucks according to the invention, first of all, heating of the tool receiving section of a first shrink chuck accommodated in a first workstation of a shrinking device takes place. Thereafter, when shrinking the tool shank of a tool to be shrunk is introduced into the tool receiving opening or it is removed during shrinking a shrunk tool. Also a tool part change, d. H. the removal of a tool part and immediately following the introduction of another tool part, is possible with extended tool receiving opening. Thereafter, an active cooling of the heated tool receiving portion of the first shrinkage chuck takes place in the first workstation. Furthermore, a heating of the tool receiving portion of a second shrinkage chuck is carried out, which is accommodated in a separate from the first workstation second workstation.
Es sind also mehrere, d. h. mindestens zwei Arbeitsstationen vorgesehen, an denen sowohl eine Aufheizung des Werkzeugaufnahmeabschnittes, als auch eine aktive Abkühlung desselben durchgeführt werden kann, wobei die Abkühlung zweckmäßig so lange dauert, bis der Werkzeugaufnahmeabschnitt eine für die manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete, ungefährliche Temperatur von z. B. weniger als 40°C oder 30°C erreicht hat. Die Bereitstellung von mehreren, beispielsweise zwei, drei oder vier Arbeitsstationen ermöglicht eine gegenüber bekannten Lösungen deutlich verbesserte Werkzeuglogistik sowie eine verbesserte, für einen Bediener wesentlich angenehmere Handhabung, da es auch bei einem angestrebten, hohen Werkzeugdurchsatz nicht mehr erforderlich ist, ein noch warmes und damit schlecht manuell handhabbares Werkzeug von einer Arbeitsstation wegzunehmen.So there are several, d. H. provided at least two workstations on which both a heating of the tool receiving portion, as well as an active cooling of the same can be carried out, wherein the cooling expediently takes so long until the tool receiving portion suitable for manual handling of the shrink chuck, non-dangerous temperature of z. B. has reached less than 40 ° C or 30 ° C. The provision of several, for example, two, three or four workstations allows a comparison with known solutions significantly improved tool logistics and improved, much easier for an operator handling, since it is no longer required even with a desired, high tool throughput, still warm and thus poorly manageable tool to take away from a workstation.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere auch ein weitgehend paralleles bzw. nur wenig zeitversetztes Arbeiten mit mehreren Schrumpffuttern, da die Erwärmung des in der zweiten Arbeitsstation aufgenommenen Schrumpffutters mindestens teilweise schon während der Abkühlung des in der ersten Station aufgenommenen ersten Schrumpffutters erfolgen kann. Hierdurch sind besonders hohe Durchsatzleistungen möglich. Es können mehrere Schrumpfzyklen (Erwärmung, Einführung und/oder Entnahme eines Werkzeuges, Abkühlung bis auf Handhabungstemperatur) weitgehend parallel bzw. nur gering gegeneinander zeitversetzt und einander zeitlich überlappend durchgeführt werden.The method according to the invention also makes it possible to work with a plurality of shrink chucks largely parallel or only slightly later in time, since the heating of the shrink chuck accommodated in the second workstation can take place at least partially during the cooling of the first shrink chuck accommodated in the first station. As a result, particularly high throughput rates are possible. Several shrinking cycles (heating, introduction and / or removal of a tool, cooling down to handling temperature) can be carried out largely in parallel or only slightly offset in time from one another and overlapping each other in time.
Erfindungsgemäß ist eine induktive Erwärmung vorgesehen, die eine besonders schnelle Aufheizung des Werkzeugaufnahmeabschnitts von außen ermöglicht und damit insbesondere das Ausschrumpfen von Werkzeugen erleichtert, deren Wärmeausdehnungsverhalten im wesentlichen demjenigen des Schrumpffutters entspricht. According to the invention an inductive heating is provided, which allows a particularly rapid heating of the tool receiving portion from the outside and thus in particular facilitates the shrinking of tools whose thermal expansion behavior substantially corresponds to that of the shrink chuck.
Dabei wird mit Hilfe einer Feldkonzentrationseinrichtung das von der Induktionsspule erzeugte Wechselfeld gezielt auf den Werkzeugaufnahmeabschnitt eines Schrumpffutters konzentriert. Eine solche Beeinflussung des Induktionsfeldverlauf kann insbesondere beim Schrumpfen von HSS- oder Stahlwerkzeugen nützlich sein. Vorzugsweise ist Feldkonzentrationseinrichtung auswechselbar und kann somit in Abhängigkeit vom Typ des zu erwärmenden Schrumpffutters eingesetzt werden.In this case, the alternating field generated by the induction coil is specifically focused on the tool receiving portion of a shrink chuck using a field concentration device. Such an influence on the induction field course can be particularly useful when shrinking HSS or steel tools. Preferably, field concentration device is interchangeable and can thus be used depending on the type of shrinkage lining to be heated.
Obwohl mehrere Induktionsspulen vorgesehen sein können, ist vorzugsweise nur eine einzige Induktionsspule zur Bedienung aller Arbeitsstationen vorgesehen, wobei zum Wechsel zwischen Arbeitsstationen die Induktionsspule und die Arbeitsstationen relativ zueinander bewegt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind drei Arbeitsstationen ortsfest auf einem Kreisbogen angeordnet und die Induktionsspule ist um eine vertikale Schwenkachse im Zentrum des Kreisbogens verschwenkbar gelagert, so daß sie jeweils durch Drehung oberhalb einer Arbeitsstation anordenbar und zur Durchführung des Schrumpfvorganges vertikal auf ein Schrumpffutter in eine Arbeitsposition abgesenkt bzw. nach Beendigung nach oben in eine Grundposition zurückgefahren werden kann.Although a plurality of induction coils may be provided, preferably only a single induction coil is provided for operating all workstations, and for switching between workstations, the induction coil and the workstations may be moved relative to each other. In a preferred embodiment, three work stations are fixedly mounted on a circular arc and the induction coil is pivotally mounted about a vertical pivot axis in the center of the circular arc, so that they can be arranged by rotation above a workstation and lowered vertically to a shrink chuck in a working position to perform the shrinking process or after completion can be moved back to a basic position.
Im Hinblick darauf, daß in der Regel die Dauer eines Schrumpfzyklus wesentlich von der Abkühlzeit bestimmt wird, wird bei bevorzugten Varianten die Abkühlung mit Hilfe einer Flüssigkeitskühlung beschleunigt, die besonders wirksam Wärme vom Werkzeugaufnahmeabschnitt abführen kann. Hierzu kann jeder Arbeitsstation ein mit Kühlflüssigkeit durchströmbarer Kühladapter zugeordnet sein, der nach Ende der Aufheizung auf den Werkzeugaufnahmeabschnitt mit großflächigem Berührungskontakt aufstülpbar ist und dadurch die Wärme schnell, z. B. innerhalb von ca. einer Minute aus dem aufgeheizten Werkzeugaufnahmeabschnitt abzieht. Zweckmäßig ist auch eine der Arbeitsstation zugeordnete Schrumpffutteraufnahme, in die das Schrumpffutter für den Spannvorgang eingesetzt wird, flüssigkeitskühlbar, um eine Erwärmung der nicht für die Einspannung genutzten Teile des Schrumpffutters sowie eine Erwärmung der gesamten Schrumpfeinrichtung im Bereich der Arbeitsstation zu verhindern.In view of the fact that, as a rule, the duration of a shrinking cycle is essentially determined by the cooling time, in preferred variants the cooling is accelerated with the aid of liquid cooling, which can dissipate heat from the tool receiving section in a particularly efficient manner. For this purpose, each workstation be associated with a cooling liquid flow-through cooling adapter, which is aufstülpbar after the end of the heating on the tool receiving portion with large-area contact and thus the heat quickly, z. B. withdraws within about one minute from the heated tool receiving portion. It is also expedient to use a shrink-fit receptacle assigned to the workstation into which the shrink-fit chuck is used for the clamping operation, liquid-cooled, in order to prevent heating of the parts of the shrink-fit used for the clamping and heating of the entire shrinking device in the area of the workstation.
Zur Beschleunigung der einzelnen Schrumpfzyklen und zur Sicherstellung, dass für jeden Typ von Schrumpffutter (grosser Spanndurchmesser bzw. kleiner Spanndurchmesser) eine für die Aufheizung geeignete Leistung induktiv übertragen werden kann, wird bei bevorzugten Ausführungsformen mittels einer automatischen Futtererkennungseinrichtung der Typ des aufzuheizenden Schrumpffutters automatisch erkannt und die Leistung der Induktionsspule wird in Abhängigkeit vom erkannten Typ angepaßt bzw. gesteuert. Hierzu wird zweckmäßig die an der Induktionsspule anliegende Betriebsspannung jeweils ausgehend von der niedrigsten voreingestellten Spannung stufenweise so lange erhöht, bis anhand des vom Generator gezogenen Stromes erkennbar ist, daß eine ausreichende Heizleistung bereitgestellt wird.To accelerate the individual shrinkage cycles and to ensure that for each type of shrink chuck (large clamping diameter or smaller clamping diameter) suitable for heating power can be transmitted inductively, in preferred embodiments by means of an automatic feed detection device, the type of heat shrinkable chuck to be heated automatically detected and the power of the induction coil is adjusted depending on the detected type. For this purpose, the voltage applied to the induction coil operating voltage is expediently increased in each case gradually starting from the lowest preset voltage until it can be seen from the current drawn by the generator, that a sufficient heating power is provided.
Weiterhin kann zur Optimierung der induktiven Wärmeeinbringung mittels einer vorzugsweise mechanischen, automatischen Positioniereinrichtung eine automatische axiale Positionierung der Induktionsspule beim Absenken auf das jeweilige Schrumpffutter durchgeführt werden. Dabei wird zweckmäßig mittels eines verstellbaren Anschlages sichergestellt, daß die sich senkende Induktionsspule auf einem Höhenniveau anhält, bei dem das von der Induktionsspule erzeugte elektromagnetische Wechselfeld optimal in den zur Werkzeugspannung genutzten Abschnitt der Werkzeugaufnahmeöffnung bzw. des Schrumpffutters einkoppelt.Furthermore, to optimize the inductive heat input by means of a preferably mechanical, automatic positioning an automatic axial positioning of the induction coil when lowering the respective shrink chuck are performed. In this case, it is expedient to ensure by means of an adjustable stop that the lowering induction coil stops at a height level at which the electromagnetic alternating field generated by the induction coil optimally couples into the section of the tool receiving opening or of the shrink chuck used for tool clamping.
Dadurch wird ein weitgehend automatisierter Ablauf eines Schrumpfvorganges möglich, nachdem über ein Bedienfeld einige die Schrumpfpaarung charakterisierende Parameter, beispielsweise der Durchmesser bzw. Durchmesserbereich und das Material des einzuschrumpfenden Werkzeuges eingegeben sind. Ein mikroprozessorgesteuerter Zyklus kann dann eine motorische Absenkung der Induktionsspule, aus einer Grundstellung in Richtung Schrumpffutter, eine anschließende automatische Positionierung zur Festlegung der richtigen Axialposition in Bezug auf das Schrumpffutter, eine automatische Erkennung des Schrumpffuttertypes über die vom Schrumpffutter abgezogene Leistung, eine über entsprechende vorprogrammierte Werte für Heizzeit und Leistung durchgeführte automatische Erwärmung des Schrumpffutters und ggf. nach Einführen und/oder Entfernen eines Werkzeuges ein automatisches Hochfahren der Induktionsspule zurück in die Grundposition umfassen. Während dieses automatischen Ablaufes kann ein Bediener schon die nächste Arbeitsstation für einen Schrumpfvorgang vorbereiten.As a result, a largely automated sequence of a shrinking process becomes possible after a number of parameters characterizing the shrinkage pairing, for example the diameter or diameter range and the material of the tool to be shrunk, are entered via a control panel. A microprocessor controlled cycle may then include motor lowering of the induction coil, from a home position to shrink chuck, subsequent automatic positioning to determine the proper axial position with respect to the shrink chuck, automatic detection of the shrink chuck type via the power drawn from the shrink chuck, and corresponding preprogrammed values automatic heating of the shrinkage chuck carried out for heating time and power and, if necessary, after insertion and / or removal of a tool, include an automatic raising of the induction coil back into the basic position. During this automatic procedure, an operator can already prepare the next workstation for a shrinking operation.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail below. Show it:
In
Über dem Basisteil erhebt sich, aus Bedienersicht hinter den Arbeitsstationen, eine allseitig verkleidete Säule
Die als Erwärmungseinheit dienende Induktionsspuleneinheit
Neben dem Basisteil ist auf der oberen Arbeitsfläche des Unterschrankes in Reichweite des Bedieners
Anhand von
Am gegenüberliegenden Ende ist ein zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspindel eines Bearbeitungswerkzeuges ausgebildeter Einspannabschnitt
Das Schrumpfgerät
Ein Wechseleinsatz
Die Kühleinrichtung dient auch der aktiven Wasserkühlung der zum Abkühlen der Werzeugaufnahmeabschnitte von Schrumpffuttern vorgesehene Kühladapter (
Im Wechseleinsatz
Durch die Längsschlitze entstehen am Wechseleinsatz zwischen den Längsschlitzen sechs federelastische Zungen
Beim Einsetzen eines Wechseleinsatzes
Anhand der
Die Spule
Der Flachschieber
Die Anschlagscheibe
In Fällen, bei denen eine Beeinflussung des Induktionsfeldverlaufes erwünscht ist, beispielsweise beim Schrumpfen von HSS- oder Stahlwerkzeugen mit einem Schaftdurchmesser von weniger als 16 mm, kann anstatt der nichtleitenden Scheibe
Der im Unterschrank
Die Generatorsteuerung erlaubt eine automatische Erkennung des Typs eines in den Wirkbereich der Induktionsspule gelangenden Schrumpffutters und eine davon abhängige automatische Anpassung des Generatorbetriebes derart, daß eine optimale Einkopplung der induktiven Heizenergie in das Schrumpffutter gegeben ist. Hierzu ist vorgesehen, daß die Generatorelektronik mit mehreren, beispielsweise zwei oder drei unterschiedlichen, fest voreingestellten Ausgangsspannungen arbeiten kann. Dadurch wird es möglich, daß für alle im vorgesehenen Durchmesserbereich vorkommenden Futterdurchmesser bzw. Werkzeugdurchmesser mit einer einzigen Induktionsspule gearbeitet werden kann. Ein Induktorwechsel ist dadurch entbehrlich. Die Elektronik erkennt als Antwort auf eine entsprechende Ankopplung zwischen Induktor und Schrumpffutter, ob sich ein Futterdurchmesser unterhalb eines vorgegebenen Durchmessers im Induktor befindet und bewirkt ggf. eine vollautomatische Umschaltung auf eine höhere Ausgangsspannung, mit welcher die Leistung wieder auf die Nennleistung angehoben werden kann. Diese automatische Anpassung macht das Ein- und Ausschrumpfen von kleineren Futterdurchmessern erheblich schneller und ist besonders vorteilhaft für das Ausschrumpfen von Stahlwerkzeugen mit kleineren Durchmessern.The generator control allows an automatic detection of the type of reaching into the effective range of the induction coil shrink chuck and a dependent automatic adjustment of the generator operation such that an optimal coupling of the inductive heating energy is given in the shrink chuck. For this purpose, it is provided that the generator electronics can work with several, for example two or three different, fixed preset output voltages. This makes it possible that can be used for all occurring in the intended diameter range chuck diameter or tool diameter with a single induction coil. An inductor change is dispensable. The electronics recognize in response to a corresponding coupling between the inductor and shrink chuck, if a chuck diameter is below a predetermined diameter in the inductor and possibly causes a fully automatic switching to a higher output voltage, with which the power can be raised again to the rated power. This automatic adjustment makes the shrinking and shrinking of smaller chuck diameters considerably faster and is particularly advantageous for the shrinking of smaller diameter steel tools.
Mit Hilfe des erläuterten Mehrstationen-Schrumpfgerätes können im Dauerbetrieb große Stückzahlen von Werkzeugen ein- bzw. ausgespannt werden, wobei pro Schrumpfvorgang typische Zykluszeiten zwischen ca. einer halben und einer Minute erreichbar sind. Dabei kann wie folgt verfahren werden. Zunächst wird ein Schrumpffutter, beispielsweise Schrumpffutter
Nach Drücken einer Starttaste senkt sich die Induktionseinheit
Während des gesamten Aufheizvorganges bleibt der fest in der wassergekühlten Schrumpffutteraufnahme sitzende Einspann-Normkegel des Schrumpffutters im wesentlichen bei der typischerweise im Bereich zwischen 15°C und 20°C liegenden Temperatur der Schrumpffutteraufnahme. Zur schnellen Abkühlung des konischen Wekrzeugaufnahmeabschnittes wird der am Ende flexibler Schlauchleitungen
Während nun das fertig gestellte Werkzeug in der ersten Arbeitsstation
Ein nicht bildlich dargestelltes Schrumpfgerät mit einfacherem Aufbau verzichtet auf die motorische Vertikalverschiebung der Induktionsspuleneinheit. Stattdessen ist ein mit der Induktionsspuleneinheit verbundener, nach vorne ragender Handgriff vorgesehen, an dem sich ein Druckknopf befindet, der auf eine Halteeinrichtung wirkt, mit der die Induktionsspuleneinheit auf beliebigen Höhen der Vertikalführung
Es ist auch möglich, anstatt der beschriebenen integrierten Kühleinrichtung eine separate Kühleinrichtung vorzusehen, bei der z. B. die ggf. mit einem Kühlaggregat ausgestattete Wasserversorgung
Claims (21)
Priority Applications (3)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109986366B (en) * | 2019-03-11 | 2024-02-23 | 成都成林数控刀具股份有限公司 | Cutter hot-charging cooling mechanism and hot-charging machine |
DE102019212588A1 (en) | 2019-08-22 | 2021-02-25 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for bracing a fuel cell |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3925641A1 (en) * | 1989-02-04 | 1990-08-16 | Fortuna Werke Maschf Ag | METHOD AND DEVICE FOR CLAMPING TOOLS |
DE29705185U1 (en) * | 1997-03-21 | 1997-06-19 | Hauser Hermann | Device for heating a tool holder |
DE29820838U1 (en) * | 1998-11-21 | 1999-04-22 | Diebold Helmut Gmbh & Co | Reduction sleeve for a shrinking device for a tool holder |
DE19915412A1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-12 | Innovat Ges Fuer Sondermaschin | Device for clamping tools |
DE10015074C1 (en) * | 2000-03-25 | 2001-08-16 | Glimpel Emuge Werk | Device for contracting and expanding hard metal tools quickly in clamping chucks uses an induction heating coil to position multiple shrink-on nuts of para- or ferromagnetic material and move them into a cooling position |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-05-22 DE DE2000125007 patent/DE10025007B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3925641A1 (en) * | 1989-02-04 | 1990-08-16 | Fortuna Werke Maschf Ag | METHOD AND DEVICE FOR CLAMPING TOOLS |
DE29705185U1 (en) * | 1997-03-21 | 1997-06-19 | Hauser Hermann | Device for heating a tool holder |
DE29820838U1 (en) * | 1998-11-21 | 1999-04-22 | Diebold Helmut Gmbh & Co | Reduction sleeve for a shrinking device for a tool holder |
DE19915412A1 (en) * | 1999-04-06 | 2000-10-12 | Innovat Ges Fuer Sondermaschin | Device for clamping tools |
DE10015074C1 (en) * | 2000-03-25 | 2001-08-16 | Glimpel Emuge Werk | Device for contracting and expanding hard metal tools quickly in clamping chucks uses an induction heating coil to position multiple shrink-on nuts of para- or ferromagnetic material and move them into a cooling position |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4156859A1 (en) * | 2021-09-27 | 2023-03-29 | Helmut Diebold GmbH & Co. Goldring-Werkzeugfabrik | Shrinking apparatus and method for operating same |
Also Published As
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER & PAR Representative=s name: PATENTANWAELTE RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER &, DE |
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Effective date: 20110902 |
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R071 | Expiry of right |