DE102004019869A1

DE102004019869A1 - Schwingungsgedämpfter Werkzeughalter

Info

Publication number: DE102004019869A1
Application number: DE102004019869A
Authority: DE
Inventors: Franz Haimer; Josef Haimer; Hermann Kopp
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-08-11
Also published as: CN1929941B; CN1929941A

Abstract

Ein Werkzeughalter (10) für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug umfasst einen Spannschaft (18), welcher in einem endseitigen Schaftbereich eine Spannausbildung (14) mit einer zur Drehachse (D) zentrischen Aufnahmeöffnung (16) zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweist, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung (16) wenigstens eine Spannfläche zur Presssitzhalterung des Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist der Werkzeughalter (10) an einem einen axialen Verspannungsabschnitt (VA) bildenden Axialabschnitt eine Verspannungsanordnung (20) auf, welche zumindest im Betrieb des Werkzeughalters (10) auf den Werkzeughalter (10) eine Verspannungskraft (Vk) mit einer in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente (Vk) ausübt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für ein um eine Drehachse drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs-, Reib- oder Schleifwerkzeug, wobei der Werkzeughalter einen Spannschaft umfasst, welcher an seinem einen endseitigen Schaftbereich eine Spannausbildung zur Halterung des Werkzeugs und an seinem anderen endseitigen Schaftbereich eine Kopplungsausbildung zur Kopplung mit einer Werkzeugmaschine aufweist.
Derartige Werkzeughalter sind beispielsweise als Spannfutter oder Spanndorne bei Bohr-, Fräs-, Reib- oder Schleifmaschinen, d.h. allgemein bei Maschinen zur spanabhebenden Bearbeitung mit rotierenden geometrisch bestimmten oder unbestimmten Schneiden, allgemein bekannt. Die Spannausbildung kann eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Halteschafts des Werkzeugs aufweisen, wobei am Umfangsmantel der Aufnahmeöffnung wenigstens eine Spannfläche zur Halterung eines Halteschafts des Werkzeugs vorgesehen sein kann. Die bekannten Werkzeughalter weisen in der Regel eine gewisse axiale Länge auf, was sie grundsätzlich anfällig für fremderregte Schwingungen macht, welche von vielerlei Quellen erregt werden können.
Beispielsweise weisen zahlreiche Schneidwerkzeuge, welche zur Einspannung in einen derartigen Werkzeughalter vorgesehen sind, an ihrer Außenfläche wenigstens eine Schneide oder über ihren Umfang gleichmäßig verteilt eine Mehrzahl von Schneiden auf, so dass bei einer Werkzeugumdrehung periodisch wenigstens eine Schneide in den Werkstückkörper eintritt, um aus diesem einen Span abzuheben. Mit einem derartigen Schneideneintritt in das Material ist eine Kraftrückwirkung auf die Schneide verbunden, da diese mehr oder weniger schlagartig von einem nichtschneidenden in einen schneidenden Zustand übergeht. Die Periodizität derartiger Kraftstöße hängt dabei von der Anzahl an vorhandenen Schneiden und der Umdrehungszahl des Werkzeugs und damit des Werkzeughalters ab. Es sind jedoch auch andere Schwingungseinflüsse bekannt, wie sie etwa durch eine für ein jeweiliges Werkzeug unangepasste Schneidgeschwindigkeit erhalten werden, beispielsweise durch Rattern eines Fräsers.
Durch diese Einflüsse kann der Werkzeughalter zu Torsionsschwingungen um seine ideale Drehachse oder/und zu Transversalschwingungen in einer die Drehachse enthaltenden Ebene angeregt werden. Auch Mischformen derartiger Schwingungen sind denkbar.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art anzugeben, welcher allgemein gegenüber dem Stand der Technik weniger anfällig für eine unerwünschte Schwingungsanregung ist und damit verbunden höhere Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art, welcher eine Verspannungsanordnung aufweist, die zumindest im Betrieb des Werkzeughalters in einem einen axialen Verspannungsabschnitt bildenden Axialabschnitt des Spannschafts eine Verspannungskraft mit einer in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente ausübt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Verspannungskraft in einer beliebigen Richtung auf den Werkzeughalter ausgeübt werden, solange sie eine in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Drehachse, wirkende Verspannungskraftkomponente aufweist. Es wird von Fachleuten jedoch verstanden werden, dass die mit einer erfindungsgemäßen Verspannungsanordnung erzielbare Wirkung umso größer ist, je größer der Anteil der in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente an der Gesamtverspannungskraft ist.

Bei der Kupplungsausbildung kann es sich um jeden Typ einer herkömmlichen Werkzeughalterkupplung wie z.B. einen Steilkegel-Kupplungsschaft oder eine Hohlschaftkupplung (HSK-Kupplung) handeln. Auch kann es sich bei der Spannausbildung gleichfalls um jeden Typ einer Werkzeugspanneinrichtung handeln, wie z.B. eine Schrumpffutter-Aufnahme, eine Werkzeugaufnahme für einen Zylinderschaft mit einer Spannschraube beispielsweise vom Weldon-Typ oder Whistle-Notch-Typ. Geeignet sind aber auch Spannzangenfutter oder sogenannte Kombiaufnahmen oder Messerkopfaufnahmen.

Die axiale Verspannungskraftkomponente bewirkt in dem axialen Verspannungsabschnitt eine mechanische Axialspannung, welche die Federeigenschaften des Werkzeughalters, insbesondere dessen Federhärte in dem Axialabschnitt und damit des Werkzeughalters insgesamt gegenüber dem mechanisch unverspannten Zustand ändert. Durch Aufbringen der Axialspannung kann somit die Federsteifigkeit des Werkzeughalters insgesamt und damit verbunden die am Werkzeughalter besonders einfach anregbaren Schwingungsformen und ihre zugeordneten Resonanzfrequenzen gezielt verändert werden. Wie allgemein bekannt ist, bestimmt sich die Resonanzfrequenz eines Bauteils, wie z.B. eines Werkzeughalters, aus der Quadratwurzel des Quotienten aus Federsteifigkeit und Masse. Durch die gezielte Änderung der Federsteifigkeit kann sowohl das Torsionsschwingungsverhalten, d.h. eine Schwingung des Werkzeughalters um eine Drehachse herum betreffend, als auch das Transversalschwingungsverhalten, d.h. eine Schwingung des Werkzeughalters in einer die Drehachse enthaltenden Ebene mit einer Schwingungsauslenkung des Werkzeughalters orthogonal zur Drehachse betreffend, gezielt beeinflusst werden.

Die mechanische Axialspannung, die auf den Werkzeughalter durch die Verspannungsanordnung aufgebracht wird, kann eine Zugspannung oder eine Druckspannung sein.

Wenn vorangegangen ausgesagt ist, dass die Verspannungsanordnung zumindest im Betrieb des Werkzeughalters auf den Werkzeughalter eine Verspannungskraft ausübt, so soll dadurch nicht ausgeschlossen sein, dass diese Verspannungskraft von der Verspannungsanordnung auch in Außerbetriebszuständen ausgeübt wird. Es soll lediglich sichergestellt sein, dass die Verspannungskraft dann, wenn das Risiko einer unerwünschten Schwingungsanregung besteht, nämlich im Betrieb, die Verspannungskraft auf den Werkzeughalter einwirkt. Mit „Betrieb" ist der rotierende Werkzeughalter bezeichnet, bei welchem ein Eingriff eines in ihn eingespannten Werkzeugs in ein Werkstück erfolgt, unmittelbar bevorsteht oder jederzeit erfolgen kann.

Für eine möglichst gleichmäßig über den gesamten Umfang des Werkzeughalters auf diesen einwirkende Verspannungskraft kann die Verspannungsanordnung vorteilhaft koaxial zum Verspannungsabschnitt des Werkzeughalters angeordnet sein. Besonders einfach kann eine Verspannungsanordnung bezüglich ihres korrekten Sitzes überprüft werden, wenn sie den Werkzeughalter koaxial umgibt, insbesondere wenn die Verspannungsanordnung als den Spannschaft umschließende Hülse ausgebildet ist.

Die Verspannungsanordnung kann in konstruktiv einfach auszuführender Art und Weise die Verspannungskraft über zwei in axialer Richtung mit Abstand voneinander gelegene Stützstellen in den Werkzeughalter einleiten. Der zwischen den Stützstellen gelegene Axialabschnitt des Werkzeughalters ist dann der oben erwähnte axiale Verspannungsabschnitt. Allgemein ist der axiale Verspannungsabschnitt der Abschnitt, in welchem die Verspannungskraft auf den Werkzeughalter einwirkt.

Grundsätzlich reicht es aus, wenn lediglich eine der Stützstellen am Werkzeughalter selbst vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine Stützstelle an einem fest mit dem Werkzeughalter verbundenen Teil, etwa einem darin eingespannten Werkzeug vorgesehen sein. Dieser Fall wird weiter unten aus führlich beschrieben. Vorteilhafterweise, weil von der Gestaltung weiterer Teile unabhängig, sind jedoch beide Stützstellen am Werkzeughalter vorgesehen.

Ebenso kann grundsätzlich daran gedacht sein, die Verspannungsanordnung einmalig bei der Herstellung des Werkzeughalters an diesen derart anzubringen, dass sie eine gewünschte Verspannungskraft auf diesen ausübt, oder die Verspannungsanordnung an dem Werkzeughalter in einer vorbestimmten Anbringungsstellung anbringbar zu machen, in welcher sie eine vorbestimmte Verspannungskraft auf den Werkzeughalter ausübt. Als vorteilhaft wird jedoch angesehen, den Werkzeughalter derart auszubilden, dass die auf ihn einwirkende Verspannungskraft veränderbar ist. Dann kann je nach Anwendungsfall, die Verspannungskraft so gewählt sein, dass im betreffenden Anwendungsfall, d.h. unter Berücksichtigung der Anzahl von an einem Schneidwerkzeug vorhandenen Schneiden, der Drehzahl des Werkzeughalters usw., eine unerwünschte Schwingungsanregung nicht oder zumindest in verringertem Maße auftritt.

Gemäß einer ersten konstruktiven Ausführung kann der Werkzeughalter dadurch zur Veränderung der auf ihn einwirkenden Verspannungskraft ausgebildet sein, dass er mehrteilig ausgeführt ist, wobei wenigstens zwei Werkzeughalterteile in axialer Richtung relativ zueinander verlagerbar sind und wobei zwei Werkzeughalterteile je eine Stützstelle aufweisen. Bei dieser Ausführungsform kann der axiale Abstand zweier Stützstellen voneinander durch Verlagerung der wenigstens zwei Werkzeughalterteile relativ zueinander in axialer Richtung erreicht werden. Auf diese Art und Weise kann zwischen den zwei Stützstellen eine Verspannungsanordnung vorbestimmter axialer Abmessung verspannt werden.

Besonders einfach kann die Verlagerbarkeit der wenigstens zwei Werkzeughalterteile erreicht werden, wenn sie miteinander längs einer zur Drehachse parallelen Schraubachse verschraubbar sind. Als Schraubachse wird dabei diejenige Achse verstanden, längs welcher durch Drehung eines der Teile ein Vortrieb erreicht wird. Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch mehr als zwei Werkzeughalterteile vorgesehen sein können, wobei es ausreicht, wenn an zwei von diesen jeweils eine Stützstelle vorgesehen ist.

Zusätzlich oder alternativ zu der gerade geschilderten Ausführungsform kann wenigstens eine der Stützstellen zur axialen Verlagerung des an ihr abgestützten Abschnitts der Verspannungsanordnung ausgebildet sein. Wenn eine der Stützstellen einen an ihr abgestützten Abschnitt der Verspannungsanordnung in axialer Richtung festlegt und die andere Stützstelle eine axiale Verlagerung des an ihr abgestützten Abschnitts der Verspannungsanordnung gestattet, so kann hierdurch der zwischen den Stützstellen liegende Axialabschnitt gezielt unter Zug- oder Druckspannung gesetzt werden. Der Betrag der Spannung im Verspannungsabschnitt ist dabei vorzugsweise veränderlich. Die Verspannung des Verspannungsabschnitts ist auch möglich, wenn beide Stützstellen zur axialen Verlagerung der an ihr abgestützten Abschnitte der Verspannungsanordnung ausgebildet sind.

Die Verlagerung eines Abschnitts der Verspannungsanordnung an einer Stützstelle kann auf verschiedene Art und Weise realisiert sein, etwa durch eine Kulissenbahn an einem der Bauteile: Werkzeughalter und Verspannungsanordnung, und einem von dieser geführten Vorsprung am jeweils anderen Bauteil. Eine besonders einfache Anbringung der Verspannungsanordnung sowie eine besonders einfache Verlagerbarkeit des an einer Stützstelle abgestützten Abschnitts der Verspannungsanordnung kann dadurch erhalten werden, dass die wengistens eine Stützstelle ein Gewinde umfasst, mit welchem der an der Stützstelle abgestützte Abschnitt der Verspannungsanordnung in axialer Richtung verlagerbar ist.

An diesem Gewinde kann beispielsweise eine Stellmutter angreifen, welche durch Drehbewegung in axialer Richtung am Werkzeughalter verlagerbar ist, wodurch wiederum eine Verspannung des Werkzeughalters durch die Verspannungsanordnung erreichbar ist.

Eine besonders geringe Anzahl an Komponenten eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters wird erreicht, wenn das Gewinde an einer Umfangsfläche des Werkzeughalters vorgesehen ist, wobei es mit einem Gegengewinde an einer Umfangsfläche der Verspannungsanordnung in Eingriff ist oder in Eingriff bringbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der Umfangsfläche des Werkzeughalters um eine Außenumfangsfläche und bei der Umfangsfläche der Verspannungsanordnung um eine Innenumfangsfläche, so dass die Verspannungsanordnung einfach von außen auf den Werkzeughalter aufgeschraubt werden kann. Dies bietet eine stets gute Zugänglichkeit der Verspannungsanordnung und somit eine einfache Einstellbarkeit der von ihr auf den Werkzeughalter ausgeübten Verspannungskraft.

Es kann jedoch auch daran gedacht sein, die Verspannungsanordnung im Werkzeughalter anzuordnen, so dass dieser die Verspannungsanordnung umgibt. Diese Lösung ist vorteilhaft, wenn ein besonders geringer Außendurchmesser des Werkzeughalters gewünscht wird. Dann kann die zuvor bezeichnete Umfangsfläche des Werkzeughalters eine Innenumfangsfläche sein und die Umfangsfläche der Verspannungsanordnung eine Außenumfangsfläche. Die Verspannungsanordnung kann dann einfach in eine Ausnehmung des Werkzeughalters eingedreht werden und dort mit einem die andere Stützstelle bildenden Anschlag in Anlage sein.

Es kann jedoch auch daran gedacht sein, dass der Werkzeughalter wenigstens ein gesondertes Stellglied aufweist, welches an einem der Bauteile: Werkzeughalter und Verspannungsanordnung, abgestützt ist und mit dem jeweils anderen Bauteil Kraft übertragend in Eingriff ist. Durch dieses Stellglied kann dann, etwa mit Werkzeugangriff, die jeweilige Verspannungskraft eingestellt werden. Für eine möglichst große Verspannungskraft können auch mehrere Stellglieder über den Umfang des Werkzeughalters verteilt vorgesehen sein, so dass jedes nur einen Bruchteil der Gesamtlast tragen muss.

Das gesonderte Stellglied kann wiederum derart gestaltet sein, dass der Kraft übertragende Eingriff durch ein Gewinde realisiert ist, wobei vorzugsweise das wenigstens eine gesonderte Stellglied eine Schraube oder eine Mutter ist. Ein Gewinde stellt das einfachste und am leichtesten zu fertigende Mittel für einen Kraft übertragenden Eingriff mit einstellbarem Kraftbetrag dar. Durch geeignete Wahl der Gewindesteigung kann eine feinere oder grobere Einstellbarkeit der Verspannungskraft vorgesehen werden.

Zur einfachen Übertragung einer in axiale Richtung weisenden Verspannungskraftkomponente kann wenigstens eine der Stützstellen von einem zumindest auch in axiale Richtung weisenden Umfangsflächenabschnitt gebildet sein, mit welchem ein Gegenflächenabschnitt der Verspannungsanordnung sich in Anlageeingriff befindet oder in Anlageeingriff bringbar ist. Derartige Umfangsflächenabschnitte sind am Werkzeughalter besonders einfach zu erzeugen, etwa durch Drehbearbeitung. Besonders einfach lässt sich diese Drehbearbeitung durchführen, wenn es sich um einen Außenumfangsflächenabschnitt handelt. So kann etwa der in axiale Richtung weisende Umfangsflächenabschnitt an einem am Werkzeughalter in Umfangsrichtung umlaufenden Bund ausgebildet sein. Auch von dem Werkzeughalter in radialer Richtung vorstehende Umfangssegmente können die genannten Umfangsflächenabschnitte aufweisen. Als in axiale Richtung weisend wird ein Umfangsflächenabschnitt gemäß der vorliegenden Anmeldung dann angesehen, wenn seine Flächennormale eine in axialer Richtung verlaufende Normalenkomponente besitzt. Es wird Fachleuten offensichtlich sein, dass ein zumindest auch in axiale Richtung weisender Umfangsflächenabschnitt dann umso besser zur Übertragung einer in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente geeignet ist, je größer der Anteil der Axialkomponente der Flächennormale an der Gesamtnormale ist. Besonders bevorzugt ist daher der Umfangsflächenabschnitt orthogonal zur Drehachse orientiert.

Der Werkzeughalter hat an seinem anderen, dem Endbereich mit Spannausbildung entgegengesetzten axialen Endbereich eine Kopplungsausbildung zur Kopplung mit einer Werkzeugmaschine auf. Um die Funktionsausbildungen: Spannausbildung und Kopplungsausbildung nicht zu stören, ist der Verspannungsabschnitt in axialer Richtung bevorzugt zwischen der Spannausbildung und der Kopplungsausbildung gelegen.

Dies muss jedoch nicht so sein. Statt des zuvor beschriebenen umlaufenden Bundes kann die Verspannungsanordnung zur Übertragung der in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung auch an einer Stirnseite des Werkzeughalters, vorzugsweise an der spannausbildungsseitigen Stirnfläche, angreifen. Die kopplungsausbildungsseitige Stirnseite ist weniger geeignet, da hier Kollisionen mit der den Werkzeughalter einspannenden Werkzeugmaschine auftreten können.

Gemäß einer anderen Ausführungsform einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann zur Verringerung des Herstellungsaufwands des Werkzeughalters dann, wenn die Spannausbildung einen bezüglich der Drehachse konischen Umfangsflächenabschnitt aufweist, was häufig der Fall ist, wenn die Spannflächen der Spannausbildung durch Aufschrauben einer Überwurfmutter oder durch eine die Spannausbildung umgebende Spannhülse gespannt werden, der konische Umfangsflächenabschnitt als der zuvor erwähnte zumindest auch in axiale Richtung weisende Umfangsflächenabschnitt verwendet werden. Dabei befindet sich der Gegenflächenabschnitt der Verspannungsanordnung in Anlageeingriff mit dem konischen Umfangsflächenabschnitt oder ist in Anlageeingriff mit diesem bringbar. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann auch daran gedacht sein, dass die zuvor erwähnte Spannhülse oder Überwurfmutter die Verspannungsausbildung bildet.

Für eine möglichst gleichmäßige Krafteinleitung über den gesamten Umfang des Werkzeughalters umfasst die Verspannungsanordnung vorzugsweise eine Hülse mit zumindest in einem Axialabschnitt geschlossenem Querschnitt. Dabei reicht es aus, wenn die Hülse zumindest in einem axialen Abschnitt einen geschlossenen Querschnitt umfasst, da dieser für einen Kraftausgleich in Umfangsrichtung sorgt. Vorzugsweise liegt der geschlossene Querschnitt im Bereich der Stützstellen, so dass längs des gesamten Umfangs des Werkzeughalters an den Stützstellen eine Kraftübertragung zwischen Verspannungsanordnung und Werkzeughalter mit verhältnismäßig geringer Flächenlast stattfinden kann.

Die Hülse kann zur Schwingungsdämpfung eine Mehrzahl von koaxial am Werkzeughalter angeordnete, zumindest in einem Axialabschnitt aneinander anliegende Hülsenmäntel umfassen. Bei einer Verwindung des Werkzeughalters verwinden sich die koaxialen Hülsenmäntel unterschiedlich stark, so dass es zu einer Relativbewegung zwischen diesen kommen kann, welche zwischen den aneinander anliegenden Hülsenmänteln Reibung erzeugt. Die so entstehende Reibung wirkt dämpfend auf die sie hervorrufende unerwünschte Bewegung.

Zur Vermeidung von Kollisionen mit einem zu bearbeitenden Werkstück kann die Hülse, falls sie den Werkzeughalter radial außen umgibt, derart ausgeführt sein, dass sie an der kopplungsausbildungsnäheren Spannstelle einen größeren Durchmesser aufweist als an der spannausbildungsnäheren Stützstelle. Bevorzugt ist sie aus Gründen einer einfachen Herstellung konisch ausgebildet.

Eine gute Zentrierung wenigstens eines Hülsenmantels bzw. der gesamten Hülse wird erreicht, wenn wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse, an wenigstens einem axialen Endbereich, vorzugsweise an beiden axialen Endbereichen, mit einem am Werkzeughalter ausgebildeten Ringbund formschlüssig in Eingriff ist.

Weiterhin kann der wenigstens eine Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse, an wenigstens einem axialen Endbereich, vorzugsweise an beiden axialen Endbereichen, unter Zwischenanordnung eines Dämpfungs stücks an dem Werkzeughalter anliegen. Durch den Anlageeingriff wird wiederum eine Mikro-Relativbewegung zwischen Hülse und Dämpfungsstück oder/und zwischen Dämpfungsstück und Werkzeughalter ermöglicht, so dass unerwünschte Relativbewegungen zwischen Werkzeughalter und Hülse abgedämpft werden. Auch dies verhindert die Entstehung einer unerwünschten Schwingung. Darüber hinaus sorgt das Dämpfungsstück dafür, dass Schläge auf den Werkzeughalter abgedämpft werden, wie sie etwa von einer spanenden Werkstückbearbeitung herrühren können. Dies gilt nicht auch bei einer über ein bloßes Anliegen hinausgehenden Verbindung von Hülse und Dämpfungsstück oder/und von Dämpfungsstück und Werkzeughalter.

Gemäß dem gerade Erwähnten kann zur Reibungsdämpfung die Hülse lediglich in axialer Richtung fest an dem Werkzeughalter eingespannt sein, so dass eine Drehung der Hülse relativ zum Werkzeughalter um dessen Drehachse gestattet ist. Eine für genaue Bearbeitung vorteilhafte hohe Steifigkeit kann jedoch dadurch erhalten werden, dass wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse, an wengistens einem axialen Endbereich fest mit dem Werkzeughalter verbunden ist, etwa durch Löten, Schweißen, Kleben oder vergleichbare Fügeverfahren zur unlösbaren Verbindung. Die Steifigkeit kann noch weiter erhöht werden, wenn wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse, an beiden axialen Endbereichen fest mit dem Werkzeughalter verbunden ist.

Die zuvor erläuterten Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind dazu geeignet, dauerhaft eine in axiale Richtung wirkende Verspannungskraftkomponente auf den Werkzeughalter auszuüben.

Alternativ oder zusätzlich kann der Werkzeughalter jedoch derart ausgestaltet sein, dass wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse, mit dem Werkzeughalter ein abgeschlossenes Raumvolumen definiert, etwa eine Kammer, welches mit einem fließfähigen Material, vorzugsweise einer Flüssigkeit, und/oder mit einem elastischen Material, vorzugsweise einem gummiartigen Material gefüllt oder füllbar ist. Dabei wird das Material in dem abgeschlossenen Raumvolumen durch Fliehkräfte während des Betriebs des Werkzeughalters nach radial außen verlagert, wo es eine nach radial außen gerichtete Kraft auf die das Raumvolumen nach außen begrenzende Wandung ausübt. Diese von der rotierenden Flüssigkeit ausgeübte Zentrifugalkraft führt bei geeigneter Gestaltung der die nach radial außen begrenzenden Wandung des Hohlraums zu in axialer Richtung wirkenden Kraftkomponenten an der Verbindungsstelle der Wandung mit dem Werkzeughalter.

Selbst bei einer zylindrischen oder kreiszylindrischen Wandung werden durch Materialverformung bei hohen Drehzahlen in axialer Richtung wirkende Kraftkomponenten wirksam.

Aus Gründen einer einfachen Fertigung wird die das abgeschlossene Raumvolumen nach radial außen begrenzende Wandung durch einen Hülsenmantel bzw. durch die gesamte Hülse gebildet. Die Hülse umgibt dabei den Verspannungsabschnitt radial außen, da die Zentrifugalkraft bei vorbestimmter Drehzahl umso höher ist, je größer der Durchmesser der Hülse ist. Es reicht jedoch aus, wenn die Hülse lediglich in einem axialen Abschnitt, etwa im Bereich der kopplungsausbildungsnäheren Stützstelle, einen großen Durchmesser aufweist.

Weiterhin kann der Werkzeughalter Druckveränderungsmittel umfassen, um den Druck des fließfähigen Materials in dem abgeschlossenen Raumvolumen verändern zu können. Dadurch kann unabhängig von einer Drehzahl des Werkzeughalters eine gewünschte Vorspannung eingestellt werden. In der Regel wird das fließfähige Material, welches in das Raumvolumen eingefüllt oder einfüllbar ist, eine nicht komprimierbare Flüssigkeit sein. Dann können die Druckveränderungsmittel einfach dadurch gebildet sein, dass sie Mittel zur Veränderung des Raumvolumens umfassen, etwa wenigstens eine in das Raumvolumen verlagerbarr Stellschraube oder/und wenigstens einen verlagerbaren Kolben. Hier kann der Druck wie bei einem Kolben-Zylinder- System verändert durch verlagern der Stellschraube oder/und des Kolbens in das abgeschlossene Raumvolumen hinein oder aus diesem heraus. Da hier nur kurze Stellwege benötigt werden, kann als der wenigstens eine Kolben wenigstens eine Dichtung verwendet werden, so dass gesondert vorzusehende Dichtungen entfallen können.

Wie bereits oben angesprochen wurde, reicht es aus, wenn eine Stützstelle am Werkzeughalter vorgesehen ist. Die andere Stützstelle zur Übertragung einer in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente kann an einem in dem Werkzeughalter eingespannten oder einspannbaren Werkzeug vorgesehen sein. In diesem Falle ist der Werkzeughalter ohne darin eingespanntes Werkzeug stets entlastet. Beim Einspannen des Werkzeugs wird dann von diesem eine Kraft auf den Werkzeughalter ausgeübt. Diese Konstruktion ist besonders geeignet, eine axiale Zugspannung in dem Verspannungsabschnitt zu erzeugen, da ein Längsende der Verspannungsanordnung, etwa der Hülse, sich an einer Fläche am Werkzeug abstützen kann und dann der Verspannungsabschnitt des Werkzeughalters unter Zugspannung gesetzt werden kann.

Diese Wirkung kann durch einen Werkzeughalter erreicht werden, bei welchem das zuvor genannte Stellglied ein in den Werkzeughalter eingespanntes oder einspannbares Werkzeug ist, mit welchem ein axialer Endbereich der Verspannungsanordnung Kraft übertragend in Anlageeingriff oder in Anlageeingriff bringbar ist, wobei das Werkzeug, vorzugsweise durch ein Spanngewinde, in axialer Richtung am Werkzeughalter verlagerbar ist.

Die vorangegangen erläuterte Verspannungsanordnung ändert die Federcharakteristik des im Betrieb sowohl Drehschwingungen als auch Biegeschwingungen ausgesetzten Spannschafts und damit dessen Schwingungsverhalten. Im Einzelfall kann bereits die Änderung des Schwingungsverhaltens zu einer Verbesserung der Schneideigenschaften des Werkzeugs und damit zu einer Verbesserung seiner Standzeit im Betrieb führen. Eine wesentliche Verbesserung der Dämpfungseigenschaften des Werkzeughalters lässt sich jedoch erreichen, wenn dem Spannschaft Energie absorbierende oder Energie verzehrende Mittel zugeordnet sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die die Vorspannkraft erzeugende Hülse zumindest auf einem Teilbereich ihrer axialen Länge reibschlüssig am Umfang des Spannschafts anliegt. Die lediglich an ihren axialen Enden mit dem Werkzeughalter verbundene Hülse bewegt sich bei Dreh- oder Biegeschwingungen des Spannschafts relativ zu diesem und dämpft durch ihren Reibschluss diese Schwingungen. Der Reibschluss kann durch eine Übermaß-Bemessung der aneinander liegenden Umfangsflächen des Spannschafts einerseits und der Hülse andererseits realisiert sein, beispielsweise in einer Ausgestaltung, in welcher die Hülse den Spannschaft umschließt durch ein radiales Übermaß des Außendurchmessers des Spannschafts bezogen auf den Innendurchmesser der Hülse. Die für den Reibschluss erforderlichen radialen Kräfte können aber auch anderweitig erzeugt werden, beispielsweise indem elastisches Material zwischen die sich radial gegenüberliegenden Umfangsflächen des Spannschafts einerseits und der Hülse andererseits eingepresst wird.

Es hat sich herausgestellt, dass der Reibschlussabschnitt sich nicht über die gesamte axiale Länge der Hülse erstrecken muss, dass es vielmehr genügt, den Reibschluss auf einen Teilabschnitt der Hülse, insbesondere im Bereich eines ihrer axialen Enden zu begrenzen, so dass die verbleibende axiale Länge der Hülse für die federnde axiale Verspannung ausgenutzt werden kann. In einer bevorzugten, konstruktiv besonders einfachen Ausführungsform wird das letztgenannte Prinzip zugleich zur axialen Abstützung der Hülse an dem Spannschaft ausgenützt. Die mit ihren beiden Enden axial vorgespannt an dem Werkzeughalter abgestützte Hülse ist mit ihrem der Spannausbildung axial nahen Ende bevorzugt in einem Reibschlussabschnitt im Presssitz reibschlüssig an dem Spannschaft gehalten. Die axiale Länge des Reibschlussabschnitts ist so bemessen, dass er auch die axiale Vorspannkraft der Hülse aufzunehmen vermag, jedoch zum anderen Ende der Hülse hin seine reibungsdämpfenden Eigenschaften entfalten kann.

Bei der Montage der Hülse auf dem Spannschaft des Werkzeughalters wird die Hülse zum Beispiel in einer Pressvorrichtung unter Überwindung des Presssitzes auf Druck vorgespannt. Um die Hülse nicht über die gesamte axiale Höhe des Reibschlussabschnitts unter Presssitzbedingungen aufschieben zu müssen, haben die Hülse und der Spannschaft zumindest in einem Teil des Reibschlussabschnitts aneinander angepasst geringfügig konische Form, beispielsweise bei einer Steigung von etwa 0,1. Eine solche Konusform ist selbsthemmend. Es versteht sich aber, dass der Reibschlussabschnitt für sich, aber auch wenn er Presssitzbedingungen erfüllt, auch durch Zylinderflächen gebildet sein kann.

Mit ihrem anderen Ende stützt sich die solchermaßen unter Druck-Vorspannung auf den Spannschaft aufgezogene Hülse an einer Ringschulter des Werkzeughalters, insbesondere an einer Ringschulter der Kopplungsausbildung axial ab. In diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, das an der Ringschulter abgestützte Ende der Hülse als Konusabschnitt auszubilden, der sich von der Ringschulter weg axial verjüngt und so zusätzlich für eine Aussteifung des der Kopplungsausbildung benachbarten Fußes des Spannschafts sorgt.

Wie bereits erwähnt verläuft die axial auf Druck vorgespannte Hülse zweckmäßigerweise axial zwischen dem Reibschlussabschnitt und dem axial der Kopplungsausbildung zugewandten, an dem Werkzeughalter abgestützten anderen Ende mit radialem Abstand von dem Spannschaft, um die Hülse in ihrem die Vorspannung erzeugenden Abschnitt beweglich zu machen. Axial zwischen dem Reibschlussabschnitt und dem am Werkzeughalter abgestützten anderen Ende kann wenigstens ein Dämpfungsring aus einem elastisch komprimierbaren Material zwischen dem Umfang des Spannschafts und dem Innenmantel der Hülse angeordnet sein, so dass auch dieser Bereich der Hülse zur Energie absorbierenden Schwingungsdämpfung mit ausgenutzt werden kann. Beispielsweise kann ein solcher Dämpfungsring in dem vorstehend erwähnten Konusabschnitt der Hülse untergebracht sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die axialen Enden der Hülse zugfest und dicht mit dem Werkzeughalter verbunden, insbesondere reibverschweißt sind, wobei die Hülse den Spannschaft mit radialem Abstand umschließt, so dass zwischen der Hülse und dem Spannschaft eine nach außen abgedichtete Ringkammer entsteht. Für die axiale Verspannung wird in diese Kammer unter Druck ein deformierbares und bei Deformation Schwingungsenergie absorbierendes Material eingeführt, beispielsweise eingespritzt, welches zumindest während des Füllvorgangs fließfähig oder deformierbar ist und dann unter Aufrechterhaltung des Drucks seine Konsistenz ändert. Geeignet sind beispielsweise fließfähige Gummimischungen, die in der Ringkammer ausvulkanisieren oder aber härtbare Kunststoffsubstanzen, die in der Ringkammer zu einem steifelastischen Ringkörper aushärten. Geeignet sind auch in der Ringkammer sinterbare Materialien, wie zum Beispiel Keramikmaterialien. Die vorstehend erläuterten Dämpfungsmaterialien können Füllstoffe enthalten, die die mechanische Festigkeit oder Steifigkeit des Dämpfungsmaterials erhöhen.

In einer weiteren Variante, die auf dem Prinzip hydraulischer Druckerzeugung für die axiale Verspannung der Verspannungsanordnung beruht, ist vorgesehen, dass die Hülse mit ihren beiden Enden axial an dem Werkzeughalter abgestützt ist, wobei im Abstützweg eines der beiden Enden der Hülse eine relativ zu dem Werkzeughalter axial bewegliche Stützeinrichtung angeordnet ist, die wenigstens einen Stützkolben aufweist, der in einer ihm zugeordneten, ein fließfähiges oder plastisch deformierbares Druckmedium enthaltenden Druckkammer axial verschiebbar geführt ist, wobei der Druckkammer ein Einstellelement zur Veränderung des Drucks in dem Druckmedium zugeordnet ist. Die Druckkammer ist aus Platzbedarfsgründen bevorzugt auf der Seite der Kopplungsausbildung des Werkzeughalters angeordnet und kann eine Vielzahl in Umfangsrichtung verteilter, axial beweglicher Kolben umfassen, die am Umfang verteilt auf das benachbarte Ende der Hülse wirken. Die Kolben sind zweckmäßigerweise in gesonderten, jedoch für das Druckmedium kommunizierenden Druckkammern angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei dem Stützkolben um einen zur Drehachse zentrischen Ringkolben, der in einem die Druckkammer bildenden Ringraum axial verschiebbar ist. Der Ringkolben kann von der Hülse gesondert sein; er kann aber auch einteilig mit ihr verbunden sein.

Bei dem Druckmedium kann es sich um Hydrauliköl oder eine sonstige nicht komprimierbare Flüssigkeit handeln. Geeignet sind aber auch fließfähige, plastische Materialien, wie zum Beispiel gummiartige oder fließfähige Kunststoffe oder visko-elastische Massen.

Bei dem Einstellelement kann es sich um eine auf das Druckmedium einwirkende Kolbenschraube oder dergleichen handeln.

Das andere der beiden Enden der Hülse kann fest mit dem Spannschaft verbunden sein, beispielsweise angeschweißt oder angeklebt sein. Vorzugsweise ist jedoch am Ringbund für die Abstützung des anderen Endes der Hülse ein lösbar an dem Spannschaft gehaltener Sicherungsring vorgesehen. Bei dem Sicherungsring kann es sich um eine auf den Spannschaft aufgeschraubte Mutter oder aber um einen radial elastisch in eine Ringnut des Spannschafts eingeschnappten Federring handeln.

Es versteht sich, dass durch geeignete Wahl der Wandstärke der Hülse deren Federeigenschaften optimiert werden können. Auch durch geeignete Gestalt der Hülse können die Federeigenschaften beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Hülse einen axial federnden Wellfederabschnitt umfassen.

Zur Verminderung von unerwünschterweise auftretenden Schwingungen kann an dem Werkzeughalter ein Schwingmassenstück vorgesehen sein, welches durch destruktive Resonanz eine unerwünschte Schwingung am Werkzeughalter mindert oder gar auslöscht. Vorzugsweise ist das Schwingmassenstück in axialer Richtung am Werkzeughalter verschiebbar angeordnet, so dass seine Resonanzfrequenz auf die Resonanzfrequenz des Werkzeughalters abstimmbar ist. Das Schwingmassenstück ist bevorzugt am Schaft des Werkzeughalters vorgesehen, da an diesem sich die unerwünschten Schwingungsformen bevorzugt ausbilden. Darüber hinaus kann das Schwingmassenstück durch die zuvor erwähnte Hülse eingekapselt sein, etwa wenn diese den Schaft radial außen umgibt. Dadurch ist das Schwingmassenstück vor äußeren Einflüssen, wie etwa Späneanfall und Kühlmittel, geschützt. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Für einen Werkzeughalter mit Schwingmassenstück wird selbständiger Schutz angestrebt.

In den 1 bis 29 sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt.

In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters allgemein mit 10 bezeichnet. Der Werkzeughalter 10 weist an seinem in 1 linken Endbereich eine Kopplungsausbildung 12 zur Kopplung des Werkzeughalters 10 mit einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine in an sich bekannter Weise auf. Durch die mit der Werkzeugmaschine gekoppelte Kopplungsausbildung 12 findet eine Drehmomentübertragung vom Drehantrieb der Werkzeugmaschine auf den Werkzeughalter 10 statt.
An seinem der Kopplungsausbildung 12 entgegengesetzten Längsende weist der Werkzeughalter 10 eine Spannausbildung 14 auf, welche eine im gezeigten Beispiel zylindrische Spannausnehmung 16 aufweist, in die ein Schaft eines Werkzeugs eingeführt und dort festgespannt werden kann. In dem in 1 gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Werkzeughalter 10 zum Schrumpfspannen. Die Spannausbildung 14 wird dazu an ihrer Außenumfangsfläche 14a im Bereich der Spannausnehmung 16 erwärmt, so dass sich die Spannausbildung thermisch ausdehnt und der Durchmesser der Spannausnehmung 16 größer wird. In diesem erwärmten Zustand wird der Schaft eines Werkzeugs in den Spannraum 16 eingeführt, woraufhin man den Werkzeughalter 10 im Bereich der Spannausbildung abkühlt oder sich abkühlen lässt, so dass zwischen Werkzeugschaft und der Spannausbildung 14 durch die abkühlungsbedingte Schrumpfung der Spannausbildung 14 der Werkzeughalter mit Presssitz in der Spannausnehmung 16 festgelegt ist. Derartige Werkzeughalter sind im Stand der Technik allgemein bekannt.
Der Werkzeughalter 10 ist um eine Drehachse D drehbar und ist darüber hinaus bezüglich dieser Drehachse D im Wesentlichen symmetrisch. Alle Richtungsangaben in dieser Anmeldung, welche sich auf eine Achse beziehen, sind auf die Drehachse D bezogen. Dies gilt für eine axiale Richtung, eine Umfangsrichtung und eine radiale Richtung.
In einem zwischen der Kopplungsausbildung 12 und der Spannausbildung 14 gelegenen axialen Schaftabschnitt 18 ist der Werkzeughalter 10 von einer Hülse 20 koaxial umgeben. Die Hülse 20 ist an zwei in axialer Richtung mit Abstand voneinander vorgesehenen Stützstellen 22 und 24 am Werkzeughalter 10 abgestützt. Die Stützstelle 22 in 1 ist dabei die der Kopplungsausbildung 12 nähere Stützstelle, während die Stützstelle 24 der Spannausbildung 14 näher liegt. Die Stüttstellen 22 und 24 laufen um den Werkzeughalter 10 um. An ihrem in 1 rechten Längsende 26 weist die Hülse 20 einen umlaufenden Radialvorsprung 28 auf, welcher von dem Hülsenkörper 20a nach radial innen vorsteht.
Dieser Radialvorsprung 28 ist längs des Umfangs des Werkzeughalters 10 in Anlageeingriff mit einem am Werkzeughalter 10 umlaufenden Schulter bzw. Bund 30, welcher ausgehend von der im Wesentlichen zylindrischen Schaftmantelfläche 18a nach radial außen vorsteht. Genauer liegt eine im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse D orientierte, im montierten Zustand der Hülse 20 zur Kopplungsausbildung 12 hinweisende Anlagefläche 28a des Radialvorsprungs 28 der Hülse 20 an einer ebenfalls zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonalen, zur Spannausbildung 14 hinweisenden Stirnfläche 30a des umlaufenden Bundes 30 an. Über diesen Anlagekontakt der Flächen 28a und 30a ist an der Stützstelle 24 eine in axiale Richtung wirkende und zur Kopplungsausbildung 12 hin gerichtete Verspannungskraft VK auf den Werkzeughalter 10 übertragbar.
An seinem der Kopplungsausbildung 12 näheren Längsende 32 weist die Hülse 20 einen nach radial außen verlaufenden Radialflansch 34 auf. Der Radialflansch 34 ist in Umfangsrichtung mit einer Mehrzahl von in gleichen Winkelabständen voneinander angeordneten Durchgangsbohrungen 36 versehen. Durch diese Durchgangsbohrungen 36 sind Schrauben 38 hindurchgeführt, deren Schraubenkopf auf einer zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonalen und zum anderen Längsende 26 hinweisenden Auflagefläche 34c des Radialflansches 34 aufliegt.
Die Schrauben 38 sind in den Durchgangslöchern 36 zugeordnete Sacklöcher 40 mit Innengewinde im Werkzeughalter 10 eingedreht.
Durch Festziehen der Schrauben 38 sowie durch ihre Abstützung am Radialflansch 34 der Hülse 20 ist an der Stützstelle 22 über das Innengewinde der Sacklöcher 40 eine in axiale Richtung wirkende und zur Spannausbildung 14 hin gerichtete Verspannungskraft VK übertragbar. Durch Wahl des Anzugsdrehmoments der Schrauben 38 kann der Betrag der Verspannungskraft VK eingestellt werden. Hierzu kann ein Spalt zwischen der zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonalen und zur Spannausbildung 14 hinweisenden Anlagefläche 12a und der zur Drehachse D ebenfalls orthogonalen und zur Kopplungsausbildung 12 hinweisenden Stirnfläche 34a des Radialflansches 34 der Hülse 20 belassen sein.
Zur einfachen Einstellung einer vorbestimmten Verspannungskraft können jedoch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zwei Anlageflächen am Werkzeughalter derart vorgesehen sein, dass der zwischen ihnen liegende axiale Abstand größer ist als ein axialer Abstand zwischen den Anlageflächen zugeordneten Gegenanlageflächen der Hülse bei Betrachtung des unmontierten Zustands der Hülse. Im Beispiel von 1 ist der axiale Abstand zwischen den Anlageflächen 30a und 12a um ca. 0,3 bis 0,5 Millimeter größer als der Abstand der Gegenanlageflächen 28a bzw. 34a. Die Schrauben 38 werden dann einfach angezogen, bis die Flächen 12a und 34a aneinander anliegen. Aufgrund der so erreichten Materialdehnung der Hülse wird eine vorbestimmte Verspannungskraft auf den Verspannungsabschnitt VA ausgeübt.
Die oben beschriebene an der Stützstelle 24 auftretende Verspannungskraft VK ist eine Lagerreaktionskraft der durch Anziehen der Schrauben 38 hervorgerufenen Verspannungskraft VK, wodurch die an den jeweiligen Stützstellen auftretenden Verspannungskräfte VK betragsmäßig gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Dadurch ist der zwischen den Stützstellen 22 und 24 gelegene Verspannungsabschnitt VA unter eine erhöhte Axialdruckspannung gesetzt. Die im Verspannungsabschnitt VA wirkende erhöhte axiale Druckspannung ist höher als eine axiale Spannungsbelastung in den in axialer Richtung an den Verspannungsabschnitt angrenzenden Axialabschnitten des Werkzeughalters 10. Durch diesen Abschnitt VA erhöhter axialer Druckspannung ist die Federsteifigkeit des Werkzeughalters 10 gegenüber einem unverspannten Zustand verändert, so dass sich auch die am Werkzeughalter 10 besonders einfach anregbaren Schwingungsformen und die diesen zugeordneten Resonanzfrequenzen mit der geänderten Federsteifigkeit ändern. Dies gilt sowohl für die Resonanzfrequenz von am Werkzeughalter 10 anregbaren Torsionsschwingungen um die Drehachse D herum sowie von Transveralschwingungen in einer die Drehachse D enthaltenden Ebene. Durch die eine Verspannungsanordnung bildenden Bauteile Hülse 20 und Schrauben 38 kann somit die Federsteifigkeit des Werkzeughalters 10 derart beeinflusst werden, dass unerwünschte Schwingungen im Betrieb des Werkzeughalters 10, etwa bei bekannter Schneidenanzahl eines im Werkzeughalter 10 eingespannten Werkzeugs sowie bekannter Betriebsdrehzahl des Werkzeughalters 10, schwieriger anzuregen sind bzw. mit geringerer Wahrscheinlichkeit auftreten. Dadurch wird schließlich die mit dem Werkzeughalter 10 erreichbare Bearbeitungsgenauigkeit und auch die Standzeit des Werkzeugs erhöht.
In 2 und allen folgenden Figuren sind gleiche Bauteile stets mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch erhöht um ein Vielfaches der Zahl 100. Bauteile werden lediglich im Zusammenhang mit derjenigen Figur ausführlich erläutert, in welcher sie erstmalig dargestellt sind. In Bezug auf diese Bauteile wird ausdrücklich auf deren Beschreibung in der Figur verwiesen, in welcher sie erstmalig in Erscheinung treten.
Die Ausführungsform von 2 entspricht im Wesentlichen der von 1. Lediglich die Schrauben 138 sind bei der in 2 gezeigten Ausführungsform durch Durchgangsbohrungen 136 im Werkzeughalter 110 hindurchgesteckt und in Bohrungen 140 mit Innengewinde im Radialflansch 134 eingedreht.
Die Längsachse der Schrauben 138 ist bezüglich der Drehachse D geneigt. Die Schrauben 138 sind derart angeordnet, dass sich ihre verlängert gedachten Längsachsen idealerweise in einem Punkt auf der Drehachse D schneiden. Damit wird von den Schrauben 138 eine in Richtung ihrer Längsachsen wirkende Kraft F auf den Werkzeughalter 110 übertragen, wobei diese Kraft F eine Verspannungskraftkomponente VK in axialer Richtung und eine Kraftkomponente VR in radialer Richtung aufweist. Die Verspannungskraftkomponenten VK, welche an der Stützstelle 124 eine entsprechende Lagerreaktionskraft hervorruft, setzt wiederum den Verspannungsabschnitt VA des Werkzeughalters 110 unter axiale Druckspannung mit den oben genannten Wirkungen.
Der in 3 dargestellte Werkzeughalter 210 ist nicht zum Schrumpfspannen von Werkzeugschäften geeignet, sondern ist an seiner Spannausbildung 214 mit federnden Spannsegmenten 242 versehen, welche einstückig mit dem Werkzeughalterschaft 218 ausgebildet sind. Die Spannsegmente 242 sind durch Biegung gegen ihre Materialelastizität zur Drehachse D hin verlagerbar. Die notwendige Biegekraft zum Einspannen von Werkzeugschäften im Spannraum 216 wird durch eine Überwurfhülse 220 aufgebracht. Hierzu ist der Außenumfang 214a der Spannausbildung des Werkzeughalters 210 sich konisch zum spannausbildungsnahen Längsende des Werkzeughalters 210 hin verjüngend ausgebildet. Eine Flächennormale der Kegelstumpfmantelfläche 214a der Spannausbildung 214 weist daher eine Komponente in Richtung der Drehachse D sowie eine Komponente in radialer Richtung auf.
Die Überwurfhülse 220 weist an ihrem spannausbildungsnäheren Längsende 226 eine konische Innenfläche 228a auf. Die konische Innenfläche 228a weist im Wesentlichen die gleiche Neigung auf wie die konische Außenfläche 214a. Dadurch weist die konische Innenfläche 228a zumindest auch in axiale Richtung. Genauer weist die Fläche (im montierten Zustand der Überwurfhülse 220) aufgrund ihrer Konizität zum einen in radialer Richtung zur Drehachse D hin und zum anderen in axialer Richtung zur Kopplungsausbildung 212 hin. Die flächige Anlage der Flächen 214a und 228a aneinander bilden somit die spannausbildungsnahe Stützstelle 224.
In axialer Richtung von der Spannausbildung 214 entfernt, nahe der Kopplungsausbildung 212, ist am Außenumfang 218a des Schaftbereichs 218 ein Außengewinde 244 vorgesehen. Mit diesem Außengewinde 244 ist ein Innengewinde 246 am Längsende 232 der Überwurfhülse 220 in Eingriff. Der Gewindeeingriff von Außengewinde 244 des Werkzeughalters 210 und Innengewinde 246 der Überwurfhülse 220 bildet die kopplungsausbildungsnähere Stützstelle 222. Durch Aufschrauben der Überwurfmutter 220 auf den Werkzeughalter 210 wird so zum einen die notwendige Spannkraft in radialer Richtung auf die Spannsegmente 242 übertragen, als auch die eine axiale Druckverspannung im Verspannungsabschnitt VA des Werkzeughalters 210 bewirkende axiale Verspannungskraftkomponente VK.
Zur besseren Zentrierung der Überwurfhülse 220 ist an dieser in axialer Richtung zwischen den Stützstellen 222 und 224 ein umlaufender Radialbund 248 ausgebildet, welcher nach radial innen vorsteht und flächig am Mantel 218a des Schaftbereichs 218 des Werkzeughalters 210 anliegt.
In 4 ist wieder ein Werkzeughalter 310 mit Spannanordnung 314 zum Schrumpfspannen von Werkzeugschäften dargestellt, wie schon in den 1 und 2. Daher ist es nicht erforderlich, dass die Überwurfmutter 320 eine Kraft in radialer Richtung auf die Spannanordnung 314 ausübt. Die Überwurfhülse 320 ist daher nicht zur Anlage an einer konischen Mantelfläche ausgebildet. Vielmehr weist die Überwurfhülse 320 an ihrem der Spannungsausbildung 314 zugeordneten Längsende 326 einen Radialvorsprung 328 auf, welcher mit einer im montierten Zustand der Überwurfhülse 320 zur Kopplungsausbildung 312 hinweisenden und zur Drehachse D orthogonalen Anlagefläche 328a an einer zur Drehachse D ebenfalls im Wesentlichen orthogonalen Stirnfläche 314b des Werkzeughalters 310 anliegt. Der Anlageeingriff der Flächen 328a und 314b bildet eine Stützstelle 324. Die andere Stützstelle ist, wie in 3, durch den Gewindeeingriff von Außengewinde 344 des Werkzeughalters 310 und Innengewinde 346 der Überwurfhülse 320 gebildet.
In den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen liegt die Spannausbildung 214 bzw. 314 zumindest teilweise im Verspannungsabschnitt VA.
Die in 5 gezeigte Ausführungsform des Werkzeughalters 410 ist im Wesentlichen eine Kombination der Ausführungsformen von 4 und der 1 und 2: Die kopplungsausbildungsnähere Stützstelle 422 ist, wie in 4, gebildet durch einen Gewindeeingriff eines Außengewindes 444 am Werkzeughalter 410 mit einem Innengewinde 446 einer Hülse 420.
Die spannungsausbildungsnähere Stützstelle 324 ist dagegen entsprechend den Ausführungsformen der 1 und 2 gebildet. Zur näheren Erläuterung der Ausgestaltung der Stützstellen 422 und 424 wird ausdrücklich auf die Beschreibung der 1 und 2 bzw. 4 verwiesen.
Im Bereich der Stützstelle 422, bei welcher die eine axiale Verspannung des Verspannungsabschnitts VA des Werkzeughalters 410 bewirkende Verspannungskraft zusammen mit der Stützstelle 424 erzeugt wird, sind Ausnehmungen 449 für einen Werkzeugeingriff ausgebildet. Dadurch kann die auf den Werkzeughalter 410 ausgeübte Verspannungskraft sehr genau eingestellt werden.
In 6 ist die Hülse 520 an ihrem der Kopplungsausbildung 512 näheren Längsende 532 in Anlageeingriff an dem Werkzeughalter 510. Eine zur Drehachse D orthogonale Fläche 534a des Radialflansches 534 ist in Anlage an einer zur Drehachse D orthogonalen Fläche 512a an der Kopplungsausbildung 512 des Werkzeughalters 510. Darüber hinaus ist nahe der Anlagefläche 512a der Kopplungsausbildung 512 ein den Radialflansch 534 radial außen umgebender Zentrierbund 552 am Werkzeughalter 510 ausgebildet. Dieser Zentrierbund 552 sorgt für eine korrekte koaxiale Lage der Hülse 520 bezüglich des Werkzeughalters 510. Eine nach radial innen weisende Zentrierfläche 552a des Zentrierbundes 552 ist in Anlageeingriff mit einer nach radial außen weisenden Fläche 534b des Radialflansches 534. Um eine Verlagerung der Hülse an der so gebildeten Stützstelle 522 zu vermeiden, sind der Radialflansch 534 und der Zentrierbund 552 durch eine Schweißnaht 554, welche um den Werkzeughalter umläuft, miteinander unlösbar verbunden.
An der Stütrstelle 524 ist an der Mantefläche 518a des Schaftbereichs 518 des Werkzeughalters 510 ein Außengewinde 544 vorgesehen, auf welches eine Stellmutter 538 aufgeschraubt ist. Die Stellmutter 538 drückt in Richtung der Drehachse D auf die zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonale Stirnfläche 526a der Hülse 520. Durch Wahl des Anzugdrehmoments der Stellschraube 538 kann die auf die Hülse 520 ausgeübte Druckkraft eingestellt werden. Der Verspannungsabschnitt VA des Werkzeughalters 510 ist somit gezielt unter Axialzugspannung setzbar. Die auf die Hülse 520 wirkenden Druckkräfte wirken im Verspannungsabschnitt VA als Reaktionszug kräfte auf den Werkzeughalter 510.
In 7 ist ein zweiteilig ausgeführter Werkzeughalter 610 dargestellt. Der Werkzeughalter 610 umfasst ein kopplungsseitiges Werkzeughalterteil 610a, an welchem die Kopplungsausbildung 612 vorgesehen ist, und ein spannseitiges Werkzeughalterteil 610b, an welchem die Spannausbildung 614 vorgesehen ist. Die beiden Werkzeughalterteile 610a und 610b sind miteinander verschraubt, wobei ein Zapfen 656 mit Außengewinde am spannausbildungsseitigen Werkzeughalterteil 610b in eine Öffnung 658 am kopplungsausbildungsseitigen Werkzeughalterteil 610a eingedreht ist.
Die Werkzeughalterteile 610a und 610b sind dabei gegen eine sich zur Spannungsausbildung hin verjüngende konische Hülse 620 festgedreht. Mit einer zur Drehachse D orthogonalen stirnseitigen Endfläche 626a liegt die Hülse 620 an einer zur Drehachse D ebenfalls orthogonalen Anlagefläche 612a der Spannausbildung 612 an. Radial außen ist das kopplungsausbildungsnähere Längsende 632 der Hülse 620 von einem Bund 652 an der Kopplungsausbildung 612 umgeben und dadurch bezüglich der Drehachse D zentriert. An seinem spannungsausbildungsnäheren Längsende 626 ist die Hülse durch das Werkzeughalterteil 610b an seinem Innenumfang bezüglich der Drehachse D zentriert, wobei die Stirnseite 626a des spannungsausbildungsnäheren Längsendes 626 der Hülse 620 an einem Dämpfungsring 659 anliegt, welcher zwischen dem stirnseitigen Längsende 626 der Hülse 620 und dem Werkzeughalterteil 610b mit der Spannungsausbildung 614 in axialer Richtung zwischenangeordnet ist. Der Dämpfungsring 659 kann beispielsweise aus Keramik gefertigt sein und weist eine andere Materialelastizität als der Werkzeughalter 610 oder/und als die Hülse 620 auf. Es kann daran gedacht sein, dass der Dämpfungsring 659 unerwünschte Bewegungen des Werkzeughalters 610 durch innere Reibung dämpft, oder dass die Hülse 620 oder/und der Werkzeughalter 610, hier das Werkzeughalterteil 610b, sich relativ zu dem Dichtungsring 659 bewegen und diese an sich unerwünschte Bewegung durch Reibung gedämpft wird.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform ist die Hülse 620 aufgrund der Verschraubungsverbindung der Werkzeughalterteile 610a und 610b in axialer Richtung unter Druckspannung gesetzt, so dass sich der Verspannungsabschnitt VA des Werkzeughalters 610 unter mechanischer Zugspannung befindet. Diese Zugspannung kann in ihrem Betrag durch Aufbringen eines bestimmten Drehmoments bei der Verschraubung der beiden Werkzeughalterteile 610a und 610b geeignet gewählt werden. Eine zusätzliche Möglichkeit zur Feineinstellung der gewünschten Axialverspannung liegt in der Verwendung eines Gewindes mit sehr geringer Steigung am Zapfen 656 und an der Öffnung 658.
Die in 8 gezeigte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der von 7. In der Ausführungsform von 8 lediglich ist das kopplungsausbildungsnähere Längsende 726 der Hülse 720 durch den Bund 752 an seinem Innenumfang und nicht an seinem Außenumfang zentriert.
In 9 ist wiederum ein zweiteiliger Werkzeughalter 810 mit den Werkzeughalterteilen 810a und 810b dargestellt. Anders als in den 7 und 8 sind die Werkzeughalterteile 810a und 810b nicht miteinander verschraubt. Vielmehr ist der Zapfen 856 des Werkzeughalterteils 810b lediglich in die Öffnung 858 des Werkzeughalterteils 810a eingesteckt.
Bei der Herstellung des Werkzeughalters 810 wird dieser nach dem Zusammenstecken der beiden Werkzeughalterteile 810a und 810b in axialer Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt, so dass seine eine Länge unter der Wirkung der Druckkraft entsprechend der jeweiligen Materialelastizitäten verkürzt wird. Der Werkzeughalter 810 kann dabei verkürzt werden, bis die beiden stirnseitigen Endflächen 826a 832a der Hülse 820 an den jeweiligen zugeordneten Gegenflächen an den Werkzeughalterteilen 810a bzw. 810b anliegen. Dann wird die Hülse 820 an ihren beiden Längsenden 826 und 832 durch Schweißen unlösbar mit den jeweiligen Werkzeughalterteilen 810a und 810b verbunden. Dies geschieht durch Aufbringen einer um laufenden Schweißnaht 854 am kopplungsausbildungsnäheren Längsende 832 und einer umlaufenden Schweißnaht 855 am spannausbildungsnäheren Längsende 826 der Hülse 820. Nach Aufbringen der Schweißnaht wird die, etwa durch eine Presse oder eine Spannvorrichtung auf den Werkzeughalter ausgeübte axiale Montagedrucklast aufgehoben, so dass sich der zuvor verkürzte Werkzeughalter 810 gegen die Materialelastizität der Hülse 820 entspannt. Dabei wird die Hülse 820 unter Zugspannung gesetzt, so dass der zwischen den Schweißnähten 854 und 855 gelegene axiale Verspannungsabschnitt unter Druckspannung steht.
Die Ausführungsform von 10 entspricht im Wesentlichen der von 9. Lediglich das kopplungsausbildungsnähere Längsende 932 der Hülse 920 ist nicht mehr vom Bund 952 an seinem Außen- oder Innenumfang zentriert. Vielmehr stoßen das Längsende 932 der Hülse 920 und eine Stirnfläche des Bundes 952 stirnseitig aneinander an. Eine Zentrierung kann hier während der Montage erfolgen, beispielsweise durch eine die Verbindungsstelle zwischen Bund 952 und Längsende 932 umgreifende Außenhülse.
Die Ausführungsform von 11 entspricht im Wesentlichen der von 10. Bei der Ausführungsform von 11 ist zur besseren Zentrierung des kopplungsausbildungsnäheren Längsendes 1032 der Hülse 1020 dieses Längsende 1032 abgestuft ausgebildet, so dass der Bund 1052 einen Axialvorsprung 1033 am Längsende 1032 der Hülse 1020 radial außen umgreift und so die Hülse an ihrem Längsende 1032 zentriert.
Die in 12 dargestellte Ausführungsform entspricht in ihrem Verspannungszustand der Ausführungsform von 11. Zusätzlich ist auf dem Außenmantel 1118a ein Schwingmassenstück 1160 in axialer Richtung verlagerbar vorgesehen, wie durch den Doppelpfeil P angezeigt ist.
Das Schwingmassenstück 1160 wirkt zusätzlich zu der axialen Verspannung einer unerwünschten Schwingungsanregung des Werkzeughalters 1110 entgegen. Dies gilt sowohl für Torsions- als auch für Transversalschwingungen.
Sollte der Werkzeughalter 1110 zu Schwingungen angeregt werden, wird hierdurch auch der schlanke Schaftabschnitt 1118 in Bewegung versetzt. Durch geeignete Wahl des axialen Anbringungsortes des Schwingmassenstücks 1160 kann erreicht werden, dass das Schwingmassestück und der es tragende Schaftabschnitt 1118 phasenversetzt zu einer Schwingung gleicher Frequenz angeregt wird, so dass es am Gesamtsystem Werkzeughalter 1110 durch destruktive Interferenz zu einer Gesamtschwingung mit geringerer oder sogar verschwindender Amplitude kommt.
Das Schwingmassenstück 1160 kann verschiebbar, verdrehbar, verschraubbar und dergleichen am Schaftabschnitt 1118 angeordnet sein. Das Schwingmassenstück 1160 ist durch einen einfachen Ring gebildet, durch dessen Innenöffnung 1160a der Schaftabschnitt 1118 geführt ist. Zur Festlegung der axialen Position des Schwingmassenstücks 1160 am Schaftabschnitt 1118 wird dieser zusätzlich in radialer Richtung gesichert, etwa durch Verstiftung.
Die Ausführungsform von 13 unterscheidet sich von der von 12 zum einen dadurch, dass das Werkzeughalterteil 1210b mit der Spannausbildung 1214 nur über die Hülse 1220 mit dem Werkzeughalterteil 1210a mit der Kopplungsausbildung 1212 verbunden ist. Der Schaftabschnitt 1218, welcher einstückig am Werkzeughalterteil 1210b ausgebildet ist, reicht mit seinem freien Längsende nicht bis zum Werkzeughalterteil 1210a, sondern endet frei auskragend in dem von der Hülse 1220 umgebenen Raum.
Zum anderen unterscheidet sich die Ausführungsform von 13 von der von 12 dadurch, dass die Hülse 1220 durch zwei über einen großen gemeinsamen Axialabschnitt hinweg koaxial angeordnete Hülsenmäntel 1220b und 1220c gebildet ist.
Das frei auskragende Längsende des Schaftabschnitts 1218 gestattet die Anregung anderer Schwingungsformen als die des beidseitig eingespannten Schafts 1118 in der Ausführungsform von 12.
Die axiale Verspannung wird bei der Ausführungsform von 13 durch eine Verspannung der beiden Hülsenmäntel 1220b und 1220c relativ zueinander erreicht. Jeder Hülsenmantel 1220b und 1220c ist gesondert an jedem seiner Längsenden mit den diesen Längsenden zugeordneten Werkzeughalterteilen 1210a und 1210b verschweißt. Eine Zentrierung wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der umlaufende Bund 1252 am Werkzeughalterteil 1210a den radial inneren Hülsenmantel 1220c an dessen Außenumfang umgibt, so dass eine Zentrierung des Hülsenmantels 1220c bezüglich des Werkzeughalterteils 1210a erreicht ist. Der radial innere Hülsenmantel 1220c umgibt wiederum radial außen einen Stufenabschnitt des Werkzeughalterteils 1210b, so dass dieser durch den inneren Hülsenmantel 1220c zentriert ist. Die Verbindungssituation des Hülsenmantels 1220c mit den einzelnen Werkzeughalterteilen 1210a und 1210b entspricht im Wesentlichen der Verbindungssituation der Hülse 820 in der Ausführungsform von 9, auf deren Beschreibung an dieser Stelle ausdrücklich verwiesen sei.
Nach Anbringung des inneren Hülsenmantels 1220c wird der Werkzeughalter 1210, wie im Zusammenhang mit der Ausführungsform von 9 beschrieben wurde, in axialer Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt, so dass die axiale Länge des Werkzeughalters 1210 verkürzt wird. In diesem unter äußerer Krafteinwirkung verkürzten Zustand werden die Längsenden des äußeren Hülsenmantels 1220b mit den jeweiligen Werkzeughalterteilen 1210a und 1210b durch Anschweißen unlösbar verbunden. Anschließend wird die von außen aufgebrachte axiale Druckkraft gelöst, so dass der innere Hülsenmantel unter axialer Druckspannung steht, während der äußere Hülsenmantel unter axialer Zugspannung steht.
Die folgenden 14 bis 16 dienen der Veranschaulichung weiterer Ausführungsformen von Schwingmassenstücken, welche mit dem Werkzeughalter zusammenwirken können. Die Ausbildung und Verbindung der Hülse mit den Werkzeughalterteilen, welche die Kopplungsausbildung bzw. die Spannausbildung umfassen, entspricht der in 12 beschriebenen.
In 14 ist auf einen in axialer Richtung verlaufenden Schaftansatz 1318 ein Schwingstab 1362 aufgeschrumpft, aufgeschraubt, aufgelötet, aufgeschweißt, aufgeklebt oder sonst wie fest mit diesem verbunden. Auf dem Schwingstab 1362 ist in axialer Richtung, d.h. in Richtung des Doppelpfeiles P, verlagerbar ein Schwingmassenstück 1360 angeordnet. Das freie Ende des Schwingstabs 1362 ist, wie durch die Doppelpfeile A angedeutet, um den Ort der festen Einspannung des Schwingstabs herum zur Transversalschwingung auslenkbar. Die Frequenzen, die am Schwingstab anregbar sind, werden maßgeblich durch die axiale Position des Schwingmassenstücks 1360 bestimmt.
Die in 15 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der von 14, lediglich der Schwingstab 1462 ist zur Schmiermittelversorgung des Spannraums 1416 durchbohrt und mit einem Dichtungsring 1464 in einer Öffnung 1458 abgedichtet. Zwar bildet diese Stelle der Abdichtung keine echte Lagerstelle, dennoch ist die Bewegungsfreiheit des freien Endes des Schwingstabs 1462 gegenüber der Ausführungsform von 14 eingeschränkt. Am Schwingstab können sich daher Schwingungsformen ausbilden, welche eine Mischform der Schwingungsformen der Ausführungsformen von 13 und 14 einerseits und von 12 andererseits sind.
Bei der Ausführungsform von 16 ist die Hülse 1520 mit den Werkzeughalterteilen 1510a und 1510b in der gleichen Art und Weise verbunden, wie es bei der Ausführungsform von 10 erläutert wurde, auf deren Beschreibung ausdrücklich verwiesen sei.
Die Werkzeughalterteile 1510a, 1510b und die Hülse 1520 definieren ein Raumvolumen 1566. Die Hülse 1520 weist darüber hinaus eine bis zum Schwingstab 1562 reichende, im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse D verlaufende Trennwand 1568 auf, welche das Raumvolumen 1566 in zwei Teilvolumina 1566a und 1566b unterteilt.
Das näher am Werkzeughalterteil 1510a mit der Kopplungsausbildung 1512 liegende Teilvolumen 1566a ist mit einer viskosen oder viskoelastischen Masse 1570 gefüllt. Im Betrieb, d.h. bei Rotation des Werkzeughalters 1510, übt das viskose oder viskoelastische Material 1570 aufgrund der Zentrifugalwirkung in radialer Richtung eine Kraft auf die Wandung der Hülse 1520 aus. Aufgrund der Konizität der Hülse 1520 sowie aufgrund der festen Einspannung der Hülse 1520 an ihren Längsenden 1526 und 1532 ruft diese nach radial außen auf die Hülsenwandung wirkende Kraft eine in axialer Richtung in der Hülsenwandung wirkende Kraftkomponente hervor.
In der viskosen oder viskoelastischen Masse ist zusätzlich ein Schwingmassenstück 1560 vorgesehen, welches gemäß einer Ausführungsvariante fest mit dem Schwingstab 1562 verbunden sein kann und welches gemäß einer weiteren Ausführungsvariante schwebend in der viskoelastischen Masse 1570 aufgenommen sein kann, so dass eine Kraftübertragung vom Werkzeughalter 1510 auf das Schwingmassenstück 1560 nur durch Vermittlung des das Schwingmassenstück umgebenden viskosen oder viskoelastischen Materials erfolgt. In diesem letztgenannten Fall können bevorzugt zähe Materialien, etwa Bingham-Fluide, verwendet werden, welche erst ab einer vorbestimmten mechanischen Grenzspannung zu fließen beginnen, oder es können elastomere Materialien und dergleichen verwendet werden.
In 17 ist, wie schon in 1 bis 6, ein einstückiger Werkzeughalter 1610 dargestellt. Eine konische Hülse 1620, welche den Werkzeughalter 1610 radial außen umgibt, ist am radial äußeren Ende ihres Radialflansches 1634 an dem Längsende 1632 mit dem Werkzeughalter 1610 verschweißt. Ebenso kann die Hülse 1620 an ihrem der Spannausbildung 1614 zugewandten Längsende 1626 mit dem Werkzeughalter 1610 verschweißt sein, wie in der oberen Hälfte des in 17 dargestellten Werkzeughalters 1610 gezeigt ist.
Der von der Hülse 1620 umgebene Axialabschnitt des Werkzeughalters 1610 ist über einen vorbestimmten Axialabschnitt mit einer Umfangsausnehmung versehen, so dass der Werkzeughalter 1610 gemeinsam mit der Hülse 1620 ein Raumvolumen 1666 definiert, in welches im vorliegenden Beispiel der 17 Öl 1670 derart eingefüllt ist, dass das gesamte Raumvolumen 1666 mit dem Öl 1670 gefüllt ist.
Bei Drehung des Werkzeughalters 1610 übt das Öl 1670 aufgrund von Zentrifugalkraft eine Kraft nach radial außen auf die Innenwandung der Hülse 1620 aus. Durch die Konizität der Hülse 1620 sowie durch ihre feste Einspannung an den Längsenden 1626 und 1632 ruft diese nach radial außen wirkende Kraft eine in axialer Richtung wirkende Kraft auf die Hülse hervor, so dass ein Verspannungsabschnitt des Werkzeughalters 1610 unter mechanischer Druckspannung steht.
Statt einer Schweißverbindung kann die konische Hülse im Bereich ihres spannausbildungsnäheren Längsendes 1626 lediglich flächig mit ihrer konischen Innenfläche 1620d an einer entsprechenden konischen Außenfläche 1618a des Schaftabschnitts 1618 anliegen, wie dies in der unteren Hälfte des Werkzeughalters 1610 in 17 dargestellt ist. Die bei Drehung des Werkzeughalters in radialer Richtung auf die Hülse 1620 wirkende Kraft ruft eine in Richtung der Hülsenwand verlaufende und zur Kopplungsausbildung 1612 hin weisende Kraftkomponente hervor, durch welche der Bereich des Längsendes 1626 geringfügig zur Kopplungsausbildung 1612 hin verlagert wird. Dies bewirkt ein dichtendes Anliegen der konischen Innenfläche 1620d der Hülse 1620 und der konischen Außenfläche 1618a des Schaftabschnitts 1618 aneinander.
Zusätzlich ist am Radialflansch 1634 eine Druckbeaufschlagungseinrichtung 1672 vorgesehen, umfassend einen mit seiner radial inneren Seite in Benetzungskontakt mit dem Öl 1670 stehenden umlaufenden Dehngummi 1674 sowie um den Umfang des Radialflansches 1634 in gleichen Abständen verteilt angeordnete Stellschrauben 1676. Mit den Stellschrauben 1676 kann der Dehngummi 1674 nach radial innen in das Raumvolumen 1666 hinein verstellt werden. Dadurch wird der Druck im Öl 1670 erhöht, was zu einer zusätzlichen axialen Verspannung des Werkzeughalters 1610 über die Krafteinwirkung des Öls 1670 auf die Hülse 1620 führt. Anstelle eines umlaufenden Dehngummis können auch den Stellschrauben jeweils zugeordnete Kolben aus Keramik, Metall, usw. vorgesehen sein.
Bei der in 18 gezeigten Ausführungsform reicht die den Werkzeughalter 1710 radial außen umgebende Hülse 1720 über die Spannausbildung 1714 in axialer Richtung hinaus.
An seinem der Kopplungsausbildung 1712 näheren Längsende 1732 liegt die Hülse 1720 mit ihrer zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonalen Stirnfläche 1732a an einer zur Drehachse im Wesentlichen ebenfalls orthogonalen Anlagefläche 1712a an.
Die Spannausbildung 1714 verfügt über ein Innengewinde, welches an der den Spannraum 1716 begrenzenden Innenwandung ausgebildet ist. In dieses Innengewinde der Spannausbildung ist ein Spanngewinde 1778 eines Fräskopfes 1780 eingeschraubt. Das der Spannausbildung 1714 zugeordnete Längsende 1726 der Hülse 1720 kommt mit seiner zur Drehachse D im Wesentlichen orthogonalen Stirnfläche 1726a an eine zur Drehachse D im Wesentlichen ebenfalls orthogonale Rückfläche 1780a des Fräskopfes 1780 zur Anlage. Durch Eindrehen des Fräskopfes 1780 in den Spannraum 1716 gegen die Außenhülse 1720 wird die Außenhülse 1720 unter Druckspannung gesetzt, während der von der Außenhülse umgebene Verspannungsabschnitt VA des Werkzeughalters 1710 unter Zugspannung gesetzt wird. Anstelle eines Fräskopfes 1780 kann ein beliebiges anderes Werkzeug mit Spanngewinde in den Spannraum 1716 eingedreht sein.
In 19 ist eine Ausführungsform gezeigt, welche im Wesentlichen der von 18 entspricht. Anstelle des Fräskopfes 1780 ist dabei ein Schrumpfaufsatz 1880 in den Spannraum 1816 gegen die Hülse 1820 eingeschraubt. Der Schrumpfaufsatz 1880 verfügt wiederum über einen Spannraum 1816', in welchen Werkzeugschäfte eingespannt werden können, wie im Zusammenhang mit der Spannausbildung 14 der Ausführungsform von 1 beschrieben wurde.
In 20 ist die Hülse 1920 vom Werkzeughalter 1910 radial außen umgeben. An ihrem der Spannausbildung 1914 näheren Längsende 1926 liegt die Hülse 1920 unter Zwischenanordnung eines Ausgleichselements 1982 an einem Vorsprung 1984 der Spannausbildung 1914 an.
Von der Seite der Kopplungsausbildung 1912 her ist ein Spannelement 1938 in den Werkzeughalter 1910 eingeschraubt. Ein Außengewinde am Spannelement 1938 ist mit einem Innengewinde im Kopplungsabschnitt 1912 des Werkzeughalters 1910 in Schraubeingriff. Zwischen dem Spannelement 1938 und dem der Kopplungsausbildung 1912 zugewandten Längsende 1932 der Hülse 1920 ist ein zuvor beschriebenes Dämpfungselement 1959 axial zwischenangeordnet. Das zuvor erwähnte Ausgleichselement 1982 dient unter anderem dazu, den Wärmegang von der Schrumpfspannausbildung 1914 ausgehend zu verhindern.
Die Hülse 1920 ist zur Durchleitung von Kühlfluid hohl ausgebildet und weist an ihrem Längsende 1926 eine in axialer Richtung verstellbare Anschlageinheit 1985 auf, mit welcher ein axialer Endanschlag für einen in den Spannraum 1916 einzulegenden Werkzeugschaft auf.
In 21 ist ein Werkzeughalter 2010 dargestellt, auf welchen von der Kopplungsausbildung 2012 bis zu seinem spannausbildungsnahen Längsendbereich ein vom Material des Werkzeughalters 2010 verschiedenes Material 2087 auf diesen aufgebracht, vorzugsweise aufgeschrumpft ist. Auch hierdurch wird eine Axialverspannung eines Axialabschnitts des Werkzeughalters 2010 erreicht. Das Material kann Metall, Keramik, oder ein elektrostriktives Material sein, welches durch Anlegen einer elektrischen Spannung seine Längsabmessung in wenigstens einer Raumrichtung ändert. Somit kann durch Anlegen einer elektrischen Spannung an das auf gebrachte Material die von diesem auf den Werkzeughalter 2010 ausgeübte Kraft verändert werden.
In 22 ist ein weiterer Werkzeughalter 2110 dargestellt, welcher in seinem Grundaufbau dem Werkzeughalter 1310 aus 14 entspricht. Jedoch weist der Werkzeughalter 2110 keinen Schwingkörper auf. Die Hülse 2120 sowie die Werkzeughalterteile 2110a und 2110b definieren gemeinsam ein abgeschlossenes Raumvolumen 2166. In dieses ist eine Flüssigkeit, etwa ein Öl, 2170 eingefüllt, und zwar derart, dass nur ein Teil des abgeschlossenen Raumvolumens von der Flüssigkeit 2170 eingenommen wird.
Bei einer Drehung des Werkzeughalters 2110 um seine Drehachse D wirk eine Zentrifugalkraft nach radial außen auf das Öl 2170, welches dadurch an der Hülse 2120 zur Anlage kommt. Dieser Zustand ist in 22 dargestellt. Aufgrund der Zentrifugalkraft übt das Öl 2170 in dem abgeschlossenen Raumvolumen 2166 eine Kraft VR nach radial außen auf die Hülse 2120 aus. Aufgrund der Konizität der Hülse 2120 wirkt eine Komponente VT der Kraft VR in Richtung der Hülsenwandung. Diese Kraftkomponente VT bewirkt wiederum eine Axialspannung in der Hülse 2120.
23 zeigt einen Werkzeughalter 2210 vom Schrumpfhaltertyp mit einem Spannschaft 2218, der an seinem einen Ende von einer durch die Kopplungsausbildung 2212 gebildeten, achsnormale Schulter 2288 axial absteht und an seinem der Kopplungsausbildung 2212 axial abgewandten Seite seiner Spannausbildung 2214 eine zentrische Spannausnehmung 2216 zum Schrumpfspannen des Schafts des nicht näher dargestellten Werkzeugs enthält, wie dies anhand von 1 näher erläutert wurde. Zwischen der Kopplungsausbildung 2212 und der Spannausbildung 2214 ist der Spannschaft 2218 von einer die Verspannungsanordnung bildenden Hülse 2220 umschlossen, die sich mit ihrem der Kopplungsausbildung 2212 benachbarten Ende in einer Stützstelle 2222 an der ringförmigen Stirnfläche 2288 axial abstützt. Mit ihrem anderen, der Spannausbildung 2214 axial benachbarten Stützende 2224 sitzt die Hülse 2220 in einem Reibschlussbereich 2289 im Presssitz auf dem Umfang des Schaftabschnitts 2218. Axial zwischen dem Reibschlussbereich 2289 und der Stützstelle 2222 verläuft die Hülse 2220 unter Bildung eines Ringspalts 2290 in radialem Abstand vom Schaftabschnitt 2218. Die im Reibschlussabschnitt 2289 im Presssitz aufeinander liegenden Umfangsflächen am Innenmantel der Hülse 2220 einerseits und des Schaftabschnitts 2218 andererseits haben die Form eines steilen Konus 2291, der sich über die vorgegebene axiale Länge mit einer Steigung von etwa 0,1 zur Spannausbildung 2214 hin axial verjüngt und zwar so, dass der Konus des Schaftabschnitts 2218 bezogen auf die Endstellung der aufgesetzten Hülse 2220 zur Erzeugung des Presssitzes ein Übermaß hat. Es versteht sich aber, dass die im Reibschlussabschnitt 2289 aneinander liegenden Flächen auch als Zylinderflächen ausgebildet sein können. Zur Erzeugung der Vorspannkraft wird die der Spannausbildung 2214 zugewandte Stirn 2292 der Hülse mit einer Kraft von mehreren Tonnen, beispielsweise 10 Tonnen gegen die Ringfläche 2288 gedrückt, was zu einer federnden Verspannung der Hülse 2220 führt. Der Presssitz im Bereich 2289 erzeugt insgesamt eine Haltekraft, die die solchermaßen vorgespannte Hülse 2220 in ihrer vorgespannten Lage hält. Zugleich wird aber in den der Kopplungsausbildung 2212 axial zugewandten Bereichen des Reibschlussabschnitts 2289 eine Relativbewegung zwischen der Hülse 2220 und dem Spannschaft 2218 gegen die Reibschlusskraft erlaubt, wodurch die Dreh- und Biegeschwingungen des Schaftabschnitts 2218 gedämpft werden.
Zur Verbesserung der Steifigkeit des Schaftabschnitts 2218 ist der zur Kopplungsausbildung 2212 benachbarte Endbereich der Hülse 2218 als axial zur Spannausbildung 2214 hin sich verjüngende Konusabschnitt 2293 ausgebildet, einen den Spannschaft 2218 umschließenden Dämpfungsring 2294 aus steifelastischem Material überdeckt.
24 zeigt eine Variante eines Werkzeughalters 2310 vom Schrumpftyp, die sich von der Variante der 23 lediglich dadurch unterscheidet, dass der Reibschlussabschnitt 2389, in welchem der Schaftabschnitt 2318 radiales Übermaß bezogen auf den Innendurchmesser der Hülse 2320 hat in erster Linie für die Reibungsdämpfung des Werkzeughalters 2310 bemessen ist, während die Stützstelle 2324, an der sich die Hülse 2320 mit der Vorspannkraft FK abstützt durch eine Mutter 2395 gebildet ist, die auf ein Außengewinde des Spannschafts 2318 aufgeschraubt ist. Auch hier beträgt die Vorspannkraft, mit der die Hülse 2320 zwischen ihren Stützstellen 2322 und 2324 eingespannt ist mehrere Tonnen, beispielsweise 10 Tonnen. Die Form der Hülse 2320 entspricht im übrigen der Form der Hülse 2220 in 23, wobei jedoch zusätzlich im Bereich der Spannausbildung 2314 zugewandten Endes ein weiterer Dämpfungsring 2396 zwischen der Hülse 2320 und dem Spannschaft 2318 vorgesehen ist.
Die Ausgestaltung nach 25 unterscheidet sich von der Variante der 24 im Wesentlichen nur dadurch, dass ein Teil der axialen Länge der Hülse 2420 als hülsenförmige Wellfeder 2497 ausgebildet ist, die sowohl axiale als auch radiale Federkräfte bei axialer bzw. radialer Verspannung erzeugt.
26 zeigt eine Variante, bei welcher die Grundsätze der Variante der 23 bei einer Ausführungsform ähnlich der Variante der 1 verwirklicht sind. Zur axialen Verspannung der Hülse 2520 ist zur Bildung der Stützstelle 2524 an deren der Kopplungsausbildung 2514 benachbarten Ende ein nach innen vorspringender Radialvorsprung 2528 angeformt, der sich an einer Schulter 2530 des Schaftabschnitts 2518 abstützt. Am anderen, der Kopplungsausbildung 2512 benachbarten Ende trägt die Hülse 2520 einen radial nach außen stehenden Radialflansch 2534, der zur Erzeugung der Vorspannkraft VK mit Schrauben 2538 gegen die Ringschulter 2588 der Kopplungsausbildung 2512 gespannt ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ist ein Reibschlussabschnitt 2589 vorgesehen, in welchem der gegebenenfalls konische (Abschnitt 2591) Außenumfang des Flanschabschnitts 2518 radial gegen den in diesem Bereich gleichfalls konischen Innenmantel der Hülse 2520 unter Bildung eines Reibschlusses gespannt ist. Im Bereich der Stützstelle 2522 ist der Innenmantel der Hülse 2520 konisch ausgebildet und überdeckt wiederum einen Dämpfungsring 94. Axial zwischen dem Flansch 2534 und dem Reibschlussabschnitt 2589 verläuft die Hülse 2520 unter Bildung eines Ringspalts 2590 im radialen Abstand zum Schaftabschnitt 2518.
27 zeigt einen Werkzeughalter 2610 vom Schrumpftyp, der die Prinzipien der Variante der 23 bei einer Ausgestaltung gemäß 5 verwirklicht. Während die der Spannausbildung 2614 benachbarte Stützstelle 2624 durch einen radial nach innen ragenden Radialvorsprung 2628, welcher an einer Ringschulter 2630 des Spannschafts 2618 anliegt, gebildet wird, ist die Hülse 2620 auf der Seite der Kopplungsausbildung 2612 zur Bildung der Stützstelle 2624 mit einem Innengewinde auf ein Außengewinde 2644 des Spannschafts 2618 geschraubt. Der Stützstelle 2624 benachbart umschließt die Hülse 2620 in einem Reibschlussabschnitt 2689 den Umfang des Schaftsabschnitts 2618. Der Schaftabschnitt 2618 hat in diesem Bereich radiales Übermaß und kann, ebenso wie der Innenmantel der Hülse 2620 geringfügig konisch ausgebildet sein. die Hülse 2620 verläuft im übrigen mit radialem Abstand (Ringspalt 2690) vom Schaftabschnitt 2618. Dämpfungsringe sind bei 2694 und 2696 erkennbar.
28 zeigt einen Werkzeughalter 2710 vom Schrumpftyp ähnlich der Variante der 17. Auf den hier konusförmigen Spannschaft 2718 ist eine gleichfalls konusförmige Hülse 2720 unter Bildung einer Ringkammer 2766 aufgesetzt und an beiden Stützstellen 2722 und 2724 über den gesamten Umfang dicht und fest mit dem Werkzeughalter 2710 verbunden, hier angeschweißt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt die Hülse 2720 mit ihrem einen Stirnende auf einer ringförmigen Stirnfläche 2788 der Kopplungsausbildung 2712 auf, die den Fuß des Schaftabschnitts 2718 umschließt. An ihrem anderen, die Stützstelle 2724 bildenden Ende ist die Hülse mit einem nach radial innen vorspringenden Ringflansch 2728 versehen, der an einer axial in gleicher Richtung wie die Schulter 2788 weisenden Ringschulter 2730 des Schaftabschnitt 2718 anliegt. Die Hülse 2720 kann deshalb an beiden Stützstellen 2722 und 2724 in einem Arbeitsgang insbesondere durch Reibschweißung mit dem Schaftabschnitt 2718 verbunden werden.
Die Ringkammer 2766 zwischen dem Schaftabschnitt 2718 und der Hülse 2720 ist über einen Zuleitungskanal 2797 von außen her zugänglich, hier über einen zentrischen Kanal 2798 des Werkzeughalters 2710. Zur Erzeugung einer Vorspannkraft wird über die Kanäle 2798 und 2797 bei der Herstellung des Werkzeughalters 2710 fließfähiges Material in die Ringkammer 2766 gedrückt, welches in der Ringkammer 2766 nachfolgende seine Konsistenz verfestigt. Bei dem Material kann es sich um eine Gummimischung handeln, die in der Kammer 2766 ausvulkanisiert wird. Es kann sich aber auch um ein härtbares Kunststoffmaterial, beispielsweise ein Harz oder dergleichen handeln, welches in dem Ringraum 2766 aushärtet. Ebenso geeignet sind sinterfähige Materialien. Das in den Ringraum 2766 eingebrachte Material bläht die Hülse 2720 und erzeugt hierdurch die axiale Vorspannkraft VK. Das eingebrachte Material muss in der Lage sein unter dem erhöhten Einbringdruck zu erstarren, so dass es den erhöhten Druck auch im erstarrten Zustand aufrecht erhalten kann. Das Material kann elastische Eigenschaften haben und/oder an der Hülse 2720 bzw. dem Schaftabschnitt 2718 in einem Reibschluss anliegen. Es versteht sich, dass das Material gegebenenfalls auch von außen durch eine Öffnung der Hülse 2720 eingebracht werden kann, wie dies bei 17 angedeutet ist.
29 zeigt eine weitere Variante eines Werkzeughalters 2810 vom Schrumpftyp, bei welchem ähnlich der Variante der 23 das der Spannausbildung 2814 axial benachbarte Ende der die Verspannungsanordnung bildenden Hülse 2820 in einem Reibschlussabschnitt 2889 an dem Spannschaft 2818 anliegt. Der Reibschlussabschnitt 2889 muss nicht axiale Fixierungskräfte für eine Presssitzfixierung der Hülse 2820 aufbringen. Die Hülse stützt sich mit ihrem der Spannausbildung 2814 benachbarten Ende an einem radial elastischen Sicherungsring 2895 ab, der lösbar in eine Ringnut am Umfang des Spannschafts 2818 eingeschnappt ist. Anstelle des Sicherungsrings 2895 kann ähnlich der Variante der 24 gegebenenfalls auch eine auf den Spannschaft 2818 aufgeschraubte Mutter vorgesehen sein. Die Umfangskontur des Spannschafts 2818 und der an ihm anliegenden Hülse 2820 kann im Reibschlussabschnitt 2889 wiederum die Form eines selbsthemmenden, steilen Konus 2891 haben, wie dies anhand der 23 erläutert wurde. Es versteht sich, dass auch hier, wie bei sämtlichen vorangegangen erläuterten Varianten anstelle des Konus auch ein zylindrischer Reibschlussbereich vorgesehen sein kann. Der Reibschluss wird wiederum durch ein gewisses Übermaß des Durchmessers des Schaftabschnitts 2818 bezogen auf den Innendurchmesser der Hülse 2820 erreicht.
Das der Spannausbildung 2812 axial benachbarte Ende der Hülse 2820 ist an einer hydraulischen Stützanordnung 2899 axial abgestützt. Die Stützanordnung 2899 hat eine mit einem hydraulischen Druckmedium 2899a gefüllte, zur Drehachse D zentrische Ringkammer 2899b, in der abgedichtet ein Ringkolben 2899c axial verschiebbar geführt ist. Die Hülse 2820 stützt sich an dem Ringkolben 2899c im Bereich der am Fuß des Schaftabschnitts 2818 gebildeten Ringfläche 2888 ab. Eine mit den Druckmedium 2899a in dem Ringraum 2899b kommunizierende Kolbenschraube 2899d erlaubt eine variable Druckbelastung des Druckmediums 2899a und damit über den Ringkolben 2899c eine axiale Verspannung der Hülse 2820.
Bei dem Druckmedium kann es sich um Hydrauliköl oder dergleichen handeln. Geeignet sind auch fließfähige oder/und gummielastische Materialien oder aber visko-elastische Massen. Es versteht sich, dass der Ringkolben 2899c auch integral und einstückig an der Hülse 2820 angeformt sein kann.
Nicht näher dargestellt sind Ausführungsformen, die bei kinematisch inverser Einbaulage der Stützeinrichtung 2899 auch eine Zugbelastung der Hülse 2820 zulassen. Es versteht sich ferner, dass die Stützeinrichtung 2899 auch bei sämtlichen anderen vorangegangen erläuterten Werkzeughaltern für die axiale Verspannung der Verspannanordnung eingesetzt werden kann.
Die in den 1 bis 29 dargestellten Merkmale der Werkzeughalter sind untereinander beliebig kombinierbar.

Claims

Werkzeughalter für ein um eine Drehachse (D) drehbares Werkzeug, insbesondere Bohr-, Fräs-, Reib- oder Schleifwerkzeug, umfassend einen Spannschaft (18; 118; ...), welcher an seinem endseitigen Schaftbereich eine Spannausbildung (14; 114; ...) zur Halterung des Werkzeugs und an seinem anderen endseitigen Schaftbereich eine Kopplungausbildung (12; 112;...) zur Kopplung mit einer Werkzeugmaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (10; 110; ...) eine Verspannungsanordnung (20; 120; ...) aufweist, welche zumindest im Betrieb des Werkzeughalters (10; 110; ...) in einem einen axialen Verspannungsabschnitt (VA) bildenden Axialabschnitt des Spannschafts (18; 118; ...) eine Verspannungskraft mit einer in axialer Richtung wirkenden Verspannungskraftkomponente (VK) ausübt.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsanordnung (20; 120; ...) koaxial zum Verspannungsabschnitt (VA) des Werkzeughalters ((10; 110; ...) angeordnet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsanordnung als Hülse (20; 120; ...) ausgebildet ist, die den axialen Verspannungsabschnitt (VA) des Spannschafts (18; 118; ...) koaxial umgibt.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsanordnung (20) an zwei in axialer Richtung mit Abstand voneinander gelegenen Stützstellen (22, 24; 122, 124; ...) des Werkzeughalters abgestützt ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verspannungsabschnitt (VA) in axialer Richtung zwischen der Spannausbildung (14; 114; ...) und der Kopplungsausbildung (12; 112; ...) gelegen ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannausbildung (12; 112; 412; ...) axial über die Hülse (20; 120; 420; ...) vorsteht und für eine Schrumpfsitzhaltung des Werkzeugs ausgebildet ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannungsanordnung (20; 120; ...) zur Veränderung der auf den Spannschaft (18; 118; ...) einwirkenden Verspannungskraft (VK) ausgebildet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (610; 710; ...) mehrteilig ausgeführt ist, wobei wenigstens zwei Werkzeughalterteile (610a, 610b; 710a, 710b; ...) in axialer Richtung relativ zueinander verlagerbar sind und wobei zwei Werkzeughalterteile (610a, 610b; 710a, 710b; ...) je eine Stützstelle (622, 624; 722, 724; ...) aufweisen.
Werkzeughalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Werkzeughalterteile (610a, 610b; 710a, 710b; ...) miteinander mit einer zur Drehachse parallelen Schraubachse verschraubbar sind.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stützstellen (22; 122; ...) zur axialen Verlagerung eines an ihr abgestützten Abschnitts (32; 132; ...) der Verspannungsanordnung (20; 120; ...) ausgebildet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stützstelle (222; 322; ...) ein Gewinde (244; 344; ...) umfasst, mit welchem der an der Stützstelle (222; 322; ...) abgestützte Abschnitt (232; 332; ...) der Verspannungsanordnung (220; 320; ...) in axialer Richtung verlagerbar ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Stützstellen (24; 124; 224; ...) von einem zumindest auch in axiale Richtun Anlageeingriff g weisenden Umfangsflächenabschnitt (30a; 130a; 214a; ...), vorzugsweise Außenumfangsflächenabschnitt, gebildet ist, mit welchem ein Gegenflächenabschnitt (28a; 128a; 228a; ...) der Verspannungsanordnung (20; 120; 220; ...) sich in Anlageeingriff befindet oder in Anlageeingriff bringbar ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannausbildung (212) einen bezüglich der Drehachse (D) konischen Umfangsflächenabschnitt (214a), vorzugsweise Außenumfangsflächenabschnitt (214a), aufweist, wobei der Gegenflächenabschnitt (228a) der Verspannungsanordnung (220) sich mit dem konischen Umfangsflächenabschnitt (214a) in Anlageeingriff befindet oder in Anlageeingriff bringbar ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20; 120; ...) zumindest in einem Axialabschnitt einen geschlossenen Querschnitt hat.
Werkzeughalter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1220) eine Mehrzahl von koaxial am Werkzeughalter (1210) angeordnete, zumindest in einem Axialabschnitt aneinander anliegende Hülsenmäntel (1220b, 1220c) umfasst.
Werkzeughalter nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hülsenmantel (1220b, 1220c), vorzugsweise die gesamte Hülse (1220), an wenigstens einem axialen Endbereich (1226, 1232), vorzugsweise an beiden axialen Endbereichen (1226, 1232), mit einem am Werkzeughalter ausgebildeten Ringbund (1248, 1252) formschlüssig in Eingriff ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse (620), an wenigstens einem axialen Endbereich (626) unter Zwischenanordnung eines Dämpfungsstücks (659) an dem Werkzeughalter (610) anliegt oder mit diesem verbunden ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hülsenmantel (1220b, 1220c), vorzugsweise die gesamte Hülse (1220), an wenigstens einem axialen Endbereich (1226, 1232) fest, etwa durch Löten, Schweißen, insbesondere Reibschweißen, Kleben oder vergleichbare Fügeverfahren zur unlösbaren Verbindung, mit dem Werkzeughalter (1210) verbunden ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hülsenmantel (1220b, 1220c), vorzugsweise die gesamte Hülse (1220), an beiden axialen Endbereichen (1226, 1232) fest mit dem Werkzeughalter (1210) verbunden ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Hülsenmantel, vorzugsweise die gesamte Hülse (1620), mit dem Werkzeughalter (1610) ein abgeschlossenes Raumvolumen (1666), etwa eine Kammer (1666), definiert, welches mit einem fließfähigen Material (1670); vorzugsweise einer Flüssigkeit (1670), oder/und mit einem elastischen Material, vorzugsweise einem gummiartigen Material, gefüllt oder füllbar ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Druckveränderungsmittel (1672) vorgesehen sind, um den Druck des fließfähigen Materials (1670) zu verändern.
Werkzeughalter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckveränderungsmittel (1672) Mittel (1674, 1676) zur Veränderung des abgeschlossenen Raumvolumens (1666) umfassen, etwa wenigstens eine Stellschraube (1676) oder/und wenigstens einen verlagerbaren Kolben (1674), vorzugsweise wenigstens eine als Kolben (1674) wirkende Dichtung (1674).
Werkzeughalter nach Anspruch 4, gegebenenfalls unter Einbeziehung wenigstens eines der Ansprüche 7 bis 12 und 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Stützstelle (1722; 1822; ...) am Werkzeughalter (1710; 1810; ...) und die andere Stützstelle (1724; 1824; ...) an einem in dem Werkzeughalter (1710; 1810; ...) eingespannten oder einspannbaren Werkzeug vorgesehen ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1780; 1880; ...) ein in den Werkzeughalter (1710; 1810) eingespanntes oder einspannbares Werkzeug ist, mit welchem ein axialer Endbereich (1726; 1826) der Verspannungsanordnung (1720; 1820; ...) Kraft übertragend in Anlageeingriff oder in Anlageeingriff bringbar ist, wobei das Werkzeug, vorzugsweise durch ein Spanngewinde (1778; 1878), in axialer Richtung am Werkzeughalter (1710; 1810; ...) verlagerbar ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (1910) die Ver spannungsanordnung (1920) koaxial umgibt.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2220; 2320; ...) zumindest auf einem Teilbereich (2289; 2389; ...) ihrer axialen Länge reibschlüssig am Umfang des Spannschafts (2218; 2318; ...) anliegt.
Werkzeughalter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2220) mit ihren beiden Enden axial vorgespannt an dem Werkzeughalter (2210) abgestützt ist, wobei das der Spannausbildung (2214) axial nahe Ende der Hülse (2220) in einem Reibschlussabschnitt (2289) im Presssitz reibschlüssig axial fixiert an dem Spannschaft (2218) gehalten ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2220; 2320; ...) und der Spannschaft (2218; 2318; ...) zumindest in einem Teil des Reibschlussabschnitts (2289; 2389; ...) aneinander angepasst geringfügig konische Form haben.
Werkzeughalter nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2220; 2320) axial auf Druck vorgespannt an dem Werkzeughalter (2210; 2310; ...) abgestützt ist und axial zwischen dem Reibschlussabschnitt (2289; 2389; ...) und dem axial der Kopplungsausbildung (2212; 2312; ...) zugewandten, an dem Werkzeughalter (2210; 2310) abgestützten Ende den Spannschaft (2218; 2318; ...) mit radialem Abstand umschließt.
Werkzeughalter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen dem Reibschlussabschnitt (2289; 2389; ...) und den am Werkzeughalter (2210; 2310; ...) abgestützten anderen Ende wenigstens ein Dämpfungsring (2294; 2394; ...) aus einem elastisch komprimierbaren Material zwischen dem Umfang des Spannschafts (2218; 2318; ...) und dem Innenmantel der Hülse (2220; 2320; ...) angeordnet ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannschaft (18; 118; ...) in eine Ringschulter (12a; 2288; ...) der Kupplungsausbildung (12; 112; ...) übergeht und die Hülse (20; 120; ...) an der Ringschulter (12a; 2288; ...) axial abgestützt ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass das an der Ringschulter (2288; ...) abgestützte Ende der Hülse (2220; ...) als Konusabschnitt (2293; ...) ausgebildet ist, der sich von der Ringschulter (2288; ...) weg axial verjüngt.
Werkzeughalter nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Konusabschnitt (2293; ...) einen Dämpfungsring (2294; ...) überdeckt.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (520; 620; ...) axial auf Druck vorgespannt ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Enden der Hülse (2720) zugfest und dicht mit dem Werkzeughalter 82710) verbunden, insbesondere reibverschweißt sind, dass die Hülse (2720) den Spannschaft (2718) mit radialem Abstand umschließt und zur Erzeugung einer axialen Zugverspannung der Hülse (2720) zwischen dem Spannschaft (2718) und der Hülse (2720) unter Druck stehendes Material, insbesondere elastisches Material, eingefügt ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2420) einen axial federnden Wellfederabschnitt (2497) umfasst.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2820) mit ihren beiden Enden axial an dem Werkzeughalter (2810) abgestützt ist, wobei im Abstützweg eines der beiden Enden der Hülse (2820) eine relativ zu dem Werkzeughalter (2810) axial bewegliche Stützeinrichtung (2899) angeordnet ist, die wenigstens einen Stützkolben (2899c) aufweist, der in einer ihm zugeordneten, ein fließfähiges oder plastisch deformierbares Druckmedium (2899a) enthaltenden Druckkammer (2899b) axial verschiebbar geführt ist, wobei der Druckkammer (2899b) ein Einstellelement (2899d) zur Veränderung des Drucks in dem Druckmedium (2899a) zugeordnet ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkolben (2899c) als in einem die Druckkammer (2899b) bildenden Ringraum axial verschiebbarer Ringkolben ausgebildet ist, an dem das eine der beiden Enden der Hülse (2820) abgestützt ist oder mit dem es verbunden ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellelement (2899d) eine auf das Druckmedium (2899a) einwirkende Kolbenschraube ist.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das andere der beiden Enden der Hülse (2820) fest mit dem Spannschaft (2818) verbunden ist oder am Ringbund des Spannschafts (2818), insbesondere einem lösbar an dem Spannschaft (2818) gehaltenen Sicherungsring (2895) axial abgestützt ist.
Werkzeughalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, gegebenenfalls unter Einbeziehung von weiteren Merkmalen wenigstens eines der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Werkzeughalter (1110; 1210; ...), vorzugsweise in axialer Richtung verlagerbar, ein Schwingmassenstück (1160; 1260; ...) vorgesehen ist.
Werkzeughalter nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingmassenstück (1160; 1260;..:) am Schaft (1118; 1218; ...) des Werkzeughalters vorgesehen ist.