DE102004024745A1

DE102004024745A1 - Lathe tool holder has an axial tensioning assembly exerting a tensioning force and dampener acting on the tool

Info

Publication number: DE102004024745A1
Application number: DE102004024745A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kopp
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-15

Abstract

A lathe tool holder (10) rotates about an axis (D) and has a spindle (18) terminating in clamping jaws (14) about a central concentric opening (16). The tool holder is retained in the lathe spindle by a press-fit interface. The tool further has an axial tensioning assembly (20) exerting a tensioning force (Vk) acting on the tool.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz mit einem an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine fixierbaren Futterkörper, in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeuges ausgebildet ist.The The present invention relates to a chuck for clamping tools by shrink fit with one on the work spindle of a machine tool fixable chuck body, in which a central recording for the shaft is designed to be exciting tool.

Spannfutter dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und dienen dazu, einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft in der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren.chuck This type are known in different embodiments and serve to a tool shank such as a drill or cutter shank to fix in the work spindle of a corresponding machine tool.

Die herkömmlichen Spannfutter zum Spannen von Werkzeugen durch Schrumpfsitz bestehen in der Regel aus einem Futterkörper aus Metall, der an der Arbeitsspindel der jeweiligen Werkzeugmaschine angebracht werden kann und der eine zentrale Aufnahme für den Schaft des zu spannenden Werkzeuges aufweist.The usual Chucks for clamping tools by shrink fit consist in usually from a chuck body made of metal, attached to the work spindle of the respective machine tool can be attached and a central receptacle for the shaft having to exciting tool.

Solche sogenannten Wärmeschrumpffutter haben sich in der Praxis, bei verhältnismäßig niederen Spindeldrehzahlen, durchaus bewährt. (US-PS 53 11 654)Such so-called heat shrinkage feed have in practice, at relatively low levels Spindle speeds, well proven. (US-PS 53 11 654)

Da diese Schrumpffutter jedoch Schwingsysteme mit sehr geringer Dämpfung darstellen, können diese bei höheren Spindeldrehzahlen bzw. bei längeren Schrumpffutter-Ausführungen schon bei niederen Drehzahlen, leicht in ihrer Eigenresonanz angeregt werden.There however, these shrink chucks represent very low damping vibration systems, can this at higher Spindle speeds or longer Shrink chuck versions even at low speeds, slightly excited in their natural resonance become.

Dies führt dann zu dem schädlichen „Rattern", mit der daraus resultierenden Qualitätsminderung an der Werkstückoberfläche oder im schlimmsten Fall, zur Zerstörung des Werkstücks.This then leads to the damaging "rattling" with which resulting quality reduction on the workpiece surface or in the worst case, to destruction of the workpiece.

Aufgabe der Erfindung ist nun ein Schrumpffutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß im Betrieb auch bei hohen Spindeldrehzahlen das schädliche „Rattern" verhindert wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mehrteilige Schrumpffutter als stark vorgespannte Struktur ausgebildet ist.task The invention is now a shrink chuck of the aforementioned To train type so that in the Operation is prevented even at high spindle speeds the harmful "chattering." This task is according to the invention thereby solved, that the multipart Shrink fit is designed as a highly prestressed structure.

Über den inneren Werkzeughalter (2) wird die Hülse (3) stark mit dem Futterkörper (1) verspannt. Die hohe Zug- oder Druckspannung kann, je nach Ausführung, über Spannschraube bzw. Presse mit Presssitz erfolgen.About the inner tool holder ( 2 ) the sleeve ( 3 ) strongly with the chuck body ( 1 ) braced. Depending on the version, the high tensile or compressive stress can be achieved by means of a clamping screw or press with a press fit.

Der Werkzeughalter (2) liegt dabei in seinem vorderen Bereich, durch Absatz an der umgebenden Hülse (3) an und leitet dort die hohen Verspannkräfte in die Hülse (3) ein, die, je nach Schrumpffutterausführung zu hohen Zug- bzw. Druckspannungen im gesamten Hülsenbereich führen.The tool holder ( 2 ) lies in its front area, by paragraph on the surrounding sleeve ( 3 ) and guides the high clamping forces into the sleeve ( 3 ), which, depending on the Schrumpffutterausführung lead to high tensile or compressive stresses in the entire sleeve area.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken werden die am Werkzeug auftretenden Schnittkräfte und Vibrationen vor allem von der stark vorgespannten Hülse (3) aufgenommen, um sie in Richtung Arbeitsspindel weiterzuleiten. Dabei zeigt nun diese vorgespannte Hülse bezüglich des schädlichen „Rattern" zwei sehr positive Effekte: When machining workpieces, the cutting forces and vibrations occurring on the tool are mainly influenced by the heavily preloaded sleeve ( 3 ) in order to forward them in the direction of the work spindle. In this case, this biased sleeve with respect to the harmful "chattering" has two very positive effects:

I. DämpfungserhöhungI. Damping increase

Wie auch in der Fachliteratur beschrieben, zeigen metallische Materialien schon im elastischen Bereich bei hohen mechanischen Spannungen einen Anstieg der inneren Dämpfung. Dies trifft auch für Fügestellen von Strukturen zu.As also described in the literature, show metallic materials even in the elastic range at high mechanical stresses an increase the inner damping. This is also true for joints of structures too.

Dieser Effekt führt bei dem stark vorgespannten Hülsenschrumpffutter in vorteilhafter Weise zu einem deutlichen Dämpfungsanstieg.This Effect leads in the highly pretensioned sleeve shrinkage chuck advantageously to a significant increase in attenuation.

II. Dynamische SteifigkeitserhöhungII. Dynamic stiffness increase

Durch die starke Hülsenvorspannung wird die Federhärte c des „Schwingsystems Schrumpffutter" deutlich erhöht. Da zudem die Masse der Hülsenvariante, gegenüber einteiligen Schrumpffuttern geringer ist, ergibt sich für die Resonanzfrequenz

ein deutlicher Anstieg.Due to the strong sleeve preload, the spring stiffness c of the "oscillating system shrinkage chuck" is significantly increased, since, in addition, the mass of the sleeve variant is lower than that of one-piece shrink chucks, resulting in the resonance frequency

a significant increase.

Die Eigenfrequenz dieser Schwingsysteme wird nach oben angehoben und kann auch von höheren Spindeldrehzahlen nicht mehr angeregt werden.The Natural frequency of these vibrating systems is raised up and can also be higher Spindle speeds are no longer excited.

Diese beiden Effekte des erfindungsgemäß stark vorgespannten Hülsenschrumpffutters verhindern durch ihre Dämpfungs- und Steifigkeitserhöhung weitgehend die schädlichen Ratterschwingungen von Werkzeugmaschinen.These both effects of the invention strong prestressed sleeve shrinkage lining prevent by their damping and stiffness increase largely the harmful ones Chatter vibrations of machine tools.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, das Schrumpffutter 3-teilig auszubilden. Der als Spannschraube ausgebildete Werkzeughalter (2) liegt mit seinem Absatz im Bereich des Werkzeugschaftes an der ihn konzentrisch umgebenden Hülse (3) an und drückt diese mit sehr hoher Kraft gegen den Futterkörper (1).According to one embodiment of the invention, it is provided to form the shrinkage chuck 3-part. The trained as a clamping screw tool holder ( 2 ) lies with his paragraph in the area of the tool shank on the concentrically surrounding sleeve ( 3 ) and presses them with very high force against the chuck body ( 1 ).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Schrumpffutter 2-teilig ausgebildet wird, wobei der zentrale Werkzeughalter (2) im Bereich des Werkzeugschaftes mit hoher Kraft in Längsrichtung mit der umgebenden Hülse (3) des Futterkörpers (1) verspannt wird. Die hohe Vorspannung wird durch Presssitz des Werkzeughalters (2) im Futterkörper (1) aufrechterhalten.According to a further embodiment of the invention it is provided that the shrink chuck is formed in two parts, wherein the central tool holder ( 2 ) in the area of the tool shank high force in the longitudinal direction with the surrounding sleeve ( 3 ) of the chuck body ( 1 ) is tightened. The high preload is achieved by press-fitting the tool holder ( 2 ) in the chuck body ( 1 ).

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen.Regarding Further advantageous embodiments of the invention is based on the Subclaims as well following description of exemplary embodiments with reference refer to the accompanying drawings.

In den Zeichnungen zeigenIn show the drawings

1 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer zwischen Futterkörper (1) und Werkzeughalter (2) mit hohem Druck belasteten Hülse (3). 1 in longitudinal section an embodiment of a chuck according to the present invention with a between chuck body ( 1 ) and tool holders ( 2 ) loaded with high pressure sleeve ( 3 ).

2 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der die Hülse (3) des Futterkörpers (1) durch den Werkzeughalter (2) stark auf Zug vorgespannt ist. Die Vorspannung wird durch Presssitz (5) im Futterkörper (1) aufrecht erhalten. 2 in longitudinal section an embodiment of a chuck according to the present invention in which the sleeve ( 3 ) of the chuck body ( 1 ) through the tool holder ( 2 ) is strongly biased to train. The preload is achieved by press fit ( 5 ) in the chuck body ( 1 ) maintained.

3 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Futterkörper (1) und Werkzeughalter (2) einteilig ausgeführt sind. Die in ihrem vorderen Bereich über Formschluß am Werkzeughalter (2) anliegende Hülse (3) wird mittels Spannschrauben (6) gegen den Futterkörper (1) gespannt. 3 in longitudinal section an embodiment of a chuck according to the present invention in the chuck body ( 1 ) and tool holders ( 2 ) are made in one piece. The in their front area via positive locking on the tool holder ( 2 ) fitting sleeve ( 3 ) by means of clamping screws ( 6 ) against the chuck body ( 1 ) curious; excited.

4 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Werkzeughalter (2) über Gewinde (7) im Futterkörper (1) mit der Hülse (3) verspannt ist. 4 a longitudinal section of an embodiment of a chuck according to the present invention in the tool holder ( 2 ) via threads ( 7 ) in the chuck body ( 1 ) with the sleeve ( 3 ) is braced.

5 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der die Aufnahme für den Werkzeugschaft (4) in der Hülse (3) des Futterkörpers (1) angebracht ist. Die Hülse (3) wird durch Druckbolzen (8) vorgespannt, der mittels Presssitz (5) im Futterkörper (1) gegengehalten wird. 5 1 shows a longitudinal section of an embodiment of a chuck according to the present invention in which the receptacle for the tool shank (FIG. 4 ) in the sleeve ( 3 ) of the chuck body ( 1 ) is attached. The sleeve ( 3 ) by pressure bolts ( 8th ) biased by means of press fit ( 5 ) in the chuck body ( 1 ) is held against.

6 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der in der Anlagefläche zwischen Hülse (3) und Werkzeughalter (2) ein zusätzlicher Dämpfungsring (9) zwischengeschaltet ist. 6 in longitudinal section an embodiment of a chuck according to the present invention in which in the contact surface between sleeve ( 3 ) and tool holders ( 2 ) an additional damping ring ( 9 ) is interposed.

7 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der vorliegenden Erfindung bei der jedoch der Schaft des Werkzeughalter (2) als radialer Schwingungstilger (10) ausgebildet ist. Vorteilhaft ist dies anzuwenden bei einem sehr langen schlanken Schrumpffutter, das schon bei relativ niederen Frequenzen seine Eigenresonanz aufweist. Durch axiales Verschieben der Tilgermasse (10) kann die Tilgerfrequenz auf die zu dämpfende Schrumpffutterresonanz eingestellt werden. 7 in longitudinal section an embodiment of a chuck according to the present invention but in which the shank of the tool holder ( 2 ) as a radial vibration absorber ( 10 ) is trained. It is advantageous to use this with a very long, slim shrinkage chuck, which has its own resonance even at relatively low frequencies. By axial displacement of the absorber mass ( 10 ), the damper frequency can be set to the shrinkage feed resonance to be damped.

Claims

Chuck for clamping tools by shrink fit with a fixable on the work spindle of a machine tool chuck body ( 1 ), a tool holder ( 2 ) in which a central recording ( 4 ) is formed for the shaft of a tool to exciting and one of the tool holder ( 2 ) concentrically surrounding sleeve ( 3 ), characterized in that the inner tool holder ( 2 ) is designed as a clamping screw and the sleeve ( 3 ) with high force against the chuck body ( 1 ) tense.

Chuck according to claim 1, characterized in that the chuck body ( 1 ) and the sleeve ( 3 ) are one-piece and the sleeve ( 3 ) through the tool holder ( 2 ) is strongly biased to train. The preload is achieved by press fit ( 5 ) in the chuck body.

Chuck according to claim 1, characterized in that chuck body ( 1 ) and the tool holder ( 2 ) are integrally formed and in their front region via positive engagement on the tool holder ( 2 ) fitting sleeve ( 3 ) by means of clamping screws ( 6 ) with the chuck body ( 1 ) is braced.

Chuck according to claim 1, characterized in that the chuck body ( 1 ) and the sleeve ( 3 ) are one-piece and the tool holder ( 2 ) via threads ( 7 ) the sleeve ( 3 ) on train.

Chuck according to claim 1, characterized in that the receptacle ( 4 ) for the tool shank in the sleeve ( 3 ) and the sleeve ( 3 ) by pressure pins ( 8th ) by means of press fit ( 5 ) is biased to train.

Chuck according to claim 1, characterized in that in the contact surface between sleeve ( 3 ) and tool holders ( 2 ) an additional damping ring ( 9 ) is interposed.

Chuck according to claim 1, characterized in that the tool holder ( 2 ) as a vibration absorber by an axially displaceable mass ( 10 ) is trained.