In
der Praxis ist es allgemein üblich,
Rotationswerkzeuge wie beispielsweise Fräser oder Bohrer in einer zentralen
Werkzeugaufnahme eines Werkzeughalters durch einen Wärmeschrumpfsitz
zu fixieren. Dazu wird ein Hülsenabschnitt
des Werkzeughalters, welcher die Werkzeugaufnahme bildet, mittels
einer Heizeinrichtung soweit erwärmt,
daß der Schaft
des Rotationswerkzeugs in die Werkzeugaufnahme eingesteckt oder
aus dieser wieder entnommen werden kann. Der Außendurchmesser des Schafts
ist dabei etwas größer als
der Nenn-Innendurchmesser der Werkzeugaufnahme, so daß der Schaft
in der Werkzeugaufnahme durch einen Preßsitz gehalten wird, wenn sich
das Hülsenteil
wieder abgekühlt
hat.
Herkömmliche
Werkzeughalter dieser Art haben eine Normkupplung, beispielsweise
eine Steilkegelkupplung oder eine HSK-Kupplung, über welche der Werkzeughalter
an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann.
Eine Referenzfläche
erlaubt es hierbei, die axiale Position des Rotationswerkzeugs relativ
zu der Arbeitsspindel bzw. zum Werkzeughalter zu bestimmen, indem
der Abstand zwischen der Referenzfläche der Arbeitsspindel bzw.
des Werkzeughalters einerseits und der Spitze des Rotationswerkzeugs
andererseits gemessen wird, und die axiale Position des Werkzeugs
reproduzierbar einzustellen. Hierzu ist es weiterhin bekannt, in
der zentralen Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters einen Axialanschlag
für den
Werkzeugschaft vorzusehen, der in die Werkzeugaufnahme eingeschraubt
und durch ein geeignetes Werkzeug verdreht und auf diese Weise axial
verstellt werden kann.
Auch
wenn es möglich
ist, an Werkzeugmaschinen die Länge
der Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Rotationswerkzeug als
Maschinenparameter einzugeben, hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen,
den Axialanschlag des Werkzeughalters in einer getrennt von der
werkzeugmaschi ne vorgesehenen Voreinstellvorrichtung zu positionieren,
um die Rüstzeit
an der Werkzeugmaschine zu minimieren. Eine solche Voreinstellvorrichtung,
wie sie insbesondere aus der
DE 202 03 783 U1 bekannt ist, umfaßt eine
Haltevorrichtung, in welcher ein Werkzeughalter in definierter Lage
gespannt werden kann, und eine Meßvorrichtung, welche es erlaubt,
eine Gesamtlänge
L zwischen einer Referenzfläche
und der Werkzeugspitze zu bestimmen, indem eine Länge L1 zwischen
der Referenzfläche
und einer Anschlagfläche des
Axialanschlages in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters sowie
die Länge
L2 des Rotationswerkzeugs selbst vermessen wird, wobei die Gesamtlänge L dann
die Summe aus dem Abstand L1 und der Länge L2 des Werkzeugs ist. Mit
dieser Voreinstelleinrichtung ist es somit möglich, die Gesamtlänge L der
Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Werkzeug rechnerisch zu
ermitteln, ohne das Rotationswerkzeug in der Werkzeugaufnahme spannen
zu müssen.
Alternativ
ist bekannt, zur Voreinstellung von Wärmeschrumpf-Werkzeughaltern
einen Meßadapter
der eingangs genannten Art zu verwenden, welcher mit seinem Schaft
in die Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters eingesetzt wird und
in seiner zentralen Aufnahme das Rotationswerkzeug an einer axialen
Anschlagfläche
hält. In
diesem Fall wird die Gesamtlänge
L1 zwischen einer Referenzfläche des Werkzeughalters
und der Werkzeugspitze vermessen, und von dieser Gesamtlänge wird
dann eine Referenzlänge
L2 zwischen der Stirnfläche des Schafts des Adapterköpers und der
axialen Anschlagfläche der
zentralen Aufnahme des Adapterkörpers
abgezogen, um die Gesamtlänge
L zwischen der Referenzfläche
des Werkzeughalters und der Werkzeugspitze zu erhalten, wenn das
Rotationswerkzeug direkt in den Werkzeughalter eingesetzt ist. Dabei
ist an der schaftseitigen Endfläche
des Adapterkörpers
ein Betätigungswerkzeug
beispielsweise in Form eines Sechskantkopfes vorgesehen, welcher
mit dem Axialanschlag in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters
in Eingriff bringbar ist, um diesen durch eine Drehbewegung axial
zu verstellen.
Auch
diese Ausführungsform
ermöglicht
es, die Gesamtlänge
L der Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Rotationswerkzeug
zu bestimmen, ohne das Werkzeug in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters
zu spannen. Als problematisch wird jedoch angesehen, daß der Schaft
des Meßadapters in
der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters genau sitzen muß, um die
Werkzeuglänge
hochgenau einstellen zu können.
Dies ist insofern aufwendig, als für Werkzeughalter mit unterschiedlichen
Spanndurchmessern und/oder Passungen jeweils ein eigener Meßadapter
erforderlich ist. Des weiteren wird als nachteilig angesehen, daß nicht
immer gewährleistet ist,
daß der
Meßadapter
an dem Axialanschlag des Werkzeughalters exakt anliegt.
In
DE 103 49 245 A1 wird
außerdem
eine Werkzeughaltevorrichtung sowie ein Verfahren zum Positionieren
und Vermessen eines Werkzeugs offenbart. Dort wird eine Werk zeughaltevorrichtung
beschrieben, bei der Ringelemente in Form von O-Ringen in Ringnuten
eingesetzt sind, um die Werkzeughaltevorrichtung spielfrei in der
Aufnahmeöffnung
eines Spannfutters zu halten. Außerdem ist vorgesehen, dass
ein Positioniermittel in axialer Richtung in der Werkzeughaltevorrichtung
vorhanden ist, um das Werkzeug in der Haltevorrichtung exakt zu
positionieren. Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung kann diese
Positionierung jedoch nur durchgeführt werden, wenn das Werkzeug
bereits in der Maschine eingesetzt ist. Die Vermessung und Justierung
des Werkzeuges kann daher erst in der Maschine selber vorgenommen
werden, wodurch die Rüstseiten
im Vergleich zu der vorliegenden Erfindung deutlich erhöht werden.
Des weiteren ist das Positioniermittel fest mit der Maschine verbunden,
so dass bei der Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge gegebenenfalls
das Positioniermittel selbst ebenfalls verändert werden muss. In der vorliegenden
Erfindung entfällt
auch dieser Nachteil, da die Werkzeuglängenvoreinstellung und damit
die Positionierung des Werkzeuges in der Werkzeugaufnahme durchgeführt wird, wodurch
etwaige Anpassungen an unterschiedliche Werkzeuge bereits in der
Werkzeugaufnahme durchgeführt
werden können.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Meßadapter
für die
Werkzeuglängenvoreinstellung
in der Werkzeugaufnahme eines Werkzeughalters der eingangs genannten
Art sowie eine Voreinstellvorrichtung mit einem solchen Meßadapter
anzugeben, die eine hochgenaue Vermes sung und Einstellung der Werkzeuglänge ermöglichen
und flexibel für
unterschiedliche Spanndurchmesser und Werkzeughaltertypen einsetzbar
sind.
Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
ein elastisches Ringelement in eine Ringnut, welche in der Mantelfläche des Schaftes
vorgesehen ist, eingesetzt ist und für eine Kontaktierung der Wandung
der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters über die Mantelfläche des Schaftes
nach außen
vorsteht und das Betätigungselement
zur Drehverstellung des Axialanschlages in der Werkzeugaufnahme
des Werkzeughalters an dem Schaft des Adapterkörpers lösbar angebracht, insbesondere
festgeschraubt ist.
Der
Erfindung liegt damit die Überlegung
zugrunde, durch elastische Ringelemente, welche insbesondere über die
Länge des
Schaftes verteilt vorgesehen und als O-Ringe ausgebildet sein können, das
Spiel zwischen der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters und dem
darin eingesetzten Schaft auszugleichen, so daß der Schaft des Meßadapters eine
stabile Lage in der Werkzeugaufnahme einnimmt. Gleichzeitig bewirken
die Ringelemente auch, daß der
Schaft des Meßadapters
bei der Justierung des Axialanschlages an diesem gehalten wird.
wenn nämlich
der Axialanschlag aus einer Ausgangslage unter Verkleinerung der
axialen Spannlänge
weiter in die Werkzeugaufnahme verstellt wird, indem er über den
Meßadapter
gedreht wird, werden die Ringelemente gleichzeitig elastisch ver formt.
Dies hat zur Folge, daß die
sich in den Ringelementen aufbauenden Rückstellkräfte den Meßadapter gegen die axiale Anschlagfläche ziehen,
wenn der Meßadapter
losgelassen wird. Entsprechend ermöglichen es die erfindungsgemäßen Maßnahmen,
die Werkzeuglänge hochgenau
zu vermessen und einzustellen. Gleichzeitig muß der Schaft des Meßadapters
nicht in Passung zu der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters ausgebildet
sein, da ein gewisses Spiel durch die elastischen Ringelemente ausgeglichen
werden kann. Dadurch wird die Anzahl unterschiedlicher Meßadapter
gering gehalten.
Dadurch,
daß das
Betätigungselement
lösbar
am Schaft angebracht, beispielsweise festgeschraubt ist, wird weiterhin
die Möglichkeit
gegeben, das Betätigungselement
auszutauschen, wenn es beschädigt
ist oder möglicherweise
nicht dem korrespondierenden Gegenelement bzw. der korrespondierenden
Gegenkontur des Axialanschlages entspricht. Hierbei ist zu berücksichtigen,
daß die
Axialanschläge üblicherweise
mit Innensechskantkonturen versehen sind, deren Schlüsselweiten
je nach Werkzeughalter und Spanndurchmesser variieren. Damit ist
der erfindungsgemäß ausgestaltete
Meßadapter
universell für
einen vorgegebenen Spanndurchmesserbereich einsetzbar.
Schließlich ist
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, daß der
Adapterkörper
einteilig ausgebildet ist und die axiale Anschlagfläche der
zentralen Aufnahme sowie die Stirnfläche des Schafts im Ero dierverfahren
insbesondere durch Drahterodierung hergestellt sind. Dieser Ausführungsform
der Erfindung liegt die Überlegung
zugrunde, daß die
Einstellgenauigkeit der Werkzeuglänge abhängig ist von der Genauigkeit
des Referenzmaßes
des Adapterkörpers. Üblicherweise werden
Meßadapter
in zweiteiliger Bauweise ausgeführt,
wodurch ein hochgenaues Längenmaß mit einer
kleinen Toleranz von beispielsweise +/– 2 μm schwer herzustellen ist. Durch
die vorgesehene einteilige Bauweise des Adapters in Verbindung mit
der speziellen Fertigung im Erodierverfahren, die in einer Werkzeugeinspannung
erfolgen kann, können
hochgenaue Längenmaße erzielt
werden. Durch das Drahterodieren kann nämlich über eine Startlochbohrung zunächst die
plane, axiale Anschlagfläche
für den
Werkzeugschaft in der Form eines rechteckförmigen Langloches hergestellt
werden. Anschließend wird
der Meßadapter
in der Länge
mittels Drahterodieren abgetrennt. Die Genauigkeit der Steuerung
ermöglicht
hochgenaue Verfahrenswege der Drahtposition.
Hinsichtlich
weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die
Unteransprüche sowie
die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
1 einen
Meßadapter
gemäß der vorliegenden
Erfindung in perspektivischer Darstellung,
2 den
Meßadapter
aus 1 im Längsschnitt,
3 eine
Längsschnittansicht
des Meßadapters,
der in einen Werkzeughalter eingesetzt ist, und
4 in
vergrößerter Schnittdarstellung
einen Ausschnitt des Adapterkörpers
im Bereich der axialen Anschlagfläche der zentralen Aufnahme.
In
der Zeichnung ist ein Meßadapter 1 dargestellt,
der als Hilfsmittel eingesetzt wird, um die Werkzeuglängenvoreinstellung
in der Werkzeugaufnahme 3 eines Werkzeughalters 2 vorzunehmen.
Der Meßadapter 1 besitzt
einen einteilig ausgebildeten Adapterkörper, der an seinem einen axialen
Endbereich eine zentrale Aufnahme 4 aufweist, in die der
Schaft eines Werkzeugs W eingeschoben werden kann, wobei die Aufnahme 4 innenseitig
durch eine Anschlagfläche 4a begrenzt
ist. Der andere axiale Endbereich des Adapterkörpers ist als ein im wesentlichen
zylindrischer Schaft 5 ausgebildet und trägt an seiner
von der Aufnahme 4 wegweisenden Stirnfläche 5a ein Betätigungselement
in der Form einer Außensechskantschraube 6,
welche in die Stirnfläche 5a des Schaftes 5 koaxial
zu dem Adapterkörper
eingeschraubt ist. In der Außenmantelfläche des
Schaftes 5 sind insgesamt vier sich in Umfangsrichtung
erstreckende Ringnuten 7 vorgesehen, die einander paarweise
zugeordnet an den beiden axialen Endbereichen des Schaftes 5 vorgesehen
sind. In die Ringnuten 7 sind nicht dargestellte O-Ringe
eingesetzt, die über
die Mantelfläche
des Schaftes 5 radial nach außen vorstehen.
Um
nun eine Werkzeuglängenvoreinstellung an
dem Werkzeughalter 2 vorzunehmen, wird zunächst der
Axialanschlag 8 soweit wie möglich aus der Werkzeugaufnahme 4 hinaus,
d.h. in der 3 nach rechts verstellt. Anschließend wird
der Meßadapter 1 mit
seinem Schaft 5 in die Werkzeugaufnahme 4 eingesetzt,
bis seine Stirnfläche 5a an
der in die Werkzeugaufnahme 4 hineinragenden Stirnfläche 8a des
Werkzeughalters 2 anliegt, wobei der Sechskantkopf 6 in
den Axialanschlag 8 eingreift. Die Anordnung ist dabei
so getroffen, daß der
Innendurchmesser der Werkzeugaufnahme 4 und der Außendurchmesser
des Schaftes 5 zueinander korrespondieren, wobei ein verbleibendes
Spiel durch die O-Ringe, welche in die Ringnuten 7 des
Schaftes 5 eingesetzt sind, überbrückt wird, so daß der Schaft 5 in
der Werkzeugaufnahme 4 eine stabile Lage einnimmt. Dabei
ist in die zentrale Aufnahme 4 des Meßadapters 1 das Werkzeug
W eingesetzt, welches später durch
den Werkzeughalter 2 unmittelbar gespannt werden soll.
Zur
Durchführung
der eigentlichen Vermessung wird der Werkzeughalter 2 mit
dem eingesetzten Meßadapter 1 in
eine Haltevorrichtung einer entsprechenden Voreinstellvorrichtung
in definierter, aufrechter Lage, in welcher die Werkzeugspitze nach oben
weist, mit seiner Steilkegelkupplung 10 eingesetzt und
fixiert. Anschließend
wird mittels einer geeigneten Meßvorrichtung der Voreinstellvorrichtung die
Gesamtlänge
L1 der Anordnung zwischen einer Referenzfläche R des
Werkzeughalters 2 und der Spitze des Werkzeugs W gemessen.
Wenn man von dieser Gesamtlänge
L1 die Länge
L2 zwischen der Anschlagfläche 4a und
der Stirnfläche 5a des
Meßadapters 1 abzieht,
erhält
man eine Länge
L zwischen der Referenzfläche
R und der Werkzeugspitze, wenn das Werkzeug W ohne den Meßadapter 1 direkt
in der Werkzeugaufnahme 4 gespannt ist. Wenn diese Gesamtlänge L kleiner
ist als eine gewünschte
Länge,
wird der Axialanschlag 8 durch Verdrehen des Meßadapters 1 in
die Werkzeugaufnahme – d.h.
in der 3 nach links – axial
hineinbewegt, wodurch der Meßadapter 1 aus
der Werkzeugaufnahme 4 entsprechend herausgeschoben wird
mit der Folge, daß sich
die Gesamtlänge
L1 zwischen der Referenzfläche R und
der Werkzeugspitze und mithin auch die Länge L vergrößert, bis der jeweils gewünschte Wert erreicht
ist. Die Vermessung der Länge
L1 kann an dieser Stelle hochgenau erfolgen,
da der Meßadapter 1 in
der Werkzeugaufnahme 4 über
die O-Ringe des Schaftes 5 stabil positioniert ist und
außerdem auch
gewährleistet
ist, daß die
Stirnfläche 5a des Schaftes 5 an
der Stirnfläche 8a des
Axialanschlages 8 exakt anliegt. Wenn nämlich der Meßadapter 1 gedreht
wird, um den Axialanschlag 8 in die Aufnahme 3 nach
links zu verstellen, führt
dies zu elastischen Verformungen der O-Ringe und damit zum Aufbau von
Rückstellkräften, welche
den Meßadapter 1 gegen
den Axialanschlag 8 ziehen.