DE102009025040A1

DE102009025040A1 - Werkzeugaufnahme, Bohrvorrichtung mit einer Werkzeugaufnahme sowie Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme wirkenden Kraft und Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung

Info

Publication number: DE102009025040A1
Application number: DE200910025040
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Watzke
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme (1), a) wobei ein erster Bereich (10), insbesondere ein erster Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Maschinenteil, insbesondere mit einer Maschinenspindel oder einem Maschinenfutter, verbindbar oder verbunden ist, b) wobei ein zweiter Bereich (20), insbesondere ein zweiter Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Drehwerkzeug (6) verbindbar oder verbunden ist, c) wobei der Abstand zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) veränderbar ist, d) wobei in oder an der Werkzeugaufnahme (1) eine Wegmessvorrichtung (4) angeordnet ist, so dass eine Verschiebung und/oder ein Abstand und/oder die Änderung eines Abstands zwischen einem ersten Messort an dem ersten Bereich (10) und einem zweiten Messort an dem zweiten Bereich (20) messbar oder ermittelbar ist, sowie eine Bohrvorrichtung mit einer Werkzeugaufnahme. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme, insbesondere gemäß der Erfindung, wirkenden Kraft, a) wobei ein, insbesondere maximaler und/oder minimaler, Abstand und/oder eine, insbesondere maximale und/oder minimale, Änderung des Abstands zwischen einem oder dem ersten Messort an dem oder einem ersten Bereich (10), insbesondere ersten Endbereich, und einem oder dem zweiten Messort an einem oder dem zweiten Bereich (20), insbesondere zweiten Endbereich, der Werkzeugaufnahme gemessen oder ermittelt wird, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme, eine Bohrvorrichtung mit einer Werkzeugaufnahme sowie ein Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme wirkenden Kraft und ein Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung.
Beim Erstellen von Bohrungen treten zwischen dem Drehwerkzeug, das ein Bohrer oder ein Gewindebohrer sein kann, und der Maschine, insbesondere der Maschinenspindel, teilweise erhebliche Kräfte in Richtung der Achse des Bohrers auf, die auch als Axialkräfte bezeichnet werden.
In diesem Zusammenhang ist beispielsweise in der EP 1 683 595 A1 ein axiales Spiel zwischen der Bohreraufnahme und dem Futterschaft offenbart. Die DE 39 02 559 A1 offenbart einen leichtgängigen Längenausgleich in Axialrichtung.
Übliche Werkzeugaufnahmen nach dem Stand der Technik ermitteln und berücksichtigen die beim Erstellen von Bohrungen auftretenden Axialkräfte jedoch nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Werkzeugaufnahme sowie ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, bei der/dem die auftretenden Axialkräfte ermittelbar sind oder berücksichtigt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung eine Werkzeugaufnahme gemäß Anspruch 1, eine Werkzeugaufnahme, eine Bohrvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme, ein Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme wirkenden Kraft sowie ein Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung oder eines Gewindes vorgeschlagen.
Gemäß Anspruch 1 betrifft die Erfindung eine Werkzeugaufnahme,

a) wobei ein erster Bereich, insbesondere ein erster Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Maschinenteil, insbesondere mit einer Maschinenspindel oder einem Maschinenfutter, verbindbar oder verbunden ist,
b) wobei ein zweiter Bereich, insbesondere ein zweiter Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Drehwerkzeug verbindbar oder verbunden ist,
c) wobei der Abstand zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich veränderbar ist,
d) wobei in oder an der Werkzeugaufnahme eine Wegmessvorrichtung angeordnet ist, so dass eine Verschiebung und/oder ein Abstand und/oder die Änderung eines Abstands zwischen einem ersten Messort (oder: Messpunkt, Messstelle) an dem ersten Bereich und einem zweiten Messort (oder: Messpunkt, Messstelle) an dem zweiten Bereich messbar oder ermittelbar ist.

Insofern ist der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich vom Benutzer der Maschine beobachtbar oder erfassbar, so dass dieser beispielsweise bei Erzeugung eines Gewindes manuell die Vorschubgeschwindigkeit anpassen kann. Des weiteren kann eine erhöhte Kraft in Axialrichtung, insbesondere bei Bohrwerkzeugen, auf einen erhöhten Verschleiß hinweisen und somit dem Benutzer anzeigen, dass das Werkzeug geschärft oder erneuert werden sollte.
Bevorzugt ist die Werkzeugaufnahme und/oder das Drehwerkzeug um eine Achse drehbar ist, entlang derer eine Axialrichtung verläuft,

a) wobei besonders bevorzugt der Abstand zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich entlang der Achse in Axialrichtung veränderbar ist und/oder
b) wobei besonders bevorzugt der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Messort an dem ersten Bereich und dem zweiten Messort an dem zweiten Bereich entlang der Achse in Axialrichtung messbar oder ermittelbar ist und/oder
c) wobei besonders bevorzugt aus der Messung des Abstands und/oder der Änderung des Abstands die auf das Drehwerkzeug in Axialrichtung einwirkende Kraft ermittelbar ist.

Bevorzugt ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein Kopplungsbereich angeordnet, wobei in dem Kopplungsbereich ein erstes Kopplungselement in Axialrichtung verschiebbar mit einem zweiten Kopplungselement koppelbar ist, wobei der erste Bereich, insbesondere in Axialrichtung unverschiebbar, mit dem ersten Kopplungselement verbunden ist, wobei der zweite Bereich, insbesondere in Axialrichtung unverschiebbar, mit dem zweiten Kopplungselement verbunden ist, wobei durch die Wegmessvorrichtung die Verschiebung und/oder der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Kopplungselement und dem zweiten Kopplungselement in Axialrichtung messbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem zweiten Bereich der Werkzeugaufnahme und dem Drehwerkzeug ein Spannwerkzeug oder eine Spannzange angeordnet. Dies erleichtert die Fixierung und/oder die Entnahme des Drehwerkzeugs.
Bevorzugt ist das Drehwerkzeug ein Bohrer oder Gewindebohrer und/oder die Werkzeugaufnahme ist ein Gewindeschneidfutter. Insbesondere, aber nicht nur, bei Gewindebohrern, ist eine Messung oder Beobachtung von Längenänderungen zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich sinnvoll, da für das Schneiden von Gewinden gleichmäßig wirkende und/oder nicht zu hohe Axialkräfte vorteilhaft sind. Stark erhöhte Axialkräf te können beim Schneiden von Gewinden auf eine im Verhältnis zur Drehzahl nicht optimale Vorschubgeschwindigkeit hinweisen, die zu einem Verschnitt und somit außerhalb der zulässigen Toleranzen liegenden Gewinde führen kann, da in diesem Fall in übermäßigem Maße mit den Flanken des Gewindeschneiders geschnitten wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Werkzeugaufnahme ein erstes Halteteil, das den ersten Bereich ausbildet, und/oder die Werkzeugaufnahme umfasst ein zweites Halteteil, das den zweiten Bereich ausbildet, wobei der Abstand zwischen dem ersten Halteteil und dem zweiten Halteteil veränderbar ist.
Bevorzugt ist die Wegmessvorrichtung am ersten Halteteil befestigt und die Abstandsmessung erfolgt aus dem Abstand zwischen dem ersten Halteteil und dem zweiten Halteteil. Das erste Halteteil eignet sich in besonderem Maße für die Unterbringung der Wegmessvorrichtung, da dieses in der Regel einen größeren Umfang als das zweite Halteteil und somit einen größeren Bauraum für die Wegmessvorrichtung aufweist.
Bevorzugt umfasst die Wegmessvorrichtung ein Zentralteil,

a) wobei das Zentralteil zumindest im Wesentlichen innerhalb des ersten Halteteils angeordnet ist und/oder
b) wobei das Zentralteil
b1) ein Spannungsversorgungselement, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, und/oder
b2) Einstellelemente zur Festlegung des Zusammenhangs zwischen Abstand und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und der hierzu aufzuwendenden Kraft und/oder zur Festlegung eines Nullpunkts oder Bezugspunkts für die aufzuwendende Kraft in Axialrichtung und/oder
b3) eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der auf das Drehwerkzeug aufgewendeten Kraft in Axialrichtung aus dem gemessenen Abstands und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich in Axialrichtung und/oder
b4) eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der ermittelten Kräfte aufweist.

Ein Zentralteil, das neben einem Spannungsversorgungselement Einstellelemente, eine Auswerteeinheit sowie eine Anzeigeeinheit aufweist und Zentralteil zumindest im Wesentlichen innerhalb des ersten Halteteils angeordnet ist, ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall nicht nur die Messung, sondern auch die Auswertung und Anzeige der Messwerte kompakt und robust unterbringbar ist, da beispielsweise weitere externe Komponenten oder Kabel zumindest nicht zwingend erforderlich sind.
Bevorzugt ist durch die Auswerteeinheit der maximal und/oder minimal auftretenden Abstand und/oder die maximale und/oder minimale Änderung des Abstands messbar. Dies ermöglicht entsprechend die Ermittlung der Kraft, die maximal in Axialrichtung auf das Drehwerkzeug eingewirkt hat, die ansonsten möglicherweise nur schwer ermittelbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Wegmessvorrichtung einen Wegmesser zur Messung des Abstands und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich auf, der sich vom Zentralteil weg erstreckt.
Bevorzugt ist die Wegmessvorrichtung in eine erste Ausnehmung des ersten Halteteils eingepasst, wobei bevorzugt zwischen der ersten Ausnehmung und der Wegmessvorrichtung ein sichelförmiges Teil zur Angleichung des Innendurchmessers der ersten Ausnehmung an den Außendurchmesser der Wegmessvorrichtung, insbesondere des Zentralteils, angeordnet ist. Dies ermöglicht eine stabile Verankerung der Wegmessvorrichtung im ersten Halteteil.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist auf der in Bezug auf die Achse gegenüberliegenden Seite des ersten Halteteils eine zweite Ausnehmung angeordnet, die durch die erste Ausnehmung entstehende Unwuchten ausglei chen soll. Hierdurch wird ein gleichmäßiger Lauf der Werkzeugaufnahme erleichtert.
Bevorzugt sind der erste Bereich und der zweite Bereich, insbesondere das erste Halteteil und das zweite Halteteil, durch wenigstens ein elastisches Element, insbesondere ein Elastomer oder ein Federelement, gekoppelt, so dass die Ausübung einer Bewegung des Drehwerkzeugs in Axialrichtung eine vorbestimmte Kraft in Axialrichtung erfordert und so die Zuordnung einer Bewegung des Drehwerkzeugs in Axialrichtung zu einer Kraft in Axialrichtung möglich ist.
Bevorzugt verbindet eine Madenschraube oder ein Passstift das erste Halteteil und das zweite Halteteil.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Madenschraube oder der Passstift in axialer Richtung fest mit dem zweiten Halteteil gekoppelt, insbesondere indem diese(r) in eine Bohrung des zweiten Halteteils eingreift, wobei sich die Bohrung bevorzugt bis zu einer inneren Bohrung des zweiten Halteteils erstreckt, die auch das Drehwerkzeug aufnehmen kann.
Bevorzugt ist das elastische Element ein Elastomer, das die Madenschraube oder den Passstift ringförmig umgibt, oder, insbesondere zylinderförmig und/oder zentral in diesen eingreift, so dass die Madenschraube in Axialrichtung unter Krafteinwirkung verschiebbar mit dem Halteteil verbunden ist.
Bevorzugt verläuft entlang der Achse ein Kühlmittelkanal. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Kühlung des Drehwerkzeugs.
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Bohrvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme, die eine Steuerung zur Steuerung einer Vorschubgeschwindigkeit des Drehwerkzeugs umfasst, wobei die Steuerung Mittel umfasst, die eine Änderung des Abstands zwischen dem ersten Be reich und dem zweiten Bereich bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigen.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wirkenden Kraft,

a) wobei ein, insbesondere maximaler und/oder minimaler, Abstand und/oder eine, insbesondere maximale und/oder minimale, Änderung des Abstands zwischen einem oder dem ersten Messort an dem oder einem ersten Bereich, insbesondere ersten Endbereich, und einem oder dem zweiten Messort an einem oder dem zweiten Bereich, insbesondere zweiten Endbereich, der Werkzeugaufnahme gemessen oder ermittelt wird,
b) wobei dem Abstand und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Messort an dem ersten Bereich und dem zweiten Messort an dem zweiten Bereich der Werkzeugaufnahme in Axialrichtung eine vorbestimmte Kraft in Axialrichtung zugeordnet ist,
c) wobei aus dem gemessenen Abstand und/oder der gemessenen Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich die auf das Drehwerkzeug aufgewendete Kraft in Axialrichtung ermittelt wird,
d) wobei die ermittelte Kraft auf einem Anzeigeelement anzeigt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung, insbesondere einer Gewindebohrung, oder eines Gewindes

a) wobei eine Vorschubgeschwindigkeit bestimmt wird, mit der ein Drehwerkzeug in die Bohrung geschoben wird,
b) wobei eine Änderung des Abstands zwischen einem ersten Messort an einem ersten Bereich, insbesondere einem ersten Endbereich, und einem zweiten Messort an einem zweiten Bereich, insbesondere einem zweiten Endbereich, der Werkzeugaufnahme gemessen oder ermittelt wird,
c) wobei die Änderung des Abstands bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt wird.

Bevorzugt wird die Vorschubgeschwindigkeit bei einer Verringerung des Abstands verringert und/oder bei einer Erhöhung des Abstands erhöht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren genauer erläutert, wobei
1 eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme in seitlicher Ansicht,
2 die Werkzeugaufnahme gemäß 1 in einer ersten Schnittansicht,
3 die Werkzeugaufnahme gemäß den 1 und 2 in einer zweiten, zur ersten Schnittansicht gemäß 2 orthogonalen, Schnittansicht,
4 eine weitere Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme und
5 eine seitliche Ansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme zeigt.
Die 1 bis 5 zeigen eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme 1, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Gewindeschneidfutter realisiert ist.
Ein erster Bereich 10 bildet ein maschinenseitiges Halteteil aus, das mit einem, in der Figur nicht dargestellten, Maschinenteil, üblicherweise einer Maschinenspindel oder einem Maschinenfutter, verbindbar ist.
Ein zweiter Bereich 20 der Werkzeugaufnahme 1 dient zur Aufnahme eines, lediglich in 6 teilweise dargestellten, Drehwerkzeugs 6, wobei das Drehwerkzeug, insbesondere ein Gewindebohrer, auch zusätzlich durch eine Spannzange 40 fixiert sein kann.
Die Werkzeugaufnahme 1 sowie das Drehwerkzeug 6 sind um eine gemeinsame Achse A drehbar.
Die Werkzeugaufnahme 1 umfasst ein erstes Halteteil 2, an dem das erste, maschinenseitige Ende 10 angeordnet ist, sowie ein zweites Halteteil 3, an dem das zweite, werkzeugseitige Ende 20 der Werkzeugaufnahme 1 angeordnet ist.
Das erste Halteteil 2 weist in Richtung zum maschinenseitigen Ende 10 eine Ringnut 100 auf.
Die beiden Halteteile 2 und 3 sind ineinander gesteckt und durch ein Drehmomentmitnahmeelement 120 miteinander verbunden, das eine begrenzte gegenseitige Bewegung der beiden Halteteile 2 und 3 in axialer Richtung erlaubt. Das Drehmomentmitnahmeelement 120 kann als Kugel oder auch als Zylinderwalze ausgebildet sein.
Zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 20 ist ein Kopplungsbereich 300 angeordnet. Im Kopplungsbereich 300 ist ein erstes Kopplungselement 310 in Axialrichtung verschiebbar mit einem zweiten Kopplungselement 320 koppelbar. Dabei ist der erste Bereich 10 in Axialrichtung unverschiebbar mit dem ersten Kopplungselement 310 verbunden. Der zweite Bereich 20 ist in Axialrichtung unverschiebbar mit dem zweiten Kopplungselement 320 verbunden.
Ein weiteres Verbindungselement zwischen erstem Halteteil 2 und zweitem Halteteil 3 wird durch eine Madenschraube 110 gebildet, die alternativ auch als Passstift ausgebildet sein kann.
Die Madenschraube 110 ist in axialer Richtung fest mit dem Halteteil 3 gekoppelt und greift dazu in eine Bohrung in der zweiten Haltevorrichtung 3 ein, wobei sich die Bohrung bis zur inneren Bohrung des zweiten Halteteils 3 erstreckt, die auch das Drehwerkzeug aufnehmen kann.
Die Madenschraube 110 ist von einem ringförmigen Elastomer 130 umgeben, über das die Madenschraube 110 in axialer Richtung unter Krafteinwirkung verschiebbar mit dem Halteteil 2 verbunden ist. Insofern ermöglicht die Verwendung des Elastomers die Zuordnung einer Axialbewegung zu einer Axialkraft, da eine stärkere Axialbewegung nur unter Aufwendung einer höheren Axialkraft möglich ist, da das Elastomer stärker komprimiert werden muss.
Alternativ oder zusätzlich zum beschriebenen ringförmigen Elastomer sind auch andere Elemente verwendbar, bei denen zur Erwirkung einer axialen Bewegung jeweils eine entsprechende Kraftbeaufschlagung erforderlich ist. Beispielsweise könnte grundsätzlich auch ein Elastomer in den Spalt zwischen erstem Halteteil 2 und zweitem Halteteil 3 eingebracht werden oder ein Federelement mit seinem erstem Ende mit dem Halteteil 2 und mit seinem zweiten Ende mit dem zweitem Halteteil 3 verbunden werden.
Um die Schraube 110 sowie das Drehmomentmitnahmeelement 120 herum ist ein Haltering 60 angeordnet, der durch Dichtungselemente 50 und 70 fluiddicht mit dem ersten Halteteil 2 verbunden ist.
Das erste Halteteil 2 weist an seinem Zentralbereich einen größeren Umfang als in den Kopplungsbereichen auf, wobei es entlang dieses größeren Umfangs des Zentralbereichs von einem dünnwandigen Rohrelement 150 umgeben wird.
Innerhalb des ersten Halteteils 2 ist die Wegmessvorrichtung 4 angeordnet, das durch Schrauben 160 an diesem fixiert ist und über einen Wegmessser 90 mit dem zweiten Halteteil 3 in Berührung ist. Am Ende des Wegmesssers 90 verengt sich dieser auf einen nicht dargestellten, kugelförmigen Messstößel, der die Bewegung aufnimmt.
Die Wegmessvorrichtung 4 ist vollständig innerhalb des ersten Halteteils 2 angeordnet und umfasst neben dem Wegmessser 90 eine nicht dargestellte Spannungsversorgung, beispielsweise eine Batterie, eine Auswerteeinheit zur Umrechnung der gemessenen axialen Längsbewegung in die zugehörige Kraft, Einstellelemente 210 zur Festlegung des Zusammenhangs zwischen Auslenkung und Krafteinwirkung und zur Festlegung eines Nullpunkts oder Bezugspunkts für die axiale Auslenkung sowie eine Anzeigeeinheit 200 zur Anzeige der ermittelten Kräfte.
Die Wegmessvorrichtung 4 ist dabei in eine erste Ausnehmung 240 des ersten Halteteils 2 eingepasst, wobei zwischen der ersten Ausnehmung 240 und der Wegmessvorrichtung 4 ein sichelförmiges Teil 220 zur Angleichung des Innendurchmessers des ersten Halteteils 2 an den Außendurchmesser der Wegmessvorrichtung 4 angeordnet ist.
Auf der in Bezug auf die Achse gegenüberliegenden Seite des ersten Halteteils 2 ist eine zweite Ausnehmung 230 angeordnet, die durch die erste Ausnehmung 240 entstehende Unwuchten ausgleichen soll.
Zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem Ring 150 sind seitlich jeweils Dichtringe 170 und 180 angeordnet.
Zentral innerhalb der Werkzeugaufnahme verläuft in Axialrichtung ein Kühlmittelkanal 5 mit einem Verbindungsrohr 80, über das das Kühlmittel ohne Verluste vom ersten Halteteil 2 zur zweiten Halteteil 3 gelangen kann.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme kann der Betreiber der Maschine erkennen, ob eine Wegdifferenz zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3 auftritt.
Durch die Wegmessvorrichtung 4 ist die Verschiebung, der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Kopplungselement 310 und dem zweiten Kopplungselement 320 in Axialrichtung messbar.
Da, wie oben beschrieben, eine axiale Bewegung nur durch Aufwendung einer entsprechenden Kraft möglich ist, kann nun einer gemessenen Wegdifferenz auch die hierzu aufgewendete Axialkraft zugeordnet werden. Die Wegmessvorrichtung 4 misst dazu die maximal auftretende Wegdifferenz, errechnet daraus die maximale Axialkraft und zeigt die errechnete Kraft auf ihrem Anzeigeelement 200 an.
Der Betreiber erfährt somit, in welchem Maße axiale Kräfte auftreten und kann daraufhin sein Bohrverhalten anpassen.
Bei der Verwendung eines Bohrers kann dies bedeuten, dass der Verschleißzustand des Bohrers erkennbar wird, da beispielsweise abgestumpfte Schneiden bei gleicher Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl zu höheren Axialkräften führen. Der Benutzer kann daran erkennen, dass der Bohrer entweder geschärft oder erneuert werden sollte.
Beim Schneiden von Gewinden entsteht eine weitgehend formschlüssige Verzahnung zwischen Gewinde und Gewindebohrer, so dass eine gleichmäßiger Krafteinwirkung im Verhältnis zur Drehzahl in axialer Richtung von hoher Wichtigkeit für die Qualität des Gewindes ist.
Insofern ist das Auftreten von erhöhten Axialkräften ein wichtiges Indiz, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Verhältnis zur Drehzahl angepasst werden muss. Andernfalls kann es dazu kommen, dass die Flanken des Gewindes verschnitten werden und somit die Maße des Gewindes die zulässigen Toleranzen überschreiten.
Hierzu umfasst die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform eine Steuerung zur Steuerung des Vorschubs des Drehwerkzeugs.
Die Steuerung umfasst dabei Mittel, die die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 20 bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigen.
Die Steuerung dient insofern auch zur Steuerung des Vorschubs des Drehwerkzeugs.
Dadurch kann bei einer Verringerung des Abstands zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 20 die Vorschubgeschwindigkeit verringert und bei einer Erhöhung des Abstands zwischen dem ersten Bereich 10 und dem zweiten Bereich 20 die Vorschubgeschwindigkeit erhöht werden.
Die Wegmessvorrichtung 4 umfasst ein Zentralteil mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt oder Umfang, das formschlüssig in das erste Halteteil 2 eingefügt ist. Das erste Halteteil 2 weist hierzu eine erste längliche Ausnehmung 240 auf, deren Schmalseiten abgerundet sind. Die Wegmessvorrichtung 4 ist in die erste Ausnehmung 240 des ersten Halteteils 2 eingepasst. Zwischen der ersten Ausnehmung 240 und der Wegmessvorrichtung 4 ist ein sichelförmiges Teil 220 zur Angleichung des Innendurchmessers des ersten Halteteils 2 an den Außendurchmesser der Wegmessvorrichtung 4 angeordnet.
Das Zentralteil umfasst eine Batterie oder einen Akkumulator zur Spannungsversorgung sowie zwei Druckknöpfe als Einstellelemente zur Festlegung des Zusammenhangs zwischen dem gemessenen Abstand oder der gemessenen Änderung des Abstands und der hierzu aufzuwendenden Kraft zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3. Weiterhin lässt sich mit Hilfe der Druckknöpfe ein Nullpunkt oder Bezugspunkt für die aufzuwendende Kraft in Axialrichtung festlegen.
Innerhalb des Zentralteils befindet sich ein Prozessor als Auswerteeinheit zur Ermittlung der auf das Drehwerkzeug aufgewendeten Kraft in Axialrichtung aus dem gemessenen Abstand oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3 in Axialrichtung.
Die ermittelten Kräfte werden durch ein Display als Anzeigeeinheit angezeigt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Wegmessvorrichtung auch ein Funkmodul enthalten, das die gemessenen Werte an einen Empfänger außerhalb der Werkzeugaufnahme überträgt.
Vom Zentralteil der Wegmessvorrichtung in Richtung zum Drehwerkzeug erstreckt sich ein Messstößel mit einem kugelförmigen Messkopf an der Spitze.
Der kugelförmige Messkopf wird zunächst in Berührung mit dem zweiten Halteteil gebracht. Die Messstelle am Messkopf ist am ersten Halteteil oder Bereich 2 ausgebildet und bildet den ersten Messort, die korrespondierende Messstelle am zweiten Halteteil oder zweiten Bereich 3 bildet den zweiten Messort aus. Anschließend wird per Tastendruck diese Position als Referenzposition festgelegt. Ausgehend von der nun festgelegten Referenzposition können nun Änderungen des Abstands zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3 bestimmt werden.
Zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in der Werkzeugaufnahme wirkenden Kraft wird beispielsweise der maximale oder minimale Abstand oder eine maximale oder minimale Änderung des Abstands zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3 der Werkzeugaufnahme ermittelt.
Alternativ kann auch eine kontinuierliche Auswertung des Verlaufs des Abstands erfolgen, um beispielsweise den Verlauf des Abstands mit anderen Messgrößen wie dem Drehmoment oder dem Vorschub in Zusammenhang bringen zu können.
In beiden Fällen wird aus dem am kugelförmige Messkopf gemessenen Abstand oder der an diesem gemessenen Änderung des Abstands zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3, wie oben beschrieben, die auf das Drehwerkzeug aufgewendete Kraft in Axialrichtung ermittelt.
Zur Erzeugung einer Bohrung, insbesondere einer Gewindebohrung, oder eines Gewindes, wird zunächst eine Vorschubgeschwindigkeit bestimmt, mit der ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme in die Bohrung geschoben wird.
Während der Bohrung kann eine Änderung des Abstands zwischen dem ersten Halteteil 2 und dem zweiten Halteteil 3 der Werkzeugaufnahme gemessen und die Änderung des Abstands bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt werden.
Die Vorschubgeschwindigkeit kann beispielsweise, wenn ein Gewinde zu erzeugen ist, bei einer Verringerung des Abstands verringert und bei einer Erhöhung des Abstands erhöht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1683595 A1 [0003]
- DE 3902559 A1 [0003]

Claims

Werkzeugaufnahme (1), a) wobei ein erster Bereich (10), insbesondere ein erster Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Maschinenteil, insbesondere mit einer Maschinenspindel oder einem Maschinenfutter, verbindbar oder verbunden ist, b) wobei ein zweiter Bereich (20), insbesondere ein zweiter Endbereich, der Werkzeugaufnahme drehfest mit einem Drehwerkzeug (6) verbindbar oder verbunden ist, c) wobei der Abstand zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) veränderbar ist, d) wobei in oder an der Werkzeugaufnahme (1) eine Wegmessvorrichtung (4) angeordnet ist, so dass eine Verschiebung und/oder ein Abstand und/oder die Änderung eines Abstands zwischen einem ersten Messort an dem ersten Bereich (10) und einem zweiten Messort an dem zweiten Bereich (20) messbar oder ermittelbar ist.
Werkzeugaufnahme gemäß Anspruch 1, a) wobei die Werkzeugaufnahme (1) und/oder das Drehwerkzeug um eine Achse (A) drehbar ist, entlang derer eine Axialrichtung verläuft, b1) wobei bevorzugt der Abstand zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) entlang der Achse (A) in Axialrichtung veränderbar ist und/oder b2) wobei bevorzugt der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Messort an dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Messort an dem zweiten Bereich (20) entlang der Achse (A) in Axialrichtung messbar oder ermittelbar ist und/oder b3) wobei bevorzugt aus der Messung des Abstands und/oder der Änderung des Abstands die auf das Drehwerkzeug in Axialrichtung einwirkende Kraft ermittelbar ist.
Werkzeugaufnahme gemäß Anspruch 1 oder 2, a) wobei zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) ein Kopplungsbereich (300) angeordnet ist, b) wobei in dem Kopplungsbereich ein erstes Kopplungselement (310) in Axialrichtung verschiebbar mit einem zweiten Kopplungselement (320) koppelbar ist, c) wobei der erste Bereich (10), insbesondere in Axialrichtung unverschiebbar, mit dem ersten Kopplungselement (310) verbunden ist, d) wobei der zweite Bereich (20), insbesondere in Axialrichtung unverschiebbar, mit dem zweiten Kopplungselement (320) verbunden ist, e) wobei durch die Wegmessvorrichtung (4) die Verschiebung und/oder der Abstand und/oder die Änderung des Abstands zwischen dem ersten Kopplungselement (310) und dem zweiten Kopplungselement (320) in Axialrichtung messbar ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem zweiten Bereich (20) der Werkzeugaufnahme und dem Drehwerkzeug ein Spannwerkzeug oder eine Spannzange (40) angeordnet ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drehwerkzeug ein Gewindebohrer ist und/oder wobei die Werkzeugaufnahme (1) ein Gewindeschneidfutter ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, a) wobei die Werkzeugaufnahme (1) ein erstes Halteteil (2) umfasst, das den ersten Bereich (10) ausbildet, b) wobei die Werkzeugaufnahme (1) ein zweites Halteteil (3) umfasst, das den zweiten Bereich (20) ausbildet, c) wobei der Abstand zwischen dem ersten Halteteil (2) und dem zweiten Halteteil (3) veränderbar ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegmessvorrichtung (4) am ersten Halteteil (2) befestigt ist und eine Messung des Abstands zwischen dem ersten Halteteil (2) und dem zweiten Halteteil (3) erfolgt.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegmessvorrichtung (4) ein Zentralteil umfasst, a) wobei das Zentralteil zumindest im Wesentlichen innerhalb des ersten Halteteils (2) angeordnet ist und/oder b) wobei das Zentralteil b1) ein Spannungsversorgungselement, insbesondere eine Batterie oder einen Akkumulator, und/oder b2) Einstellelemente zur Festlegung des Zusammenhangs zwischen Abstand und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) und der hierzu aufzuwendenden Kraft und/oder zur Festlegung eines Nullpunkts oder Bezugspunkts für die aufzuwendende Kraft in Axialrichtung und/oder b3) eine Auswerteeinheit zur Ermittlung der auf das Drehwerkzeug aufgewendeten Kraft in Axialrichtung aus dem gemessenen Abstand und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) in Axialrichtung und/oder b4) eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der ermittelten Kräfte aufweist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Auswerteeinheit der maximal und/oder minimal auftretende Abstand und/oder die maximale und/oder minimale Änderung des Abstands messbar ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegmessvorrichtung (4) einen Wegmesser (90) zur Messung des Abstands und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) aufweist, der sich vom Zentralteil weg erstreckt.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wegmessvorrichtung (4) a) in eine erste Ausnehmung des ersten Halteteils (2) eingepasst ist, b) wobei bevorzugt zwischen der ersten Ausnehmung und der Wegmessvorrichtung (4) ein sichelförmiges Teil zur Angleichung des Innendurchmessers der ersten Ausnehmung (2) an den Außendurchmesser der Wegmessvorrichtung (4), insbesondere des Zentralteils, angeordnet ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der in Bezug auf die Achse gegenüberliegenden Seite des ersten Halteteils (2) eine zweite Ausnehmung angeordnet ist, die durch die erste Ausnehmung entstehende Unwuchten ausgleichen soll.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Bereich (10) und der zweite Bereich (20), insbesondere das erste Halteteil (2) und das zweite Halteteil (3), durch wenigstens ein elastisches Element, insbesondere ein Elastomer oder ein Federelement, gekoppelt sind, so dass die Ausübung einer Bewegung des Drehwerkzeugs in Axialrichtung eine vorbestimmte Kraft in Axialrichtung erfordert und so die Zuordnung einer Bewegung des Drehwerkzeugs in Axialrichtung zu einer Kraft in Axialrichtung möglich ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Madenschraube (110) oder ein Passstift das erste Halteteil (2) und das zweite Halteteil (3) verbindet.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Madenschraube (110) oder der Passstift in axialer Richtung fest mit dem zweiten Halteteil (3) gekoppelt ist, insbesondere indem diese(r) in eine Bohrung des zweiten Halteteils (3) eingreift, wobei sich die Bohrung bevorzugt bis zu einer inneren Bohrung des zweiten Halteteils (3) erstreckt, die auch das Drehwerkzeug aufnehmen kann.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elastische Element ein Elastomer ist, das die Madenschraube (110) oder den Passstift ringförmig umgibt oder, insbesondere zylinderförmig und/oder zentral in diesen eingreift, so dass die Madenschraube (110) in Axialrichtung unter Krafteinwirkung verschiebbar mit dem Halteteil (2) verbunden ist.
Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei entlang der Achse (A) ein Kühlmittelkanal verläuft.
Bohrvorrichtung mit einer Werkzeugaufnahme gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, a) wobei die Bohrvorrichtung eine Steuerung zur Steuerung einer Vorschubgeschwindigkeit des Drehwerkzeugs umfasst, b) wobei die Steuerung Mittel umfasst, die eine Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigen.
Verfahren zur Messung der auf ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme, insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wirkenden Kraft, a) wobei ein, insbesondere maximaler und/oder minimaler, Abstand und/oder eine, insbesondere maximale und/oder minimale, Änderung des Abstands zwischen einem oder dem ersten Messort an dem oder einem ersten Bereich (10), insbesondere ersten Endbereich, und einem oder dem zweiten Messort an einem oder dem zweiten Bereich (20), insbesondere zweiten Endbereich, der Werkzeugaufnahme gemessen oder ermittelt wird, b) wobei dem Abstand und/oder der Änderung des Abstands zwischen dem ersten Messort an dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Messort an dem zweiten Bereich (20) der Werkzeugaufnahme in Axialrichtung eine vorbestimmte Kraft in Axialrichtung zugeordnet ist, c) wobei aus dem gemessenen Abstand und/oder der gemessenen Änderung des Abstands zwischen dem ersten Bereich (10) und dem zweiten Bereich (20) die auf das Drehwerkzeug aufgewendete Kraft in Axialrichtung ermittelt wird, d) wobei die ermittelte Kraft auf einem Anzeigeelement anzeigt wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung, insbesondere einer Gewindebohrung, oder eines Gewindes, a) wobei eine Vorschubgeschwindigkeit bestimmt wird, mit der ein Drehwerkzeug in einer Werkzeugaufnahme, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, in die Bohrung geschoben wird, b) wobei eine Änderung des Abstands zwischen einem ersten Messort an einem ersten Bereich, insbesondere einem ersten Endbereich, (10) und einem zweiten Messort an einem zweiten Bereich (20), insbesondere einem zweiten Endbereich, der Werkzeugaufnahme gemessen oder ermittelt wird, c) wobei die Änderung des Abstands bei der Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Bohrung gemäß Anspruch 20, wobei die Vorschubgeschwindigkeit bei einer Verringerung des Abstands verringert und/oder bei einer Erhöhung des Abstands erhöht wird.