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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Werkzeugadapter mit einem Halter, der an einem Maschinenwerkzeug befestigt werden kann, und eine Werkzeugaufnahme aufweist, in der ein Werkzeug aufgenommen werden kann.
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Hintergrundinformation
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Ein Beispiel-Werkzeugadapter, den die vorliegende Erfindung verbessert, ist in
US-Patent-Nr. 6.082.236 aufgezeigt. Hier ist die Werkzeugaufnahme als Kragen ausgeführt, der drehbar über zwei Lagerringe in dem Halter montiert ist. Einvulkanisiert zwischen der äußeren Oberfläche der Werkzeugaufnahme und der inneren Oberfläche des Halters ist eine Gummitülle, welche die Drehung der Werkzeugaufnahme in Bezug auf den Halter begrenzt. Ein Drehmoment kann über die Gummitülle von dem Halter an die Werkzeugaufnahme übertragen werden während gleichzeitig die Schwingungen, die in einer radialen Richtung auftreten, abgedämpft werden können. Auf diese Weise ist es auch möglich, Geräusche, die während der maschinellen Bearbeitung eines Werkstücks erzeugt werden, mittels eines Werkzeugs, das mit der Werkzeugaufnahme verklemmt ist, zu reduzieren.
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Während dies in gewissem Maße für Dämpfungsschwingungen nützlich ist, besteht immer noch Raum für die Verbesserung im Hinblick auf die Schwingungsdämpfungsfähigkeiten gegenüber herkömmlichen Werkzeugadaptern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Werkzeugadapter bereit, der sowohl Dämpfungs- als auch hohe Drehmomentkapazitäten während maschineller Verarbeitungsverfahren bereitstellt. Der Werkzeugadapter umfasst einen Adapterkörper und eine Werkzeugaufnahme. Der Adapterkörper weist einen Verbindungsabschnitt auf, der strukturiert ist, um an einem Maschinenwerkzeug befestigt zu werden, und einen Halterabschnitt, der gegenüber dem Verbindungsabschnitt angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahme ist strukturiert zum Aufnehmen und Koppeln eines Abschnitts eines Drehschneidwerkzeugs darin. Die Werkzeugaufnahme ist in dem Halterabschnitt montiert, damit diese um eine zentrale Achse des Werkzeugadapters in begrenztem Maße drehbar ist. Die Werkzeugaufnahme ist in dem Halterabschnitt montiert, um sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung elastisch dehnbar zu sein.
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Der Halterabschnitt kann eine Anzahl von axialen Kerben einschließen und die Werkzeugaufnahme kann eine entsprechende Anzahl von Drehmomentübertragungselementen aufweisen, die daran gekoppelt sind und sich radial davon erstrecken, wobei jedes Drehmomentübertragungselement in einer entsprechenden Kerbe der Anzahl von axialen Kerben angeordnet ist. Jedes Drehmomentübertragungselement kann einen steifen Abschnitt umfassen, der mit der Werkzeugaufnahme gekoppelt ist, und einen elastomeren Abschnitt, der zwischen dem steifen Abschnitt und der Werkzeugaufnahme angeordnet ist.
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Die Werkzeugaufnahme kann eine äußere Oberfläche mit einer Anzahl von darin ausgebildeten Aufnahmen einschließen und der steife Abschnitt jedes Drehmomentübertragungselements kann in einer entsprechenden Aufnahme der Anzahl von Aufnahmen angeordnet sein. Jede Aufnahme kann eine Gewindeöffnung einschließen und jeder steife Abschnitt kann mit einer entsprechenden Aufnahme über eine Stellschraube gekoppelt sein, die mit der Öffnung in Gewindeeingriff steht.
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Der Halterabschnitt kann einen Hohlraum umfassen, der an einem Mundabschnitt beginnt und sich durch einen zentralen Abschnitt erstreckt und mit einem Endabschnitt endet, wobei der Endabschnitt eine Endfläche aufweist, die im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahme kann einen Flanschabschnitt umfassen, der in dem Mundabschnitt angeordnet ist, und ein Dämpfungselement, das in dem Mundabschnitt axial zwischen dem Flanschabschnitt und einem Rand des zentralen Abschnitts des Hohlraums angeordnet ist.
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Die Werkzeugaufnahme kann einen Endabschnitt umfassen, der im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse ausgerichtet ist und in dem Endabschnitt angeordnet ist, und ein Dämpfungselement axial zwischen dem Endabschnitt und der Endfläche des Hohlraums in dem Endabschnitt angeordnet ist. Das Dämpfungselement kann im Allgemeinen eine ringförmige Form aufweisen und eine erhöhte Dicke entlang seines Außenumfangs aufweisen.
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Die Werkzeugaufnahme kann mit dem Adapterkörper über eine axiale Klemmschraube gekoppelt sein, die durch eine Öffnung tritt, die in der Werkzeugaufnahme ausgebildet ist und in Gewindeeingriff mit einer Gewindeöffnung steht, die in dem Adapterkörper ausgebildet ist.
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Die axiale Klemmschraube kann ein elastomeres Element umfassen, das zwischen einem Kopfabschnitt der axialen Klemmschraube und der Werkzeugaufnahme bereitgestellt sein kann.
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Der Adapterkörper kann einen Kühlmitteldurchgang umfassen, der zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Halterabschnitt angeordnet ist, wobei die axiale Klemmschraube einen zentralen Durchgang umfassen kann und der Kühlmitteldurchgang und der zentrale Durchgang strukturiert sein können, um eine Zufuhr von Kühlmittel aus dem Maschinenwerkzeug an das Drehschneidwerkzeug bereitzustellen.
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Die Werkzeugaufnahme kann ferner ein Abdichtungselement mit einer oder mehreren Öffnungen, die zwischen dem Drehschneidwerkzeug und einem Endabschnitt der Werkzeugaufnahme angeordnet sind, umfassen, wobei das Abdichtungselement strukturiert ist, um das Entweichen von Kühlmittel zwischen dem Drehschneidwerkzeug und der Werkzeugaufnahme zu verhindern.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Betriebsverfahren und Funktionen der zugehörigen Strukturelemente und Kombination von Teilen und Einsparungen bei der Herstellung werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung und angehängten Patentansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die alle zusammen Teil dieser Spezifikation bilden, wobei gleiche Bezugsnummern entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen. Man muss jedoch ausdrücklich verstehen, dass die Figuren nur zu Erläuterungs- und Beschreibungszwecken dienen und nicht bezwecken, eine Definition der Grenzen der Erfindung zu sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein vollständiges Verständnis der Erfindung kann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen durch Lesen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen erhalten werden. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt einer Ausführungsform eines Werkzeugadapters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ein Abschnitt eines Drehschneidwerkzeugs als darin installiert dargestellt ist;
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2 einen Querschnitt des Adapterkörpers des Werkzeugadapters aus 1;
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3 einen Querschnitt des Adapterkörpers aus 2 entlang der Linie 3-3 aus 2;
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4 einen Querschnitt der Werkzeugaufnahme des Werkzeugadapters aus 1;
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5 einen Querschnitt der Werkzeugaufnahme aus 4 entlang der Linie 5-5 aus 4;
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6 einen Querschnitt des Werkzeugadapters aus 1 entlang der Linie 6-6 aus 1 mit entferntem Drehschneidwerkzeug; und
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7 eine isometrische Ansicht der Werkzeugaufnahme und der Drehmomentübertragungselemente des Werkzeugadapters aus 1.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Hierin verwendete Richtungsbegriffe, wie zum Beispiel links, rechts, vorne, hinten, oben, unten und Ableitungen davon betreffen die Ausrichtung von Elementen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, und schränken die Patentansprüche, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, in keiner Weise ein. Identische Teile werden in sämtlichen Zeichnungen mit den gleichen Bezugsnummern versehen.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck „Anzahl“ auf eine Menge ungleich null, d. h. einer oder jeder Menge von mehr als eins.
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1 zeigt einen Werkzeugadapter 10, der zum Aufnehmen und Koppeln eines Drehschneidwerkzeugs 12 (ein Abschnitt davon ist mit der Phantomlinie in 1 dargestellt), wie zum Beispiel einen Bohrer, aber nicht darauf beschränkt, mit einem Maschinenwerkzeug (nicht dargestellt) gemäß einer Beispielsausführungsform der vorliegenden Erfindung dient, sodass der Werkzeugadapter 10 und damit das Drehschneidwerkzeug 12 um eine zentrale Achse M von dem Maschinenwerkzeug gedreht werden können. Das Drehschneidwerkzeug 12 kann in den Werkzeugadapter 10 über einen Klemmmechanismus 14 geklemmt sein. In der dargestellten Beispielsausführungsform ist das Drehschneidwerkzeug 12 mit einem Weldon-Schaft dargestellt, der durch den Klemmmechanismus 14 (z. B. zwei Stellschrauben, aber nicht darauf beschränkt) in Eingriff steht, man wird jedoch zu schätzen wissen, dass andere Kooperationsanordnungen zum Klemmen eines Drehschneidwerkzeugs eingesetzt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu variieren. Der Werkzeugadapter 10 weist einen Adapterkörper 16 mit einem Verbindungsabschnitt 18 auf, der zum Klemmen in ein Maschinenwerkzeug (nicht dargestellt) ausgelegt ist, sodass das Drehschneidwerkzeug 12 angetrieben bzw. zum Drehen veranlasst wird.
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In Bezug auf 2 weist der Adapterkörper 16 ferner einen Halterabschnitt 20 auf, der im Allgemeinen gegenüber dem Verbindungsabschnitt 18 angeordnet ist. Der Adapterkörper 16 sowie der Verbindungsabschnitt 18 und der Halterabschnitt 20 sind aus Metall hergestellt. Weiterhin in Bezug auf 2 weist der Halterabschnitt 20 eine im Allgemeinen kragenförmige Form auf und einen darin ausgebildeten Hohlraum 22. Der Hohlraum 22 ist um die zentrale Achse M angeordnet und wird, nach innen hin, im Allgemeinen beginnend an einem im Allgemeinen zylinderförmigen Mundabschnitt 24 mit einem ersten Durchmesser d1, einem im Allgemeinen zylinderförmigen zentralen Abschnitt 26 mit einem zweiten Durchmesser d2 und einem im Allgemeinen zylinderförmigen Endabschnitt 28 mit einem dritten Durchmesser d3 definiert. In der Beispielsausführungsform, die in 2 dargestellt ist, ist der erste Durchmesser d1 größer als der zweite Durchmesser d2, der größer als der dritte Durchmesser d3 ist. Der Hohlraum 22 wird ferner von einer Endfläche 30 des Halterabschnitts 20 definiert, der senkrecht in Bezug auf die zentrale Achse M ausgerichtet ist. In der dargestellten Beispielsausführungsform geht die Endfläche 30 in die Wand des Endabschnitts 28 über einen abgerundeten Abschnitt 31 über.
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Mit Bezug auf 2 und 3 weist der zentrale Abschnitt 26 des Hohlraums 22 mehrere sich nach außen erstreckende axiale Kerben 32 (von denen fünf in der dargestellten Beispielsausführungsform dargestellt sind) auf, die auf dem Umfang davon verteilt sind. Wie in 2 dargestellt, erstreckt sich jede der axialen Kerben 32 längs von dem Mundabschnitt 24 zu einer kurzen Endfläche 34, die sich im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse M erstreckt, sodass jede der axialen Kerben 32 im Allgemeinen parallel zu der zentralen Achse M angeordnet ist. Wie in 3 dargestellt, wird jede axiale Kerbe 32 im Allgemeinen in Bezug auf ihren Umfang durch zwei Seitenoberflächen 36, 38 und eine gekrümmte äußere Oberfläche 40 definiert. Die zwei Seitenoberflächen sind gegenüber voneinander in Umfangsrichtung angeordnet und senkrecht zu der kurzen Endfläche 34 ausgerichtet. Man wird zu schätzen wissen, dass die besondere Querschnittsform jeder axialen Kerbe 32 wie hierin beschrieben nur Beispielszwecken dient und dass eine oder mehrere der Abmessungen der Form solcher Kerben variiert werden kann, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu variieren.
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Wiederum in Bezug auf 1 weist ein Werkzeugadapter 10 ferner eine Werkzeugaufnahme 42 auf, die in dem Halterabschnitt 20 des Adapterkörpers 16 angeordnet ist. Die Werkzeugaufnahme 42 wird in Form eines Kragens ausgeführt, der um einen Hohlraum 44 (4) angeordnet ist, in dem das Drehschneidwerkzeug 12 angeordnet und selektiv gekoppelt werden kann, wie über den Klemmmechanismus 14. In Bezug auf 4 besteht, ähnlich wie der Adapterkörper 16, die Werkzeugaufnahme 42 aus Metall und weist eine im Allgemeinen zylinderförmige äußere Oberfläche 46 auf, die sich von einem Flanschabschnitt 48, der benachbart zu der Öffnung (nicht mit Nummer versehen) des Hohlraums 44 angeordnet ist, zu einem gegenüberliegenden Endabschnitt 50 erstreckt, der im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse M angeordnet ist. Die äußere Oberfläche 46 geht in eine äußere Fläche 52 (auch im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse M angeordnet) des Endabschnitts 50 über einen abgeschrägten Abschnitt 54 über. Wie in dem Querschnitt aus 1 dargestellt, ist der Flanschabschnitt 48 der Werkzeugaufnahme 42 derart bemessen, um mit den Abmessungen des Mundabschnitts 24 des Hohlraums 22 übereinzustimmen und die äußere Oberfläche 46 der Werkzeugaufnahme 42 neben dem abgeschrägten Abschnitt 54 ist derart bemessen, um mit den Abmessungen des Endabschnitts 28 des Hohlraums 22 übereinzustimmen, sodass die Werkzeugaufnahme 42 ohne Spiel in dem Halterabschnitt 20 des Adapterkörpers 16 auf eine Weise aufgenommen wird, dass die Werkzeugaufnahme mit der zentralen Achse M ausgerichtet ist. Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck „ohne Spiel“, dass der Mundabschnitt 24 und der Endabschnitt 28 des Hohlraums 22 die Ausrichtung der Werkzeugaufnahme 42 in dem Bereich des Flanschabschnitts 48 sowie die äußere Oberfläche 46 neben dem abgeschrägten Abschnitt 54 präzise definieren, während in dem Halterabschnitt 20 und zur gleichen Zeit die Werkzeugaufnahme 42 darin gedreht werden kann. In der dargestellten Beispielsausführungsform kann eine solche Anordnung zwei Grad Spiel für die mögliche Bewegung der Werkzeugaufnahme 42 innerhalb des Halterabschnitts 20 bereitstellen, in axialer (Bewegung entlang der zentralen Achse M) und tangentialer Richtung (Drehung um die zentrale Achse M).
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In der dargestellten Beispielsausführungsform weist die Werkzeugaufnahme 42 ein Paar Gewindeöffnungen 55 auf, die, wie in 1 dargestellt, in Gewindeeingriff mit dem Klemmmechanismus 14 stehen, wie zuvor besprochen. Als Ergebnis einer solchen Anordnung ist das Drehschneidwerkzeug 12 nur steif mit der Werkzeugaufnahme 42 gekoppelt und ist daher nicht steif mit dem Adapterkörper 16 gekoppelt. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist ein Paar Zugangsanschlüsse 56, die jeweils größer als der Klemmmechanismus 14 bemessen sind, in dem Adapterkörper 16 bereitgestellt, um einen Zugang zu dem Klemmmechanismus 14 bereitzustellen und jeden steifen Eingriff zwischen dem Klemmmechanismus 14 und dem Adapterkörper 16 zu verhindern. Die vollständigen Vorteile einer solchen Anordnung werden aus der untenstehenden Besprechung gebührend ersichtlich.
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Mit Bezug auf 4 und 5 ist die äußere Oberfläche 46 der Werkzeugaufnahme 42 mit einer Anzahl von Aufnahmen 60 (wovon fünf in der dargestellten Beispielsausführungsform dargestellt sind) bereitgestellt, die den axialen Kerben in dem Hohlraum 22 des Halterabschnitts 20 entsprechen, wobei in jeder davon ein teilweise elastisches Drehmomentübertragungselement 62 angeordnet sein kann, das in der dargestellten Beispielsausführungsform in Form einer vulkanisierten Passfeder ausgeführt ist (siehe 1, 6 und 7). Man wird zu schätzen wissen, dass die Menge an Übertragungselementen 62 und zugehörigen Aufnahmen 60 je nach einem oder mehreren wie bestimmte Größe oder maschinelle Bearbeitungsanwendung variiert werden kann, in denen der Werkzeugadapter 10 eingesetzt wird. Man wird auch zu schätzen wissen, dass, je größer die Menge an eingesetzten teilweise elastischen Drehmomentübertragungselementen ist, desto besser die bereitgestellte Dämpfung. Die Größe der Elemente und die zusätzlichen mit der Erhöhung der Menge an Komponenten verbundenen Kosten sind jedoch im Allgemeinen einschränkende Faktoren.
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Wie in den Abschnittsansichten von 1 und 6 dargestellt, weist jede vulkanisierte Passfeder einen Basisabschnitt 64 auf, der aus Metall gebildet ist, und einen oberen Abschnitt 66, der aus einem Elastomer, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material gebildet ist, das weicher als das der benachbarten Metallabschnitte ist und daher einen Metall-Metall-Kontakt verhindert und Dämpfungseigenschaften bereitstellt. Beispiele eines geeigneten Materials für den oberen Abschnitt 66 schließen Neopren, Nitrilbutadien und Isopren ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Obgleich die Übertragungselemente 62 in Form der vulkanisierten Passfeder in der dargstellten Beispielsausführungsform dargestellt sind, wird man jedoch zu schätzen wissen, dass andere geeignete Übertragungsmittel, z. B. uneingeschränkt eine separate Passfeder mit einem separaten elastomeren Element oder Elementen (anstelle eines einzelnen oberen Abschnitts 66) eingesetzt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu variieren. Man wird auch zu schätzen wissen, dass, obgleich als im Allgemeinen den gesamten freien Raum zwischen dem Basisabschnitt 64 und den Wänden der axialen Kerbe 32 einnehmend dargestellt, der obere Abschnitt (oder Abschnitte) 66 weniger als den Rest des Raums in den axialen Kerben 32 einnehmen kann. In solchen Ausführungsformen wird der restliche „leere“ Raum in den axialen Kerben bereitgestellt (egal ob am Umfang oder axial bereitgestellt), um zu ermöglichen, dass weicheres Material, aus dem der obere Abschnitt bzw. die oberen Abschnitte 66 ausgebildet ist bzw. sind, sich innerhalb jeder axialen Kerbe 32 ausdehnen oder leicht bewegen kann bzw. können, wie für die bestimmte Anwendung gewünscht.
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Jedes Drehmomentübertragungselement 62 weist eine längliche Form auf, dessen Längsachse sich parallel zu der zentralen Achse M erstreckt, wobei der Basisabschnitt 64 im Wesentlichen ohne Spiel in eine entsprechende Aufnahme 60 in die Werkzeugaufnahme 42 eingreift. Wie in 6 dargestellt, ist der elastomere obere Abschnitt 66 in Drehrichtung versetzt, wie durch den Pfeil R dargestellt, der eine Torsionsdämpfung während der Maschinenbearbeitungsbetriebe bereitstellt. Zum Befestigen der Drehmomentübertragungselemente 62 an der Werkzeugaufnahme 42 wird eine Gewindeöffnung 68 in jeder Aufnahme 60 bereitgestellt, in die eine Stellschraube 70, die in Form eines Allen-Schlüssels in der dargestellten Ausführungsform ausgebildet ist, geschraubt wird, um selektiv jedes der Drehmomentübertragungselemente 62 in die entsprechenden Aufnahmen 60 zu koppeln. Wie in 1 und 6 dargestellt passt, wenn die Werkzeugaufnahme 42 in dem Halterabschnitt 20 des Adapterkörpers 16 installiert ist, jedes Drehmomentübertragungselement 62 bequem in seine entsprechende axiale Kerbe 32. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „bequem“ verwendet, um auf das Vorhandensein mindestens einer leichten Presspassung hinzuweisen.
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Zusätzlich zu der Torsionsdämpfung der Werkzeugaufnahme 42, die von den elastomeren oberen Abschnitten 66 der Drehmomentübertragungselemente 62 bereitgestellt wird, wird die axiale Dämpfung auch an die Werkzeugaufnahme 42 durch die Aufnahme von mehreren elastomeren Elementen bereitgestellt, die axial zwischen der Werkzeugaufnahme 42 und dem Adapterkörper 16 bereitgestellt werden. In Bezug auf 1 wird ein ringartiges erstes Dämpfungselement 80 in dem Mundabschnitt 24 des Hohlraums 22 axial zwischen dem Flanschabschnitt 48 der Werkzeugaufnahme 42 und dem Rand (nicht mit Bezugszeichen versehen) des zentralen Abschnitts 26 des Hohlraums 22 bereitgestellt. Ein weiteres ringartiges zweites Dämpfungselement 82 wird in dem Endabschnitt 28 axial zwischen der äußeren Fläche 52 und dem abgeschrägten Abschnitt 54 der Werkzeugaufnahme 42 und der Endfläche 30 des Hohlraums 22 bereitgestellt. Das zweite Dämpfungselement 82 ist entlang seines Umfangs verdickt, sodass, in Kombination mit dem abgeschrägten Abschnitt 54 der Werkzeugaufnahme 42 ein Keileffekt erreicht wird. Jedes der ersten und zweiten Dämpfungselemente 80, 82 kann aus einem Elastomer, Kunststoff oder anderem geeigneten Material ausgebildet sein, das weicher als die benachbarten Metallabschnitte ist und so einen Metall-Metall-Kontakt verhindert und Dämpfungseigenschaften bereitstellt. Beispiele für geeignete Materialien, aus denen die ersten und zweiten Dämpfungselemente 80, 82 ausgebildet sein können, schließen Neopren, Nitrilbutadien und Isopren ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Man wird zu schätzen wissen, dass, obwohl im Allgemeinen als flache, unterlegscheibenartige Elemente in der dargestellten Ausführungsform dargestellt, jedes der Dämpfungselemente 80, 82 aus Elementen mit anderen Formen ausgebildet sein kann (z. B. mit O-Ring-Form, aber nicht darauf beschränkt) und durchgehend oder im Allgemeinen aus mehreren Elementen gebildet sein kann, die entweder an dem Umfang angrenzen oder auf diesem beabstandet sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu variieren.
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Wie in 1 dargestellt, wird, um die Werkzeugaufnahme 42 mit dem Adapterkörper 16 zu koppeln, eine axiale Klemmschraube 84 bereitgestellt, die sich durch eine stufige Öffnung 86 erstreckt, die sich durch den Endabschnitt 50 der Werkzeugaufnahme 42 erstreckt und mit einer Gewindeöffnung 88 in Gewindeeingriff steht, die in dem Adapterkörper 16 konzentrisch in Bezug auf die zentrale Achse M ausgebildet ist. Zum Aufrechterhalten der axialen Dämpfung der Werkzeugaufnahme, wie zuvor beschrieben, wird eine elastomere Unterlegscheibe oder O-Ring 90 zwischen dem Kopfabschnitt (nicht mit Bezugszeichen versehen) der Klemmschraube 84 und der Stufe der abgestuften Öffnung 86 bereitgestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass der Gewindeeingriff zwischen der Klemmschraube 84 und dem Adapterkörper 16 eine axiale Vorspannung ermöglicht, die den ersten und zweiten elastomeren Elementen 80 und 82 bereitgestellt wird, um durch einfaches Festziehen oder Lösen der Klemmschraube 84 eingestellt zu werden. In der dargestellten Beispielsausführungsform kann eine solche Einstellung durch die Verwendung eines Allen-Schlüssels (nicht dargestellt) erreicht werden, der in den Hohlraum 22 des Adapterkörpers 16 (wenn das Drehschneidwerkzeug 12 nicht installiert ist) eingeführt wird, sodass das hexagonal geformte Ende des Schlüssels in einen hexagonal ausgebildeten Hohlraum 92 eingreift, der in dem Kopf der Klemmschraube 84 bereitgestellt ist.
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Der dargestellte Beispielwerkzeugadapter 10 ist ausgelegt, um einen internen Fluss von Kühlmittel an das Drehschneidwerkzeug 12 bereitzustellen, das darin gesichert ist. Zum Bereitstellen eines solchen Merkmals wird ein Kühlmitteldurchgang 94 in dem Adapterkörper 16 zwischen dem Verbindungsabschnitt 18 und dem Halterabschnitt 20 bereitgestellt. Auch wird ein zentraler Durchgang 96 in der Klemmschraube 84 bereitgestellt, sodass Kühlmittel, das von dem Maschinenwerkzeug (nicht dargestellt) an den Verbindungsabschnitt 18 bereitgestellt wird, an das Drehschneidwerkzeug 12 bereitgestellt wird, das in der Werkzeugaufnahme 42 über den Kühlmitteldurchgang 94 und den zentralen Durchgang 96 gesichert ist. Um einen Kühlmittelaustritt zwischen dem Schneidwerkzeug 12 und der Werkzeugaufnahme 42 zu verhindern, ist ein Abdichtungselement 100 (1, z. B. eine Gummitülle, aber nicht darauf beschränkt) mit einer oder mehreren angemessen angeordneten Öffnungen 102 (je nach Anordnung des Kühlmitteldurchgangs bzw. der Kühlmitteldurchgänge in dem Werkzeugkörper 12) zwischen dem hintersten Abschnitt (nicht mit Bezugszeichen versehen) des Werkzeugkörpers 12 und dem Endabschnitt 50 der Werkzeugaufnahme 42 angeordnet. Man wird zu schätzen wissen, dass der Kühlmitteldurchgang 94, der zentrale Durchgang 96 und das Abdichtungselement 100 optionale Elemente sind, die in einigen Beispielsausführungsformen vorliegen und dass solche Merkmale in anderen Beispielsausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgelassen werden können.
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Wenn das Drehschneidwerkzeug 12 angetrieben werden soll, wird ein Drehmoment von dem Adapterkörper 16 zu der Werkzeugaufnahme 42 und von dort zum Werkzeug 12 übertragen. Da die Werkzeugaufnahme 42 elastisch in dem Adapterkörper 16 montiert ist, können Schwingungen, die während der maschinellen Bearbeitung auftreten und durch das Werkzeug 12 ausgeführt werden, umfassend gedämpft werden. Andererseits wird dies in axialer Richtung bewirkt, infolge der elastischen Elemente 80, 82 und 90. Andererseits werden Schwingungen in Umfangsrichtung gedämpft, weil die Werkzeugaufnahme 42 mit dem Adapterkörper 16 auf elastisch dehnbare Weise über die Drehmomentübertragungselemente 62, die Basisabschnitte 64, die in den Aufnahmen 60 der Werkzeugaufnahme 42 angeordnet sind, gekoppelt sind und die oberen Dämpfungsabschnitte 66 daher mit den axialen Kerben 32, die in dem Halterabschnitt 20 des Adapterkörpers 16 ausgebildet sind, in Eingriff stehen. Eine solche Anordnung stellt eine hohe Lastkapazität bereit und gleichzeitig eine lange Einsatzlebensdauer, weil die Dämpfungselemente über einen großen Bereich gestützt werden und von den Maschinenbearbeitungsbetrieben durch den Adapterkörper 16 selbst abgeschirmt sind.
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Ein besonderer Vorteil des Werkzeugadapters 10, der hierin beschrieben ist, besteht darin, dass die Vorspannung der elastischen Elemente 80, 82 und 90 durch einfaches Drehen des Allen-Schlüssels eingestellt werden kann. Daher ist es möglich, die Frequenzen einzustellen, bei denen eine besonders hohe Dämpfung bewirkt wird. Daher kann eine maximale Schwingungsdämpfung für jede gewünschte maschinelle Bearbeitung erreicht werden, sodass eine maximale Reduzierung von Geräuschen, die während der maschinellen Bearbeitung entstehen, erreicht wird.
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In Anbetracht des Vorstehenden wird man zu schätzen wissen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Werkzeugadapter bereitstellen, die insbesondere nützlich in Anwendungen sind, bei denen große und lange Werkzeuge zum maschinellen Bearbeiten von schweren und harten Materialien verwendet werden. Der Bedarf nach einer höheren Zufuhr, Geschwindigkeit und Materialabtragsrate (MRR) führt im Allgemeinen zu hohen Schneidkräften, Schwingungen aufgrund von Klappern und damit zu einer schlechten Oberflächenqualität und reduzierter Werkzeuglebensdauer. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleichen solche Schwingungen aus und damit die Geräusche, die aus solchen Schwingungen entstehen, die das Hauptproblem bei den maschinellen Bearbeitungsverfahren darstellen. Durch das Beseitigen solcher „nicht erforderlicher“ Eigenschaften können die Werkzeug- und Einsatzlebensdauer, Oberflächenqualität und Spulenlagerlebensdauer verbessert werden. Ausführungsformen von Adaptern gemäß der hierin beschriebenen Erfindung können zum Bohren, Fräsen (Langlochfräser) und zum Gewindebohren verwendet werden. Bei Bohrbetrieben können axiale Schwingungen normalerweise aus den torsionalen Schwingungen aufgrund der Helixform der Riffel entstehen. Axiale Schwingungen können die Spandicke beeinträchtigen und damit ungewünschte Drehmomentschwingungen verursachen. Während maschineller Bearbeitungsverfahren werden Werkzeugbewegungen (sowohl Dreh- als auch Axialbewegungen) in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung direkt durch die Werkzeugaufnahme 42 an die elastomeren Elemente übertragen, die auf dem Umfang und axial zwischen der Werkzeugaufnahme 42 und dem Adapterkörper 16 angeordnet sind. Die elastomeren Elemente stellen die erforderliche Dämpfung durch Aufnahme der abgegebenen Energie bereit. Eine solche Dämpfung findet während des gesamten maschinellen Bearbeitungsverfahrens sowohl radial als auch axial bei konstanter Rate statt, die direkt proportional mit den Schneidkräften ist. Das direkte Beruhigen eines Werkzeugs führt zu einer nicht klappernden maschinellen Bearbeitung und damit guten Oberflächenqualität und Werkzeuglebensdauer. Auch werden aufgrund der Reduzierung oder Beseitigung von Schwingungen die Geräusche, die während der maschinellen Bearbeitung erzeugt werden, reduziert, wodurch ein bedienerfreundlicheres Arbeitsumfeld geschaffen wird.
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Obgleich eine spezifische Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben wurde, wird ein Fachmann zu schätzen wissen, dass verschiedene Änderungen und Alternativen zu den hier bereitgestellten Ausführungen im Hinblick auf die allgemeine Lehre der Offenbarung vorgenommen werden könnten. Entsprechend sollen die bestimmten Anordnungen, die hier offenbart sind, rein beispielhaft sein und den Umfang der Erfindung, die in voller Breite in den angehängten Patentansprüchen aufgeführt ist, sowie aller Äquivalente davon in keiner Weise einschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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