Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines drehend anzutreibenden Schneidwerkzeugs für eine schwingungsunterstützte Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tool holder for receiving a cutting tool to be driven in rotation for a vibration-assisted machining of a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material, according to the preamble of patent claim 1.
Insbesondere bei schwer zerspanbaren Werkstoffen, z. B. faserverstärkten Verbundwerkstoffen (FVK), hat sich eine schwingungsunterstützte Zerspanung, z. B. durch Bohren oder Fräsen, was auch als Schwingschneiden bekannt ist, als vorteilhaft herausgestellt. Beispielsweise befasst sich die Dissertation „Prozesskraftrichtungsangepasste Frässtrategien zur schädigungsarmen Bohrungsbearbeitung an faserverstärkten Kunststoffen” von Chris Becke, (Fakultät für Maschinenbau, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 07.12.2011) mit den Vorteilen des Bohrens mit überlagerten Ultraschallschwingungen im Vergleich zum konventionellen Bohren (ohne Schwingungsunterstützung). Gemäß der Dissertation kann dem konventionellen Bohren eine hochfrequente axiale oder in Umfangsrichtung wirkende Schwingung mit Amplituden im Mikrometerbereich überlagert werden und das Zerspanen mit dem Prozess überlagerten Ultraschallschwingungen sowohl den Werkzeugverschleiß als auch die Prozesskräfte reduzieren, woraus auch geringere bearbeitungsinduzierte Werkstückschädigungen resultieren.Especially with difficult to machine materials, eg. B. fiber reinforced composites (FRP), has a vibration-assisted machining, z. B. by drilling or milling, which is also known as swing cutting, found to be advantageous. For example, the dissertation is concerned "Process Force Appropriate Milling Strategies for Low Damage Hole Machining on Fiber Reinforced Plastics" by Chris Becke, (Faculty of Mechanical Engineering, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 07.12.2011) with the advantages of drilling with superimposed ultrasonic vibrations compared to conventional drilling (without vibration support). According to the thesis, conventional high frequency axial or circumferential vibration can be superimposed on amplitudes in the micrometer range, and machining with ultrasonic vibrations superimposed on the process can reduce both tool wear and process forces, resulting in less machining induced workpiece damage.
Schwingungsunterstützte Werkstückbearbeitungsverfahren und Werkzeugmaschinen sind des Weiteren beispielsweise aus der WO 2012/172014 A1 und DE 10 2010 048 638 A1 bekannt. Zur Verbesserung der Abtragsleistung und/oder Verringerung des Werkzeugverschleißes und/oder Verbesserung der Oberflächengüte am Werkstück wird in den vorgenannten Druckschriften eine Werkzeugmaschine vorgeschlagen, die ein Schneidwerkzeug zur Werkstückbearbeitung mit einer Schneidbewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück und eine Vibrationseinheit (Schwingungseinrichtung) zum Erzeugen einer Vibrationsbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück aufweist. Die Kombination von schneidender und vibrierender Bearbeitung soll vorteilhaft dazu führen, dass das Herauslösen der Späne aus dem Werkstück mit variablen Relativbewegungen zwischen Werkstück und Schneidkante erfolgt. Das Herauslösen der Späne soll dadurch weniger reißend, sondern verstärkt schneidend erfolgen. Die Vibrationseinheit kann elektromechanisch oder piezoelektrisch betätigt sein. Die hierfür erforderliche elektrische Energie kann über eine herkömmliche elektrische Verbindung oder drahtlos, beispielsweise induktiv, zugeführt werden. Die Vibrationseinheit soll sich nahe am Werkzeug befinden. In einer näher beschriebenen Ausführungsform befindet sich die Vibrationseinheit an einem maschinenrahmenseitigen Ende einer Schnellkupplung. Möglich sein sollen aber auch andere, nicht näher beschriebene Positionen der Vibrationseinheit im Kraftfluss, z. B. werkzeugseitig der Schnellkupplung, wobei sich dann zwischen der Vibrationseinheit und dem Werkzeug noch eine Werkzeugschnittstelle (Werkzeugaufnahme) befinden kann. Die Vibrationseinheit soll daher in jedem Fall maschinenseitig vorgesehen, d. h. in Werkzeugvorschubrichtung vor einer Werkzeugschnittstelle (Werkzeugaufnahme) angeordnet, sein.Vibration-assisted workpiece machining methods and machine tools are further, for example, from WO 2012/172014 A1 and DE 10 2010 048 638 A1 known. To improve the removal rate and / or reduce the tool wear and / or improve the surface quality of the workpiece, a machine tool is proposed in the aforementioned publications, a cutting tool for workpiece machining with a cutting movement of the tool relative to the workpiece and a vibration unit (vibration device) for generating a vibratory motion between the tool and the workpiece. The combination of cutting and vibrating machining should advantageously lead to the removal of the chips from the workpiece with variable relative movements between the workpiece and the cutting edge. The dissolution of the chips should thus be less tearing, but increasingly cutting. The vibration unit can be actuated electromechanically or piezoelectrically. The electrical energy required for this purpose can be supplied via a conventional electrical connection or wirelessly, for example inductively. The vibration unit should be close to the tool. In a more detailed embodiment, the vibration unit is located at a machine frame side end of a quick coupling. But it should also be possible other, unspecified positions of the vibration unit in the power flow, z. B. on the tool side of the quick coupling, which may be located between the vibration unit and the tool nor a tool interface (tool holder). The vibration unit should therefore be provided in each case on the machine side, ie arranged in the tool feed direction in front of a tool interface (tool holder).
In der US 2006/0229004 A1 ist eine ultraschallwingungsunterstützte Schneid- oder Schleifmaschine mit einem Spannfutter (Werkzeugaufnahme), das eine Schneid- oder Schleifstange spannt, und einem auf der Schneid- oder Schleifstange sitzenden Ultraschallwandler (Schwingungseinrichtung) angegeben. Die Energieversorgung des Ultraschallwandlers erfolgt über einen Schleifring, der an einer Antriebsstange vorgesehen ist, die das Spannfutter mit einer Maschinenspindel verbindet, einen externen Ultraschallgenerator, der Ultraschallenergie auf den Schleifring überträgt, und eine elektrische Leitung, die die Ultraschallenergie schließlich zum Ultraschallwandler überträgt. Der Ultraschallwandler selbst ist werkzeugseitig vorgesehen, d. h. in Werkzeugvorschubrichtung nach dem Spannfutter (Werkzeugaufnahme) angeordnet.In the US 2006/0229004 A1 For example, an ultrasonic vibration assisted cutting or grinding machine is provided with a chuck (tool holder) that clamps a cutting or grinding rod and an ultrasonic transducer (vibrator) seated on the cutting or grinding rod. The power supply of the ultrasonic transducer is via a slip ring provided on a drive rod which connects the chuck to a machine spindle, an external ultrasonic generator which transmits ultrasonic energy to the slip ring, and an electrical lead which ultimately transfers the ultrasonic energy to the ultrasonic transducer. The ultrasonic transducer itself is provided on the tool side, ie arranged in the tool feed direction after the chuck (tool holder).
Die EP 0489359 A1 zeigt und beschreibt ein vibrierendes Schneidwerkzeug mit einer spindelseitigen Eingangswelle und einer werkzeugseitigen Ausgangswelle mit einer Spannzange (Werkzeugaufnahme), in der ein Schneidwerkzeug kraftschlüssig eingespannt ist. Die Kraft- und Drehmomentübertragung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle erfolgt über einen Feder-Kugel-Kupplungsmechanismus (Schwingungseinrichtung), der eine begrenzte Verdrehung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle zulässt, um die Amplitude von während der Zerspanung an den Schneidkanten ohnehin auftretenden Werkzeugschwingungen zu verstärken. Es besteht also keine axial- und drehfeste Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle. Der Feder-Kugel-Kupplungsmechanismus ist daher maschinenseitig vorgesehen, d. h. in Werkzeugvorschubrichtung vor der Spannzange (Werkzeugaufnahme) angeordnet.The EP 0489359 A1 shows and describes a vibrating cutting tool with a spindle-side input shaft and a tool-side output shaft with a collet (tool holder) in which a cutting tool is frictionally clamped. The force and torque transmission between the input and output shafts via a spring-ball coupling mechanism (vibrator), which allows a limited rotation between the input and output shaft to amplify the amplitude of occurring during cutting at the cutting edges anyway tool vibrations. So there is no axial and rotationally fixed connection between the input and output shaft. The spring-ball coupling mechanism is therefore provided on the machine side, ie arranged in the tool feed direction in front of the collet (tool holder).
Ein funktional ähnlich aufgebautes Schneidwerkzeug ist aus der EP 0292651 A1 bekannt.A functionally similar constructed cutting tool is from the EP 0292651 A1 known.
Aus der US 6234728 B1 ist eine Werkzeugaufnahme bekannt, die ein drehangetriebenes Werkzeug mit einer Maschinenspindel verbindet. Die Werkzeugaufnahme lässt sich axial in einen maschinenseitigen Schaftteil und einen werkzeugseitigen Werkzeughalter unterteilen. Der maschinenseitige Schaftteil hat einen an der Maschinenspindel zu befestigenden Zylinderschaft. Der Werkzeughalter ist über eine Feder (Schwingungseinrichtung) axialelastisch verformbar, aber drehfest in einer zylindrischen Aufnahmeöffnung des Schaftteils aufgenommen. Über die axial zwischen dem Schaftteil und dem Werkzeughalter angeordnete Feder werden während der Bearbeitung eines Werkstücks axiale Vibrationen erzeugt und auf einen im Werkzeughalter eingespannten Bohrkopf übertragen. Ein derartiger Werkzeughalter, der allein durch die bei der Werkstückbearbeitung auftretenden Schnittkräfte Werkzeugschwingungen erzeugt oder in der Amplitude verstärkt, ist im Vergleich zu den oben diskutierten Systemen mit elektrisch angetriebenen Schwingungserzeugern wenig flexibel hinsichtlich Anwendung und Funktionalität und relativ komplex aufgebaut. Andererseits ist die Feder integraler Bestandteil der Werkzeugaufnahme und als solcher zwar an die Werkzeugaufnahme, nicht aber an das Werkzeug oder die Werkzeugmaschine gekoppelt.From the US 6234728 B1 a tool holder is known, which connects a rotary-driven tool with a machine spindle. The tool holder can be subdivided axially into a machine-side shaft part and a tool-side tool holder. Of the Machine-side shaft part has a cylinder shaft to be fastened to the machine spindle. The tool holder is axially elastically deformable via a spring (oscillation device), but is received in a rotationally fixed manner in a cylindrical receiving opening of the shaft part. By means of the spring arranged axially between the shaft part and the tool holder, axial vibrations are generated during machining of a workpiece and transmitted to a drill head clamped in the tool holder. Such a tool holder, which generates tool vibrations or amplifies the amplitude solely by the cutting forces occurring during workpiece machining, is less flexible in terms of application and functionality and relatively complex compared to the systems discussed above with electrically driven oscillators. On the other hand, the spring is an integral part of the tool holder and as such coupled to the tool holder, but not to the tool or the machine tool.
Ausgehend von dem oben diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine flexibel einsetzbare und einfach aufgebaute Werkzeugaufnahme bereitzustellen, die für verschiedenste Anwendungen und Bedingungen eine schwingungsunterstützte Werkstückbearbeitung, z. B. durch Bohren, Reiben, Fräsen, Gewindeschneiden, etc., eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff (FVK), wie z. B. CFK oder GFK, ermöglicht.Based on the above-discussed prior art, the present invention seeks to provide a flexible and easy-to-use tool holder, a vibration-assisted workpiece machining, for. B. by drilling, reaming, milling, tapping, etc., a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material (FRP), such. As CFK or GRP enabled.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Werkzeugaufnahme mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte oder bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.This object is achieved by a tool holder with the features of claim 1. Advantageous or preferred developments are the subject of dependent claims.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme ist für eine schwingungsunterstützte Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff, ausgelegt. Es ist hierzu aus einem Grundkörper, einem Spannfutter und einer Schwingungseinrichtung axial modular in der Weise aufgebaut, dass die vorgenannten Module zwar gegeneinander austauschbar, aber zu einer integral handhabbaren Einheit dreh- und axialfest miteinander verbunden sind.A tool holder according to the invention is designed for vibration-assisted machining of a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material. For this purpose, it is constructed of a basic body, a chuck and a vibration device axially modular in such a way that the aforementioned modules are indeed interchangeable, but rotatable and axially fixed to an integrally manageable unit.
Der sich entlang einer Dreh- oder Längsmittelachse der Werkzeugaufnahme erstreckende Grundkörper hat einen vorzugsweise DIN-genormten Schaft, z. B. HSK- oder SK-Schaft, zum Ankuppeln an ein Modul einer Trennstelle innerhalb eines modularen Werkzeugsystems oder eine Maschinenspindel einer Schnittstelle (für die Direktaufnahme in Maschinenspindeln). Das vom Grundkörper mittelbar über die Schwingungseinrichtung gehaltene und angetriebene Spannfutter dient in an sich bekannter Weise zum Spannen des Schafts eines Schneidwerkzeugs, z. B. eines Bohr-, Reib-, Fräs- oder Gewindewerkzeugs. Beispiele oder Vorbilder für einen HSK- oder SK-Schaft findet der Fachmann auf den Seiten 133, 134 und 138 eines Produktkatalogs „GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 der Anmelderin unter der Bezeichnung „Modul 6×6 Ausrichtadapter HSK-A”, „Modul 6×6 Ausrichtadapter SK”, „Modul 4×4 Ausrichtadapter HSK-A” bzw. „Modul 4×4 Ausrichtadapter SK”.The extending along a rotational or longitudinal central axis of the tool holder body has a preferably DIN-standardized shaft, z. B. HSK or SK shank, for coupling to a module of a separation point within a modular tool system or a machine spindle an interface (for direct recording in machine spindles). The held by the body indirectly via the vibrating device and driven chuck is used in a conventional manner for clamping the shaft of a cutting tool, for. B. a drilling, friction, milling or threading tool. Examples or models for a HSK or SK shank will be apparent to those skilled in the art Pages 133, 134 and 138 of a Product Catalog "GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, 2012 Edition the applicant under the name "module 6 × 6 alignment adapter HSK-A", "module 6 × 6 alignment SK", "module 4 × 4 alignment HSK-A" or "module 4 × 4 alignment SK".
Das Spannfutter ist beispielsweise als ein kraftschlüssig spannendes Spannfutter, insbesondere als Hydrodehn-, Schrumpf- oder Klemmspannfutter, ausgebildet. Die in den Kraft- und Drehmomentübertragungsweg zwischen Grundkörper und Spannfutter geschaltete Schwingungseinrichtung, die erfindungsgemäß mit dem Grundkörper und dem Spannfutter dreh- und axialfest verbunden ist, hat die Funktion, eine axiale und/oder rotatorische Schwingbewegung zu erzeugen, die der durch den herkömmlichen Drehantrieb und den axialen Vorschub erzeugten Bewegung des Schneidwerkzeugs während der Werkstückzerspanung überlagert wird. Beispiele oder Vorbilder für das Spannfutter findet der Fachmann auf den Seite 135, 136, 137, 139 und 140 des eingangs erwähnten Produktkatalogs „GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 der Anmelderin unter der Bezeichnung „Modul 6×6 Hydraulik-Dehnspannfutter-Flansche”, „Modul 6×6 Schrumpffutter-Flansche”, „Modul 6×6 HPC-Spannfutter-Flansche”, etc..The chuck is designed, for example, as a force-fit clamping chuck, in particular as a hydraulic expansion, shrinkage or clamping chuck. The connected in the force and torque transmission path between the base body and chuck vibrating device, which is rotatably and axially fixedly connected according to the invention with the main body and the chuck, has the function to produce an axial and / or rotational oscillatory motion, which by the conventional rotary drive and the axial feed generated movement of the cutting tool is superimposed during the Werkstückzerspanung. Examples or models for the chuck will be apparent to those skilled in the Page 135, 136, 137, 139 and 140 of the product catalog "GM 300 Toolholders, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, 2012 Edition the Applicant's designation "module 6 × 6 hydraulic expansion chuck flanges", "module 6 × 6 shrink chuck flanges", "module 6 × 6 HPC chuck flanges", etc.
Im Unterschied zu dem eingangs diskutierten Stand der Technik bildet die Erfindung also eine an sich bekannte Werkzeugaufnahme in der Weise weiter, dass sie die Werkzeugaufnahme axial in einen Grundkörper und ein Spannfutter trennt und axial zwischen den Grundkörper und das Spannfutter eine Schwingungseinrichtung dreh- und axialfest anordnet. Eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme weist daher drei Funktionsmodule auf: den Grundkörper, das Spannfutter und die Schwingungseinrichtung, die gegeneinander austauschbar, für den Drehantrieb und Axialvorschub eines im Spannfutter gehaltenen Schneidwerkzeugs aber dreh- und axialfest axial modular miteinander verbunden sind. Die durch die Schwingungseinrichtung erzeugte axiale und/oder rotatorische Schwingbewegung wirkt letztlich also auf die gesamte Werkzeugaufnahme und über die Werkzeugaufnahme auf ein im Spannfutter gehaltenes Schneidwerkzeug.In contrast to the prior art discussed above, the invention thus forms a known tool holder further in such a way that it axially separates the tool holder into a base body and a chuck and rotates axially and axially fixed between the main body and the chuck vibration device , A tool holder according to the invention therefore has three functional modules: the main body, the chuck and the vibrating device, which are interchangeable, but rotatably and axially fixed axially modularly connected to each other for the rotary drive and axial feed of a held in the chuck cutting tool. The axial and / or rotational oscillating motion generated by the vibration device thus ultimately acts on the entire tool holder and on the tool holder on a cutting tool held in the chuck.
Eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme unterscheidet sich von dem eingangs diskutierten Stand der Technik des Weiteren also dadurch, dass durch die Trennung in den Grundkörper, die Schwingungseinrichtung und das Spannfutter eine hohe axiale Modularität geschaffen ist, die das Arbeitsspektrum und den Einsatzbereich der Werkzeugaufnahme vergrößert, weil sich passende Module äußerst flexibel zu einer integral handhabbaren Werkzeugaufnahme für verschiedenste Bearbeitungsaufgaben zusammenstellen lassen.A tool holder according to the invention differs from the prior art discussed at the outset in that a high axial modularity is created by the separation into the base body, the vibration device and the chuck Increased range of work and the application of the tool holder, because matching modules can be very flexible to assemble an integrally manageable tool holder for a variety of machining tasks.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schwingungseinrichtung ein axial- und drehfest zwischen Grundkörper und Spannfutter angeordnetes, vorzugsweise hülsenartiges Gehäuse und einen im Gehäuse angeordneten Schwingungserzeuger. Die Drehmoment- und Kraftübertragung zwischen Grundkörper und Spannfutter erfolgt in diesem Fall allein über das Gehäuse, während der Schwingungserzeuger im Gehäuse vor äußeren Einflüssen geschützt aufgenommen ist und daher mit Ausnahme der Erzeugung einer axialen und/oder rotatorischen Schwingung an der eigentlichen Kraft- und Drehmomentübertragung zwischen Grundkörper und Spannfutter nicht beteiligt ist.In a preferred embodiment, the vibration device comprises an axially and rotationally fixedly arranged between the base body and chuck, preferably sleeve-like housing and a housing arranged in the vibration generator. The torque and power transmission between the body and chuck takes place in this case alone on the housing, while the vibration generator is housed in the housing protected from external influences and therefore with the exception of generating an axial and / or rotational vibration of the actual force and torque transmission between Body and chuck is not involved.
Die erfindungsgemäße Bauweise gestattet daher die Verwendung eines herkömmlichen Schwingungserzeugers, wie z. B. eines druckluftangetriebenen Rollen- oder Turbinenvibrators, eines elektromechanischen oder piezoelektrischen Ultraschallwandlers, etc. sofern in räumlicher Hinsicht die Anordnung im Gehäuse möglich ist. Die Energiezufuhr, z. B. die Strom- oder Druckluftzufuhr, kann über den Grundkörper erfolgen. Durch Verwendung herkömmlicher Schwingungserzeuger lassen sich die Kosten für die Gestaltung der Werkzeugaufnahme gering halten. Der Grundkörper kann hierzu, beispielsweise nach dem Vorbild der dem Fachmann bekannten Minimalmengenschmierung(MMS)-Technologie, einen sich vorzugsweise axialzentrischen durch den Grundkörper erstreckenden Durchgang aufweisen.The construction according to the invention therefore allows the use of a conventional vibrator, such. As a compressed air driven roller or turbine vibrator, an electromechanical or piezoelectric ultrasonic transducer, etc. if the arrangement in the housing is possible in terms of space. The energy supply, z. As the power or compressed air supply, can be done on the body. By using conventional vibration generators, the cost of designing the tool holder can be kept low. For this purpose, the main body can have, for example, according to the model of minimal quantity lubrication (MQL) technology known to the person skilled in the art, a preferably axial-centric passage extending through the main body.
Ein Beispiel für einen geeigneten Rollenvibrator findet sich in der DE 19908073 A1 . Beispiele für geeignete Turbinenvibratoren sind in der DE 8908751.8 U1 , DE 29922369 U1 oder DE 20 2010 012 710 U1 angegeben. Nach dem Vorbild der in den vorgenannten Druckschriften angegebenen Bauweise kann ein als Schwingungserzeuger geeigneter Rollen- oder Turbinenvibrator ein Vibratorgehäuse mit einem einstückig angeformten Montagefuß aufweisen, über den sich der Vibrator in dem hülsenartigen Gehäuse der Schwingungseinrichtung befestigen lässt. Der Montagefuß kann beispielsweise an einem radial nach innen vorspringenden Flanschabschnitt des hülsenartigen Gehäuses in der Weise befestigt sein, dass die Dreh- oder Längsmittelachse eines im Vibratorgehäuse rotierenden Rotors senkrecht zur Dreh- oder Längsmittelachse der Werkzeugaufnahme ausgerichtet ist. Derartige Schwingungserzeuger lassen sich daher ohne größeren Aufwand stabil und zentrisch im und am Gehäuse der Schwingungseinrichtung anbringen. Von der in den vorstehend angegebenen Druckschriften beschriebenen Bauart abweichend kann der Rollen- oder Turbinenvibrator aber auch ein z. B. zylindrisches Vibratorgehäuse aufweisen, das in radialer Richtung form- und/oder kraftschlüssig in dem hülsenartigen Gehäuse der zwischen dem Grundkörper und dem Spannfutter angeordneten Schwingungseinrichtung dergestalt aufgenommen ist. Im Falle eines Rollen- oder Turbinenvibrators kann dieser des Weiteren so in dem Gehäuse der Schwingungseinrichtung aufgenommen sein, dass die Dreh- oder Längsmittelachse eines im Vibratorgehäuse rotierenden Rotors koaxial mit oder parallel zu der Dreh- oder Längsmittelachse der Werkzeugaufnahme ausgerichtet ist.An example of a suitable roller vibrator can be found in the DE 19908073 A1 , Examples of suitable turbine vibrators are in the DE 8908751.8 U1 . DE 29922369 U1 or DE 20 2010 012 710 U1 specified. Following the model of the construction specified in the aforementioned publications, a suitable as a vibrator roller or turbine vibrator having a vibrator housing with an integrally molded mounting foot, through which the vibrator can be secured in the sleeve-like housing of the vibrating device. The mounting foot may for example be attached to a radially inwardly projecting flange portion of the sleeve-like housing in such a way that the rotational or longitudinal central axis of a rotor rotating in the vibrator housing is aligned perpendicular to the rotational or longitudinal central axis of the tool holder. Such vibration generators can therefore be mounted in a stable and centric manner in and on the housing of the vibration device without much effort. Deviating from the type described in the publications mentioned above, the roller or turbine vibrator but also a z. B. cylindrical vibrator housing, which is received in the radial direction positively and / or non-positively in the sleeve-like housing arranged between the base body and the chuck vibrating device such. In the case of a roller or turbine vibrator this may further be accommodated in the housing of the vibrating device, that the rotational or longitudinal central axis of a rotor rotating in the vibrator housing is aligned coaxially with or parallel to the rotational or longitudinal central axis of the tool holder.
Im Fall eines druckluftangetriebenen Rollen- oder Turbinenvibrators als Schwingungserzeuger erfolgt die Druckluftversorgung vorzugsweise durch einen im Grundkörper vorgesehenen Druckluftversorgungskanal. Hierzu kann der Grundkörper beispielsweise einen sich vorzugsweise axialzentrischen durch den Grundkörper erstreckenden Durchgang haben, in den nach dem Vorbild der dem Fachmann bekannten Minimalmengenschmierung(MMS)-Technologie Druckluft eingespeist wird und der unmittelbar oder mittelbar, z. B. über einen Luftverteiler und/oder weitere Kanäle, Leitungen, etc., mit einem Lufteinlass des Rollen- oder Turbinenvibrators in Verbindung steht.In the case of a compressed air driven roller or turbine vibrator as a vibration generator, the compressed air supply is preferably carried out by a compressed air supply channel provided in the main body. For this purpose, the base body, for example, have a preferably axial-centric extending through the body passage, in the after the model of the skilled person known minimum quantity lubrication (MMS) technology compressed air is fed and directly or indirectly, for. B. via an air distributor and / or other channels, lines, etc., is in communication with an air inlet of the roller or turbine vibrator.
Zwischen dem Durchgang im Grundkörper und dem Rollen- oder Turbinenvibrator kann im Grundkörper des Weiteren ein Luftverteiler zum Einspeisen von in den Durchgang eingespeister Druckluft in den Lufteinlass des Rollen- oder Turbinenvibrators angeordnet sein. Ein Luftauslass des Rollen- oder Turbinenvibrators kann mit einen Druckluftauslasskanal verbunden sein, der in einem zwischen Grundkörper und Spannfutter angeordneten Gehäuse der Schwingungseinrichtung ausgebildet ist, das den Rollen- oder Turbinenvibrator aufnimmt.Furthermore, an air distributor for feeding compressed air fed into the passage into the air inlet of the roller or turbine vibrator can be arranged in the base body between the passage in the main body and the roller or turbine vibrator. An air outlet of the roller or turbine vibrator may be connected to a Druckluftauslasskanal formed in an arranged between the base body and chuck housing of the vibrator, which receives the roller or turbine vibrator.
Des Weiteren kann ein den Rollen- oder Turbinenvibrator überbrückenden Bypass vorgesehen sein, der zu einem im Spannfutter eingespannten Schneidwerkzeug führt. Dadurch lässt sich eine Luftkühlung des Schneidwerkzeugs erreichen. Im Sinne einer besonders einfachen Gestaltung führt der Bypass vorteilhaft durch einen Rotor des Rollen- oder Turbinenvibrators.Furthermore, a bypass which bypasses the roller or turbine vibrator may be provided, which leads to a cutting tool clamped in the chuck. As a result, an air cooling of the cutting tool can be achieved. For the purposes of a particularly simple design, the bypass advantageously leads through a rotor of the roller or turbine vibrator.
Ungeachtet der konkreten Bauweise des Schwingungserzeugers kann dieser in dem Gehäuse der Schwingungseinrichtung axial fest oder aber mit einem definierten axialen Spiel zwischen Grundkörper und Spannfutter angeordnet sein.Regardless of the specific design of the vibrator this can be arranged axially fixed in the housing of the vibrating device or with a defined axial clearance between the base body and chuck.
Die Schwingungseinrichtung, z. B. das oben erwähnte Gehäuse der Schwingungseinrichtung, ist vorzugsweise mit dem Grundkörper und/oder dem Spannfutter verschraubt. Eine Verschraubung ist technisch einfach zu realisieren und ermöglicht gleichzeitig eine stabile, aber wieder lösbare Verbindung der Module der Werkzeugaufnahme.The vibrator, z. As the above-mentioned housing of the vibrating device is preferably connected to the base body and / or the Chuck bolted. A screw connection is technically easy to implement and at the same time enables a stable but detachable connection of the modules of the tool holder.
Die Verschraubung kann so ausgeführt sein, dass die Schwingungseinrichtung, vorzugsweise das oben erwähnte Gehäuse der Schwingungseinrichtung, an ihrem einen Ende mit dem Grundkörper und an ihrem anderen Ende mit dem Spannfutter verschraubt ist.The screw can be designed so that the vibration device, preferably the above-mentioned housing of the vibrating device, is bolted at its one end to the base body and at its other end to the chuck.
Beispielsweise kann die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung, durch eine Vielzahl von vorzugsweise äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse herum verteilten, vorzugsweise radial ausgerichteten Befestigungsschrauben gegen den Grundkörper und das Spannfutter durch eine Vielzahl von vorzugsweise äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse herum verteilten, vorzugsweise axial ausgerichteten Befestigungsschrauben gegen die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung, geschraubt sein.For example, the vibration device, for. As the housing of the vibrating device, by a plurality of preferably equidistantly around the rotational or longitudinal central axis distributed around, preferably radially oriented fastening screws against the base body and the chuck by a plurality of preferably equidistant around the rotational or longitudinal central axis distributed around, preferably axially aligned Mounting screws against the vibration device, z. B. the housing of the vibrating device to be screwed.
Die Verschraubung kann umgekehrt aber auch so ausgeführt sein, dass die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung, durch eine Vielzahl von vorzugsweise äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse herum verteilten, vorzugsweise radial ausgerichteten Befestigungsschrauben gegen das Spannfutter und der Grundkörper durch eine Vielzahl von vorzugsweise äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse herum verteilten, vorzugsweise axial ausgerichteten Befestigungsschrauben gegen die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung, geschraubt ist.Conversely, the screw can also be designed so that the vibration device, for. B. the housing of the vibrating device, by a plurality of preferably equidistantly around the rotational or longitudinal central axis distributed around, preferably radially oriented fastening screws against the chuck and the body through a plurality of preferably equidistant around the rotational or longitudinal central axis distributed around, preferably axially aligned Mounting screws against the vibration device, z. B. the housing of the vibrator is screwed.
Des Weiteren kann die Verschraubung so ausgeführt sein, dass die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung, an ihrem einen Enden gegen das dem Spannfutter und an ihrem anderen Ende gegen den Grundkörper geschraubt ist, oder so, dass das Spannfutter und der Grundkörper jeweils gegen die Schwingungseinrichtung, z. B. das Gehäuse der Schwingungseinrichtung geschraubt sind.Furthermore, the screw can be designed so that the vibration device, for. B. the housing of the vibrating device is screwed at one end thereof against the chuck and at its other end against the base body, or so that the chuck and the base body in each case against the vibrating device, for. B. the housing of the vibrating device are screwed.
Bei den oben diskutierten Verschraubungen können die Befestigungsschrauben jeweils von einer Kopfschraube gebildet sein, die mit einem im Durchmesser vergrößerten Kopf in einer radialen bzw. axialen Stufenbohrung in dem jeweils einen Teil abgestützt und mit einem Gewindeschaft in einer radialen bzw. axialen Gewindebohrung in dem jeweils anderen Teil eingeschraubt ist.In the fittings discussed above, the fastening screws may each be formed by a cap screw which is supported with a diameter-enlarged head in a radial or axial stepped bore in the one part and with a threaded shaft in a radial or axial threaded bore in the other Part is screwed in.
Alternativ zu den oben diskutierten Verschraubungen kann die Verschraubung mit Hilfe einer Vielzahl von vorzugsweise äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse herum verteilter, axial ausgerichteter Befestigungsschrauben so ausgeführt sein, dass das Spannfutter gegen den Grundkörper oder umgekehrt der Grundkörper gegen das Spannfutter geschraubt ist und das Gehäuse der Schwingungseinrichtung mittig zwischen Grundkörper und Spannfutter eingeklemmt angeordnet ist. Hierzu können die Befestigungsschrauben jeweils von einer Kopfschraube gebildet sein, die mit einem im Durchmesser vergrößerten Kopf in einer axialen Stufenbohrung in einem im Durchmesser vergrößerten Flanschabschnitt des Spannfutters oder Grundkörpers abgestützt und mit einem Gewindeschaft in einer axial gegenüberliegenden Gewindebohrung im Grundkörper bzw. Spannfutter eingeschraubt ist und die eine axiale Durchgangsbohrung der zwischen Grundkörper und Spannfutter angeordneten Schwingungseinrichtung, z. B. des Gehäuses der Schwingungseinrichtung, durchdringt.As an alternative to the screw connections discussed above, the screwing can be carried out by means of a plurality of preferably equidistantly distributed about the rotational or longitudinal central axis, axially aligned fastening screws so that the chuck is screwed against the base body or vice versa, the body against the chuck and the housing the vibration device is arranged centrally between the base body and chuck clamped. For this purpose, the fastening screws can each be formed by a cap screw, which is supported with an enlarged diameter head in an axial stepped bore in an enlarged diameter flange portion of the chuck or body and screwed with a threaded shaft in an axially opposite threaded hole in the main body or chuck and an axial through hole arranged between the base body and chuck vibrating device, for. B. the housing of the vibrating device penetrates.
Während in dem oben beschriebenen ersten Verschraubungsbeispielen ein Lösen der Verschraubung zwischen zwei der drei Funktionskomponenten (Grundkörper, Schwingungseinrichtung, Spannfutter) eine Trennung der Werkzeugaufnahme in eine einzelne Funktionskomponente und eine Einheit aus den beiden anderen Funktionskomponenten, die nach wie vor miteinander verschraubt sind, bewirkt, erzwingt in dem oben beschriebenen alternativen Verschraubungsbeispiel ein Lösen der Verschraubung eine Trennung der Werkzeugaufnahme in die drei Funktionskomponenten.While in the first example of screwing described above, loosening the screw connection between two of the three functional components (main body, vibrator, chuck) causes a separation of the tool holder into a single functional component and a unit of the two other functional components, which are still screwed together, in the alternative gland example described above, loosening the gland forces separation of the tool holder into the three functional components.
Im Sinne einer hohen Rundlaufgenauigkeit kann der Grundkörper radial formschlüssig mit der Schwingungseinrichtung, z. B. dem Gehäuse der Schwingungseinrichtung, und/oder kann das Spannfutter radial form- und/oder kraftschlüssig mit der Schwingungseinrichtung, z. B. dem Gehäuse der Schwingungseinrichtung, verbunden sein. Im Besonderen können sowohl der Grundkörper als auch das Spannfutter jeweils radial form- und/oder kraftschlüssig an der Schwingungseinrichtung, z. B. am Gehäuse der Schwingungseinrichtung, gehalten sein. Alternativ dazu kann nur das Spannfutter oder nur der Grundkörper radial form- und/oder kraftschlüssig an der Schwingungseinrichtung, z. B. am Gehäuse der Schwingungseinrichtung, gehalten und die jeweils andere Funktionskomponente ohne einen radialen Form- und/oder Kraftschluss an der Schwingungseinrichtung, z. B. am Gehäuse der Schwingungseinrichtung, axial angeordnet sein. Für den zuvor erwähnten radialen Form- und/oder Kraftschluss kann ein schwingungseinrichtungsseitiger Flanschabschnitt des Grundkörpers mit einer definierten Spielpassung in einer axialzentrischen, zylindrischen Aufnahmeöffnung in der Schwingungseinrichtung, z. B. im Gehäuse der Schwingungseinrichtung, oder umgekehrt ein grundkörperseitiger Flanschabschnitt der Schwingungseinrichtung, z. B. des Gehäuses der Schwingungseinrichtung, mit einer definierten Spielpassung in einer axialzentrischen Aufnahmeöffnung des Grundkörpers aufgenommen sein. Analog dazu kann ein schwingungseinrichtungsseitiger, axialzentrisch vorspringender Verbindungszapfen des Spannfutters mit einer definierten Spielpassung in einer axialzentrischen, zylindrischen Aufnahmeöffnung in der Schwingungseinrichtung, z. B. im Gehäuse der Schwingungseinrichtung, oder umgekehrt ein spannfutterseitiger Verbindungszapfen der Schwingungseinrichtung, z. B. des Gehäuses der Schwingungseinrichtung, mit einer definierten Spielpassung in einer axialzentrischen Aufnahmeöffnung des Spannfutters aufgenommen sein.In terms of a high concentricity of the main body can be radially positive fit with the vibrating device, for. B. the housing of the vibrating device, and / or the chuck radially positive and / or non-positively connected to the vibrating device, for. B. the housing of the vibrating device to be connected. In particular, both the base body and the chuck radially in each case form-fitting and / or non-positively connected to the vibrating device, for. B. on the housing of the vibrating device, be held. Alternatively, only the chuck or only the body radially positive and / or non-positively connected to the vibrating device, for. B. on the housing of the vibrating device, held and the other functional component without a radial form and / or adhesion to the vibrating device, for. B. on the housing of the vibrating device to be arranged axially. For the aforementioned radial form and / or adhesion, a vibration device side flange portion of the base body with a defined clearance in an axially centered, cylindrical receiving opening in the vibrator, z. B. in the housing of the vibrating device, or vice versa a grundkörperseitiger Flange portion of the vibrator, z. B. the housing of the vibrating device to be received with a defined clearance in an axial-centric receiving opening of the body. Similarly, a vibration device side, axially concentric projecting connecting pin of the chuck with a defined clearance in an axially centered, cylindrical receiving opening in the vibrator, z. B. in the housing of the vibrating device, or vice versa a chuck side connecting pin of the vibrating device, z. Example, the housing of the vibrating device, be taken with a defined clearance in an axial-centric receiving opening of the chuck.
Im Interesse einer besonders wirtschaftlichen Gestaltung der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme können der Grundkörper spannfutterseitig und das Spannfutter grundkörperseitig so ausgebildet sind, dass sie unmittelbar, d. h. ohne die Schwingungseinrichtung, axial aneinander fügbar sind. Anders ausgedrückt können die einander gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers und Spannfutters strukturell und funktional soweit miteinander kompatibel ausgebildet sein, dass sich der Grundkörper und das Spannfutter zu einer integral handhabbaren und – mit Ausnahme der Schwingungsunterstützung – ansonsten voll funktionsfähigen Werkzeugaufnahme zusammensetzen lassen. Diese Gestaltung bietet die Möglichkeit – was den Grundkörper und das Spannfutter betrifft – auf herkömmliche Module zurückzugreifen, wie sie z. B. von der Anmelderin entsprechend dem bereits erwähnten Produktkatalog „ GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 modularer Werkzeugaufnahmen bereits angeboten werden. Weil in diesem Fall lediglich die Schwingungseinrichtung ein neu zu gestaltendes Modul darstellt, kann die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme insgesamt relativ kostengünstig realisiert werden.In the interest of a particularly economical design of the tool holder according to the invention, the base body chuck side and the chuck body side are formed so that they are directly, ie without the vibrating device, axially together are available. In other words, the opposing sides of the base body and chuck structurally and functionally be configured compatible with each other so far that the base body and the chuck to an integrally manageable and - with the exception of the vibration support - otherwise fully functional tool holder can be composed. This design offers the possibility - as far as the base body and the chuck are concerned - to resort to conventional modules, such as those described in US Pat. B. by the applicant according to the already mentioned product catalog " GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, 2012 Edition modular tool holders are already offered. Because in this case only the vibration device is a module to be newly designed, the tool holder according to the invention can be realized overall relatively inexpensively.
Zur Erzielung einer hohen Rundlaufgenauigkeit kann die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme des Weiteren eine zwischen dem Spannfutter und der Schwingungseinrichtung vorgesehene Winkelausrichteinheit zur Ausrichtung der Winkellage des Spannfutters relativ zur Schwingungseinrichtung haben. Die Winkelausrichteinheit kann eine Vielzahl von um die Dreh- oder Längsmittelachse äquidistant, exzentrisch angeordnete, am Spannfutter gehaltene Stellschrauben aufweisen, die vorzugsweise jeweils über eine Druckscheibe axial an der Schwingungseinrichtung abgestützt sind. Über die Winkelausrichteinheit lassen sich fertigungsbedingte Rundlauffehler korrigieren.In order to achieve high concentricity, the tool holder according to the invention may further have an angle alignment unit provided between the chuck and the vibration device for aligning the angular position of the chuck relative to the vibration device. The angle alignment unit can have a multiplicity of adjusting screws, which are arranged equidistantly, eccentrically around the rotational or longitudinal central axis and held on the chuck, which are preferably each axially supported on the vibration device via a thrust washer. The angular alignment unit can be used to correct production-related concentricity errors.
Des Weiteren kann zur Korrektur fertigungsbedingter radialer Lagefehler zwischen dem Spannfutter und der Schwingungseinrichtung eine Lageausrichteinheit vorgesehen sein. Die Lageausrichteinheit kann nach dem Vorbild der Winkelausrichteinheit eine Vielzahl von um die Dreh- oder Längsmittelachse äquidistant, exzentrisch angeordnete Stellschrauben aufweisen, die im Unterschied zur Winkelausrichteinheit allerdings an der Schwingungseinrichtung, z. B. an einem oben erwähnten Gehäuse der Schwingungseinrichtung, gehalten sind und radial am Spannfutter abgestützt sind.Furthermore, a position alignment unit can be provided between the chuck and the vibration device for correcting production-related radial positional errors. The position alignment unit may, according to the example of the angle alignment unit, have a multiplicity of adjusting screws arranged equidistantly around the rotational or longitudinal center axis, but in contrast to the angle alignment unit, they can be attached to the vibration device, for. B. on an above-mentioned housing of the vibrating device, are held and are supported radially on the chuck.
Im Folgenden werden mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen mehrere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme erläutert. In den Zeichnungen zeigtIn the following several embodiments of a tool holder according to the invention will be explained with the aid of the attached drawings. In the drawings shows
1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme; 1 a side view of a first embodiment of a tool holder according to the invention;
2 eine stirnseitige Draufsicht der Werkzeugaufnahme aus 1; 2 an end-face view of the tool holder 1 ;
3 einen Längsschnitt entlang einer Linie A-A in 2; 3 a longitudinal section along a line AA in 2 ;
4 einen Längsschnitt entlang einer Linie B-B in 2; 4 a longitudinal section along a line BB in 2 ;
5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme; 5 a side view of a second embodiment of a tool holder according to the invention;
6 eine stirnseitige Draufsicht der Werkzeugaufnahme aus 5; 6 an end-face view of the tool holder 5 ;
7 einen Längsschnitt entlang einer Linie A-A in 5; 7 a longitudinal section along a line AA in 5 ;
8 einen Längsschnitt entlang einer Linie B-B in 5; 8th a longitudinal section along a line BB in 5 ;
9a bis 9e verschiedene Schnitte und Ansichten eines Gehäuses einer Schwingungseinrichtung zur Aufnahme eines Turbinenvibrators; 9a to 9e various sections and views of a housing of a vibration device for receiving a turbine vibrator;
10a bis 10f verschiedene Schnitte und Ansichten eines Turbinenvibrators; 10a to 10f various sections and views of a turbine vibrator;
11a und 11b einen Draufsicht und einen Schnitt eines Luftverteilers; 11a and 11b a plan view and a section of an air distributor;
12 einen Längsschnitt (entsprechend 8) einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme; 12 a longitudinal section (corresponding to 8th ) of a third embodiment of a tool holder according to the invention;
13 einen Längsschnitt (entsprechend 7) der dritten Ausführungsform; und 13 a longitudinal section (corresponding to 7 ) of the third embodiment; and
14 eine perspektivische, teilweise durchsichtige Ansicht der dritten Ausführungsform. 14 a perspective, partially transparent view of the third embodiment.
Erste AusführungsformFirst embodiment
Die 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen axial modular aufgebauten Werkzeugaufnahme 1 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) drehangetriebenen Schneidwerkzeugs zur schwingungsunterstützten Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff.The 1 to 4 show a first embodiment of an axially modular tool holder according to the invention 1 for receiving a (not shown) rotationally driven cutting tool for the vibration-assisted machining of a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material.
Die sich entlang einer Dreh- oder Längsmittelachse 2 erstreckende Werkzeugaufnahme 1 umfasst als ihre axial miteinander zu verbindenden Funktionsmodule und wesentlichen Komponenten einen Grundkörper 10, eine axial an den Grundkörper 10 angefügte Schwingungseinrichtung 20 und ein axial an die Schwingungseinrichtung 20 angefügtes Spannfutter 30.The along a rotational or longitudinal central axis 2 extending tool holder 1 comprises as its function modules and essential components to be connected together axially a basic body 10 , one axially to the main body 10 attached vibrator 20 and axially to the vibrator 20 attached chuck 30 ,
Der Grundkörper 10 weist auf seiner von der Schwingungseinrichtung 20 und vom Spannfutter 30 abgewandten Seite einen Schaft 11 zum Ankuppeln an eine Trennstelle (innerhalb eines Werkzeugsystems) oder Schnittstelle (für die Direktaufnahme in Maschinenspindeln oder Werkzeugträgern). In der gezeigten Ausführungsform ist der Schaft 11 von einem DIN-genormten HSK-Schaft gebildet, der dem Fachmann allgemein bekannt ist und daher keiner weiteren Erläuterung bedarf. Der Schaft 11 kann im Besonderen von einem bzw. ähnlich einem dem Fachmann bekannten HSK-Schaft gebildet sein, wie er bereits seit längerem zur Kühlschmiermittelversorgung eines Schneidwerkzeugs verwendet wird.The main body 10 points to his from the vibrating device 20 and the chuck 30 opposite side a shaft 11 for coupling to a separation point (within a tool system) or interface (for direct mounting in machine spindles or tool carriers). In the embodiment shown, the shaft is 11 formed by a DIN-standardized HSK shaft, which is well known in the art and therefore requires no further explanation. The shaft 11 may be formed in particular by one or similar to a person skilled in HSK shaft, as it has long been used for cooling lubricant supply of a cutting tool.
Auf seiner der Schwingungseinrichtung 20 und dem Spannfutter 30 zugewandten Seite weist der Grundkörper 10 einen im Durchmesser vergrößerten Flanschabschnitt 12 auf. Die kreiszylindrische Außenumfangsfläche 12a des Flanschabschnitts 12 bildet eine Führungs- und Sitzfläche für eine radial formschlüssige Anordnung der Schwingungseinrichtung 20 am Grundkörper 10 und ist daher im Interesse einer hohen Konzentrizität und Koaxialtität zwischen Grundkörper 10 und Schwingungseinrichtung 20 mit eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Der Flanschabschnitt 12 hat des Weiteren für eine stabile Befestigung der Schwingungseinrichtung 20 am Grundkörper 10 eine ausreichende axiale Länge, wie sich aus 3 und 4 ergibt.On his the vibrating device 20 and the chuck 30 facing side, the body 10 a diameter enlarged flange portion 12 on. The circular cylindrical outer peripheral surface 12a of the flange portion 12 forms a guide and seat for a radially positive arrangement of the vibrating device 20 at the base body 10 and is therefore in the interest of high concentricity and coaxiality between basic bodies 10 and vibration device 20 manufactured with tightly defined shape and position tolerances. The flange section 12 has further for a stable attachment of the vibrator 20 at the base body 10 a sufficient axial length, as is apparent from 3 and 4 results.
3 zeigt des Weiteren, dass im Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 eine Vielzahl radial ausgerichteter Gewindebohrungen 13 ausgebildet sind, die aus fertigungstechnischen Gründen in eine axialzentrische, zylindrische Aufnahmeöffnung 14 münden. Die Gewindebohrungen 13 dienen jeweils zur Aufnahme des Gewindeschafts 15a einer entsprechenden Vielzahl von Befestigungsschrauben 15 zur Verschraubung der Schwingungseinrichtung 20, im Besonderen eines Gehäuses 21 der Schwingungseinrichtung 20, mit dem Grundkörper 10. Die Innenumfangsfläche 14a der radial innerhalb des Flanschabschnitts 12 im Grundkörper 10 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 14 ist ebenso wie der Flanschabschnitt 12 im Interesse einer hohen Konzentrizität und Koaxialtität zwischen Grundkörper 10 und einem axialzentrischen Verbindungszapfen 31 am Spannfutter 30 mit eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Die schwingungseinrichtungs- oder spannfutterseitige Stirnseite des Flanschabschnitts 12, die die axialzentrische Aufnahmeöffnung 14 einfasst, ist von einer plan geschliffenen Ringfläche 12b gebildet, die in einer Radialebene der Werkzeugaufnahme 1 liegt. Die Ringfläche 12b ist analog zur Außenumfangsfläche 12a des Flanschabschnitts 12 und der Innenumfangsfläche 14a der Aufnahmeöffnung 14 mit eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. 3 further shows that in the flange section 12 of the basic body 10 a variety of radially aligned threaded holes 13 are formed, for manufacturing reasons in an axial-centric, cylindrical receiving opening 14 lead. The threaded holes 13 each serve to receive the threaded shaft 15a a corresponding plurality of mounting screws 15 for screwing the vibrator 20 , in particular a housing 21 the vibrating device 20 , with the main body 10 , The inner peripheral surface 14a the radially inside of the flange portion 12 in the main body 10 trained receiving opening 14 is as well as the flange section 12 in the interest of high concentricity and coaxiality between basic body 10 and an axial-centered connecting pin 31 on the chuck 30 manufactured with tightly defined shape and position tolerances. The vibrator or chuck side end of the flange portion 12 that the axial-centric receiving opening 14 is surrounded by a flat ground ring surface 12b formed in a radial plane of the tool holder 1 lies. The ring surface 12b is analogous to the outer peripheral surface 12a of the flange portion 12 and the inner peripheral surface 14a the receiving opening 14 manufactured with tightly defined shape and position tolerances.
1, 2 und 4 lassen des Weiteren erkennen, dass der Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 eine Vielzahl axialer Gewindebohrungen 16 aufweist, die in exzentrischer Anordnung äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse 2 herum verteilt und im Besonderen in Umfangsrichtung des Flanschabschnitts 12 jeweils mittig zwischen zwei benachbarten der radialen Gewindebohrungen 13 ausgebildet sind. 1 . 2 and 4 let it be further appreciated that the flange portion 12 of the basic body 10 a variety of axial threaded holes 16 has, in an eccentric arrangement equidistant about the rotational or longitudinal central axis 2 distributed around and in particular in the circumferential direction of the flange portion 12 each center between two adjacent radial threaded holes 13 are formed.
Der Grundkörper 10 hat des Weiteren einen axialzentrisch ausgebildeten Durchgang 17, die einen Hohlraum 11a des Schafts 11 mit der Aufnahmeöffnung verbindet 14. Bei einem fremdbetätigten Schwingungserzeuger 22 kann die Energieversorgung über diesen Durchgang 17 bzw. durch den Grundkörper 10 hindurch erfolgen.The main body 10 also has an axially concentric passage 17 that have a cavity 11a of the shaft 11 connects with the receiving opening 14 , In a third-party vibrator 22 can the power supply through this passage 17 or through the main body 10 through.
Die oben erwähnten axialen Gewindebohrungen 16, die plan geschliffene Ringfläche 12b und die Aufnahmeöffnung 14 ermöglichen die direkte Anfügung des Spannfutters 30 (d. h. ohne Zwischenschaltung der Schwingungseinrichtung 20) an den Grundkörper 10.The above-mentioned axial threaded holes 16 , the flat ground ring surface 12b and the receiving opening 14 allow direct attachment of the chuck 30 (ie without interposition of the vibrator 20 ) to the body 10 ,
Hierzu ist die dem Grundkörper 10 zugewandete Stirnseite des Spannfutters 30, wie in 3 und 4 gezeigt, mit dem Grundkörper 10 kompatibel ausgebildet. Das Spannfutter 30 hat auf seiner schwingungseinrichtungs- oder grundkörperseitigen Stirnseite im Besonderen einen axialzentrisch vorspringenden Verbindungszapfen 31 zur Aufnahme oder Anordnung in der Aufnahmeöffnung 14 des Grundkörpers 10 mit einer eng definierten Spielpassung. Im Interesse einer hohen Konzentrizität und Koaxialtität zwischen Grundkörper 10 und Spannfutter 30 für den Fall der direkten Anfügung ist der Verbindungszapfen 31 des Spannfutters 30 mit entsprechenden eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Ebenso ist eine den zylindrischen Verbindungszapfen 31 einfassende, axial zurückgesetzte stirnseitige Ringfläche 32a eines im Durchmesser vergrößerten Flanschabschnitts 32 des Spannfutters 30 mit entsprechenden eng definierten Form- und Lagetoleranzen radial plan geschliffen. 4 zeigt, dass der Flanschabschnitt 32 des Spannfutters 30 eine hinsichtlich Anzahl und Lage mit den axialen Gewindebohrungen 16 im Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 übereinstimmende Vielzahl axialer Stufenbohrungen 33 aufweist, die in exzentrischer Anordnung um die Dreh- oder Längsmittelachse 2 der Werkzeugaufnahme 1 herum verteilt ausgebildet sind. Diese Stufenbohrungen 33 im Flanschabschnitt 32 des Spannfutters 30 dienen jeweils zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 34 zur Verschraubung des Spannfutters 30 entweder mit dem Grundkörper 10 oder aber erfindungsgemäß mit der Schwingungseinrichtung 20, im Besonderen dem Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20.This is the basic body 10 facing end face of the chuck 30 , as in 3 and 4 shown with the main body 10 Compatible trained. The chuck 30 has on its schwingungseinrichtungs- or body-side end face in particular an axially centered projecting connecting pin 31 for receiving or placing in the receiving opening 14 of the basic body 10 with a tightly defined clearance fit. In the interest of high concentricity and coaxiality between basic body 10 and chucks 30 in the case of direct attachment is the connecting pin 31 of the chuck 30 With manufactured according to closely defined shape and position tolerances. Likewise, a cylindrical connecting pin 31 enclosing, axially recessed frontal ring surface 32a a diameter-enlarged flange portion 32 of the chuck 30 with correspondingly defined shape and position tolerances ground radially flat. 4 shows that the flange section 32 of the chuck 30 one in number and location with the axial threaded holes 16 in the flange section 12 of the basic body 10 matching variety of axial stepped holes 33 having, in eccentric arrangement about the rotational or longitudinal central axis 2 the tool holder 1 are formed distributed around. These stepped holes 33 in the flange section 32 of the chuck 30 each serve to receive a fastening screw 34 for screwing the chuck 30 either with the main body 10 or according to the invention with the vibration device 20 , in particular the housing 21 the vibrating device 20 ,
Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte oder Stirnseiten des Grundkörpers 10 und Spannfutters 30 sind daher strukturell und funktional soweit miteinander kompatibel ausgebildet, dass sich der Grundkörper 10 und das Spannfutter 30 zu einer integral handhabbaren und voll funktionsfähigen Werkzeugaufnahme zusammensetzen lassen, die in dieser Form aber nicht Gegenstand der in den Ansprüchen definierten Erfindung ist. Die erfindungsgemäße Gestaltung bietet aber die Möglichkeit – was den Grundkörper 10 und das Spannfutter 30 betrifft – auf herkömmliche Module zurückzugreifen, wie sie z. B. von der Anmelderin gemäß Produktkatalog „ GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 modularer Werkzeugaufnahmen angeboten werden.The opposite end portions or end faces of the main body 10 and chucks 30 are therefore structurally and functionally designed to be compatible with one another so far that the basic body 10 and the chuck 30 to make an integrally manageable and fully functional tool holder, but in this form is not the subject of the invention defined in the claims. However, the design of the invention offers the possibility - what the body 10 and the chuck 30 concerns - to resort to conventional modules, as z. By the applicant according to the product catalog " GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, 2012 Edition modular tool holders are offered.
Das Spannfutter 30 ist als ein kraftschlüssig spannendes Hydrodehnspannfutter ausgebildet, das das (nicht gezeigte) Schneidwerkzeug zentrisch spannt. Ein derartiges Hydrodehnspannfutter ist an sich bekannt, so dass auf eine ausführlichere Beschreibung der Einzelheiten verzichtet werden kann. Mit dem Bezugszeichen 35 ist eine Druckkammer bezeichnet, die radial innenseitig unter Zwischenschaltung einer elastisch nachgiebigen Trennwand 36 von einem Spannabschnitt begrenzt ist, der zur Aufnahme eines auf Passung geschliffenen Spannschaftes des (nicht gezeigten) Schneidwerkzeugs dient. Das Spannfutter 30 weist des Weiteren eine in einer zentrischen Gewindebohrung 37 eingeschraubte Längeneinstellschraube 38 auf, die die Einspannlänge und damit einen Axialanschlag für das im Spannfutter 30 einzuspannende Schneidwerkzeug bildet. An die zentrische Gewindebohrung 37 setzt sich in Richtung Schwingungseinrichtung 20 bzw. Grundkörper 10 ein axialzentrisch verlaufender Kanal 39 fort, der an der schwingungseinrichtungs- oder grundkörperseitigen Stirnseite des Spannfutters 30 austritt.The chuck 30 is designed as a frictionally exciting hydraulic chuck, which concentrically clamps the cutting tool (not shown). Such a hydraulic expansion chuck is known per se, so that can be dispensed with a more detailed description of the details. With the reference number 35 is a pressure chamber referred to the radially inside with the interposition of an elastically resilient partition 36 is bounded by a chucking section which serves to receive a mated clamping shank of the cutting tool (not shown). The chuck 30 also has one in a central threaded hole 37 screwed length adjustment screw 38 on, the clamping length and thus an axial stop for that in the chuck 30 forms a clamping tool to be clamped. To the central threaded hole 37 sits down in the direction of vibration device 20 or basic body 10 an axially concentric channel 39 at the vibrator or body end face of the chuck 30 exit.
In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist erfindungsgemäß im Kraft- und Drehmomentübertragungsweg zwischen dem Grundkörper 10 und dem Spannfutter 30 die Schwingungseinrichtung 20 angeordnet. Die axial an den Grundkörper 10 angefügte Schwingungseinrichtung 20 weist das oben erwähnte Gehäuse 21 auf, das axial- und drehfest mit dem Grundkörper 10 und Spannfutter 30 verbunden ist, und den Schwingungserzeuger 22, der im Gehäuse 21 aufgenommen ist. Das Gehäuse 21 ist, wie in 3 und 4 gezeigt, hülsenartig ausgebildet. An seinem grundkörper- und spannfutterseitigen Endabschnitt weist das Gehäuse 21 jeweils einen radial nach innen ragenden Flanschabschnitt 23, 24 auf.In the embodiment shown in the figures according to the invention in the force and torque transmission path between the body 10 and the chuck 30 the vibrating device 20 arranged. The axial to the main body 10 attached vibrator 20 has the above-mentioned housing 21 on, the axial and rotationally fixed to the body 10 and chucks 30 connected, and the vibrator 22 in the case 21 is included. The housing 21 is how in 3 and 4 shown, sleeve-shaped. At its base body and chuck side end portion, the housing 21 in each case a radially inwardly projecting flange portion 23 . 24 on.
In dem grundkörperseitigen Flanschabschnitt 23 ist eine axialzentrisch ausgerichtete Stufenbohrung 25 ausgebildet, deren im Durchmesser größerer Bohrungsabschnitt 25a den oben erwähnten Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 mit einer definierten Spielpassung axial aufnimmt und deren ringförmige, radiale Stufenfläche 25b zwischen dem im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt 25a und dem im Durchmesser kleineren Bohrungsabschnitt 25c einen axialen Anschlag für den Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 bildet. Zumindest der im Durchmesser größere Bohrungsabschnitt 25a und die radiale Stufenfläche 25b sind daher mit entsprechenden Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Der im Durchmesser größere Bohrungsabschnitt 25a der Stufenbohrung 25 des Gehäuses 21 entspricht einer axialzentrischen, zylindrischen Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Flanschabschnitts 12 des Grundkörpers 10. Wie sich aus 3 ergibt, sind im grundkörperseitigen Flanschabschnitt 23 eine hinsichtlich Zahl und Lage mit den radialen Gewindebohrungen 13 im Flanschabschnitt 12 des Grundkörpers 10 übereinstimmende Vielzahl radialer Stufenbohrungen 29 ausgebildet, die zur Verschraubung des Gehäuses 21 der Schwingungseinrichtung 20 mit dem Grundkörper 10 jeweils einen im Durchmesser vergrößerten Schraubenkopf 15a einer entsprechenden Befestigungsschraube 15 aufnehmen. Durch die Anordnung des gehäuseseitigen Flanschabschnitts 12 des Grundkörpers 10 mit einer definierten Spielpassung in dem im Durchmesser größeren Bohrungsabschnitt 25a der Stufenbohrung 25 im Gehäuse 21 ergibt sich eine radial formschlüssige Verbindung des Grundkörpers 10 mit dem Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 22, was eine hohe Rundlaufgenauigkeit zwischen Grundkörper 10 und Schwingungseinrichtung 20 garantiert.In the body-side flange portion 23 is an axially centered stepped bore 25 formed, whose larger diameter bore section 25a the above-mentioned flange portion 12 of the basic body 10 axially receives with a defined clearance and their annular, radial step surface 25b between the larger diameter bore section 25a and the smaller diameter bore portion 25c an axial stop for the flange portion 12 of the basic body 10 forms. At least the larger diameter bore section 25a and the radial step surface 25b are therefore manufactured with appropriate shape and position tolerances. The larger diameter bore section 25a the stepped bore 25 of the housing 21 corresponds to an axial-centric, cylindrical receiving opening for receiving the flange portion 12 of the basic body 10 , As it turned out 3 results are in the body-side flange portion 23 one in number and location with the radial tapped holes 13 in the flange section 12 of the basic body 10 matching variety of radial stepped holes 29 designed to screw the housing 21 the vibrating device 20 with the main body 10 each one enlarged in diameter screw head 15a a corresponding fastening screw 15 take up. By the arrangement of the housing-side flange portion 12 of the basic body 10 with a defined clearance fit in the larger diameter bore section 25a the stepped bore 25 in the case 21 results in a radial positive connection of the body 10 with the housing 21 the vibrating device 22 what a high concentricity between body 10 and vibration device 20 guaranteed.
In dem spannfutterseitigen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 ist eine axialzentrisch verlaufende Bohrung 26 ausgebildet, die den oben erwähnten Verbindungszapfen 31 des Spannfutters 30 mit einer definierten Spielpassung aufnimmt. Im Interesse einer radial formschlüssigen Verbindung des Spannfutters 30 mit der Schwingungseinrichtung 20 ist die Bohrung 26 im Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 daher mit entsprechenden Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Die oben erwähnte Bohrung 26 entspricht einer axialzentrischen Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Verbindungszapfens 31 des Spannfutters 30.In the chuck side flange portion 24 of the housing 21 is an axially concentric bore 26 formed, the above-mentioned connecting pin 31 of the chuck 30 with a defined clearance fits. In the interest of a radial positive connection of the chuck 30 with the vibration device 20 is the hole 26 in the flange section 24 of the housing 21 therefore manufactured with appropriate shape and position tolerances. The above-mentioned hole 26 corresponds to an axial-centric receiving opening for receiving the connecting pin 31 of the chuck 30 ,
Ebenso ist für eine später beschriebene Winkelausrichtung des Spannfutters 30 relativ zur Schwingungseinrichtung 20 eine die Bohrung 26 einfassende stirnseitige, radiale Ringfläche 24a des Flanschabschnitts 24 mit definierten Form- und Lagetoleranzen plan geschliffen.Likewise, for a later described angular orientation of the chuck 30 relative to the vibrator 20 one the bore 26 enclosing frontal, radial annular surface 24a of the flange portion 24 ground flat with defined shape and position tolerances.
Wie sich aus 4 ergibt, sind im spannfutterseitigen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 eine hinsichtlich Zahl und Lage mit den axialen Stufenbohrungen 33 im Flanschabschnitt 32 des Spannfutters 30 übereinstimmende Vielzahl axialer Gewindebohrungen 27 ausgebildet, die zur Verschraubung des Spannfutters 30 mit dem Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20 jeweils einen Gewindeschaft 34a der entsprechenden Befestigungsschraube 34 aufnehmen.As it turned out 4 results are in the chuck side flange 24 of the housing 21 one in number and location with axial stepped holes 33 in the flange section 32 of the chuck 30 Matching variety of axial threaded holes 27 designed for screwing the chuck 30 with the housing 21 the vibrating device 20 one threaded shaft each 34a the corresponding fastening screw 34 take up.
Durch die oben beschriebene Gestaltung erfolgt die Drehmoment- und Kraftübertragung zwischen Grundkörper 10 und Spannfutter 30 der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme 1 also über die Schwingungseinrichtung 20, im Besonderen das Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20, während der Schwingungserzeuger 22 im Gehäuse 21 vor äußeren Einflüssen geschützt aufgenommen ist.Due to the design described above, the torque and power transmission between base body 10 and chucks 30 the tool holder according to the invention 1 So on the vibrating device 20 , in particular the case 21 the vibrating device 20 while the vibrator 22 in the case 21 protected against external influences.
Die erfindungsgemäße Bauweise gestattet daher die Verwendung eines beliebigen, größenmäßig in das Gehäuse 21 passenden Schwingungserzeugers 22. In der gezeigten Ausführungsform ist der Schwingungserzeuger 22 von einem druckluftbetriebenen Rollen- oder Turbinenvibrator gebildet. Ein geeigneter Rollenvibrator ist z. B. aus der DE 19908073 A1 bekannt oder wird von der Webac Gesellschaft für Vibrationstechnik mbH unter der Bezeichnung (vgl. z. B. den Pneumatik Rollenvibrator Serie VR) angeboten und bedarf daher keiner weiterer Erläuterung. Beispiele für geeignete Turbinenvibratoren sind in der DE 8908751.8 U1 , DE 29922369 U1 oder DE 20 2010 012 710 U1 angegeben. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Montagefuß eines Vibratorgehäuses des Rollen- oder Turbinenvibrators mittels zweier Schrauben 22a, 22b an dem in 3 und 4 auf der linken Seite vorgesehenen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 angeschraubt. Die Dreh- oder Längsmittelachse eines im Vibratorgehäuse druckluftangetriebenen Rotors des Vibrators 22 ist daher senkrecht zur Dreh- oder Längsmittelachse 2 der Werkzeugaufnahme 1. Die Druckluftversorgung des Rollen- oder Turbinenvibrators erfolgt über nicht gezeigte Druckluftkanäle, -leitungen oder -wege durch den Hohlraum 11a im Schaft 11, die Durchgangsöffnung 17 und die Aufnahmeöffnung 14 im Grundkörper 10 sowie das Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20. Beispielsweise kann nach dem Vorbild einer dem Fachmann bekannten Minimalmengenschmierung(MMS)-Technologie über den Schaft 11 des Grundkörpers 10 Druckluft in die Durchgangsöffnung 17 eingespeist und von dort über nicht gezeigte Druckluftkanäle, etc. zum Rollen- oder Turbinenvibrator geleitet werden.The construction according to the invention therefore allows the use of any, in terms of size in the housing 21 suitable vibrator 22 , In the embodiment shown, the vibrator is 22 formed by a compressed air driven roller or turbine vibrator. A suitable roller vibrator is z. B. from the DE 19908073 A1 known or is offered by the Webac Gesellschaft für Vibrationstechnik mbH under the name (see, for example, the pneumatic roller vibrator series VR) and therefore requires no further explanation. Examples of suitable turbine vibrators are in the DE 8908751.8 U1 . DE 29922369 U1 or DE 20 2010 012 710 U1 specified. In the embodiment shown, a mounting foot of a vibrator housing of the roller or turbine vibrator by means of two screws 22a . 22b at the in 3 and 4 provided on the left side flange portion 24 of the housing 21 screwed. The rotational or longitudinal central axis of a rotor in the vibrator housing compressed air driven vibrator 22 is therefore perpendicular to the rotational or longitudinal central axis 2 the tool holder 1 , The compressed air supply of the roller or turbine vibrator via not shown compressed air channels, lines or paths through the cavity 11a in the shaft 11 , the passage opening 17 and the receiving opening 14 in the main body 10 as well as the housing 21 the vibrating device 20 , For example, based on the model of a known to the expert minimum quantity lubrication (MMS) technology on the shaft 11 of the basic body 10 Compressed air in the passage opening 17 fed and directed from there via compressed air channels, not shown, etc. to the roller or turbine vibrator.
Alternativ zu dem druckluftbetriebenen Rollen- oder Turbinenvibrator kann als Schwingungserzeuger 22 ein mechanisch arbeitender oder elektromechanisch oder elektrisch, z. B. piezoelektrisch, betätigter Schwingungserzeuger vorgesehen sein. Derartige Schwingungserzeuger sind aus dem eingangs diskutierten Stand der Technik bereits bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muss. Lediglich beispielhaft sei hier der piezoelektrisch betätigte Ultraschallschwinger, wie er z. B. aus der DE 10114672 A1 bekannt ist, genannt. Die Energieversorgung, also z. B. Stromversorgung, des Schwingungserzeugers 22 kann mittels elektrischer Leitungen axialzentrisch über die Aufnahmeöffnung 14, den Durchgang 17 und den Hohlraum 11a im Grundkörper 10 hindurch erfolgen.As an alternative to the compressed air driven roller or turbine vibrator can be used as a vibrator 22 a mechanical or electromechanical or electrical, z. B. piezoelectric, actuated vibrator may be provided. Such vibration generators are already known from the prior art discussed at the beginning, so that they need not be discussed further here. Only by way of example here is the piezoelectrically actuated ultrasonic transducer, as he z. B. from the DE 10114672 A1 is known, called. The power supply, ie z. B. power supply, the vibrator 22 can by means of electrical lines axially centered on the receiving opening 14 , the passage 17 and the cavity 11a in the main body 10 through.
Unabhängig von der konkreten Funktionsweise und Konstruktion kann bei der in den Figuren gezeigten einstückigen Ausführung des hülsenförmigen Gehäuses 21 der Schwingungserzeuger 22 über die in 3 und 4 auf der rechten Seite ausgebildete Stufenbohrung 25 in das Gehäuse 21 eingebracht und gegebenenfalls durch Drehung, etc. in eine vorbestimmte Lage gebracht werden, wie sie sich z. B. aus 2, 3 und 4 ergibt. Dann kann der Schwingungserzeuger 22 mittels zweier Schrauben 22a, 22b an dem in 3 und 4 auf der linken Seite vorgesehenen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 befestigt werden.Regardless of the specific mode of operation and construction may be in the one-piece embodiment of the sleeve-shaped housing shown in the figures 21 the vibrator 22 about the in 3 and 4 stepped bore formed on the right side 25 in the case 21 introduced and optionally brought by rotation, etc. in a predetermined position, as they are z. B. off 2 . 3 and 4 results. Then the vibrator can 22 by means of two screws 22a . 22b at the in 3 and 4 provided on the left side flange portion 24 of the housing 21 be attached.
Zur Ausrichtung der Winkellage des Spannfutters 30 relativ zur Einheit aus Schwingungseinrichtung 30 und Grundkörper 10 weist die in den Figuren gezeigte Werkzeugaufnahme 1 des Weiteren eine zwischen der Schwingungseinrichtung 20, konkret dem Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20, und dem Spannfutter 30 vorgesehene Winkelausrichteinheit 40 auf. In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Winkelausrichteinheit 40 vier um die Dreh- oder Längsmittelachse 2 herum äquidistant, exzentrisch angeordnete Druckscheiben 41-Stellschrauben 42-Anordnungen, die jeweils im Intervall zwischen zwei benachbarten der oben erwähnten Befestigungsschrauben 34 angeordnet sind. Die Stellschrauben 41 sind jeweils als in einer axialen Gewindebohrung 28 im Flanschabschnitt 32 des Spannfutters 30 abgestützte Madenschrauben ausgeführt, die axial über eine jeweilige Druckscheibe 41 gegen die stirnseitige radiale Ringfläche 24a des gegenüberliegenden Flanschabschnitts 24 des Gehäuses 21 der Schwingungseinrichtung 20 drücken. Über die Winkelausrichteinheit 40 lassen sich fertigungsbedingte Rundlauffehler zwischen der Schwingungseinrichtung 20 und dem Spannfutter 30 korrigieren.For aligning the angular position of the chuck 30 relative to the unit of vibrator 30 and basic body 10 has the tool holder shown in the figures 1 further, one between the vibrator 20 , specifically the housing 21 the vibrating device 20 , and the chuck 30 provided angle alignment unit 40 on. In the embodiment shown, the angular alignment unit comprises 40 four about the rotational or longitudinal central axis 2 around equidistant, eccentrically arranged thrust washers 41 -Stellschrauben 42 Arrangements, each in the interval between two adjacent of the above-mentioned fixing screws 34 are arranged. The adjusting screws 41 are each as in an axial threaded hole 28 in the flange section 32 of chuck 30 supported grub screws that axially over a respective thrust washer 41 against the end-side radial annular surface 24a the opposite flange portion 24 of the housing 21 the vibrating device 20 to press. About the angle alignment unit 40 can production-related concentricity error between the vibrating device 20 and the chuck 30 correct.
Des Weiteren ist zur Korrektur fertigungsbedingter radialer Lagefehler zwischen der Schwingungseinrichtung 20 und dem Spannfutter 30 eine Lageausrichteinheit 50 vorgesehen. Die Lageausrichteinheit 50 weist ähnlich wie die Winkelausrichteinheit 40 eine Vielzahl von um die Dreh- oder Längsmittelachse 2 äquidistant, exzentrisch angeordnete Stellschrauben 51 auf, die im Unterschied zur Winkelausrichteinheit 40 allerdings jeweils in einer radialen Gewindebohrung 43 in dem in 4 linken Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 21 der Schwingungseinrichtung 20 gehalten und radial am Verbindungszapfen 31 des Spannfutters 30 abgestützt sind.Furthermore, to correct production-related radial positional error between the vibrating device 20 and the chuck 30 a position alignment unit 50 intended. The position alignment unit 50 similar to the angle alignment unit 40 a plurality of around the rotational or longitudinal central axis 2 equidistant, eccentrically arranged set screws 51 unlike the angle alignment unit 40 However, each in a radial threaded hole 43 in the 4 left flange section 24 of the housing 21 the vibrating device 20 held and radially on the connecting pin 31 of the chuck 30 are supported.
Der vorstehend beschriebene Aufbau ermöglicht es, die Funktionsmodule: Grundkörper 10, Schwingungseinrichtung 20 und Spannfutter 30 äußerst flexibel axial modular zu einer integral handhabbaren, stabilen Werkzeugaufnahme 1 zusammenzustellen.The construction described above makes it possible to use the functional modules: basic body 10 , Vibration device 20 and chucks 30 extremely flexible axial modular to an integrally manageable, stable tool holder 1 together.
In der in 1 bis 4 gezeigten ersten Ausführungsform sind einerseits der Grundkörper 10 und die Schwingungseinrichtung 20 und andererseits das Spannfutter 30 und die Schwingungseinrichtung 20 miteinander verschraubt. Ein Lösen der Verschraubung zwischen zwei der drei Funktionskomponenten, z. B. zwischen dem Grundkörper 10 und der Schwingungseinrichtung 20, führt daher zu einer Trennung der Werkzeugaufnahme 1 in eine einzelne Funktionskomponente, im genannten Beispiel den Grundkörper 10, und eine Einheit aus den beiden anderen Funktionskomponenten, im genannten Beispiel das Spannfutter 30 und die Schwingungseinrichtung 20, die nach wie vor miteinander verschraubt sind.In the in 1 to 4 shown first embodiment, on the one hand, the main body 10 and the vibrator 20 and on the other hand, the chuck 30 and the vibrator 20 screwed together. A loosening of the screw connection between two of the three functional components, eg. B. between the body 10 and the vibrator 20 , therefore leads to a separation of the tool holder 1 in a single functional component, in the example mentioned the main body 10 , and a unit of the other two functional components, in the example mentioned the chuck 30 and the vibrator 20 , which are still screwed together.
Des Weiteren sind sowohl der Grundkörper 10 als auch das Spannfutter 20 radial formschlüssig mit dem Gehäuse 21 der Schwingungseinrichtung 20 verbunden.Furthermore, both the basic body 10 as well as the chuck 20 radially positive fit with the housing 21 the vibrating device 20 connected.
Die in den Kraft- und Drehmomentübertragungsweg zwischen Grundkörper 10 und Spannfutter 30 geschaltete Schwingungseinrichtung 20, die erfindungsgemäß mit dem Grundkörper 10 und Spannfutter 30 dreh- und axialfest verbunden ist, hat die Funktion, entsprechend dem verwendeten Schwingungserzeuger 22 eine axiale und/oder rotatorische Schwingbewegung zu erzeugen, die während der Zerspanung des Werkstücks der durch den herkömmlichen Drehantrieb und den axialen Vorschub erzeugten Bewegung des Schneidwerkzeugs überlagert wird. Die durch die Schwingungseinrichtung 20 erzeugte axiale und/oder rotatorische Schwingbewegung wirkt also unmittelbar auf die gesamte Werkzeugaufnahme 1.The in the force and torque transmission path between body 10 and chucks 30 switched vibrator 20 according to the invention with the main body 10 and chucks 30 is rotationally and axially fixed, has the function, according to the vibration generator used 22 to generate an axial and / or rotational oscillatory movement, which is superimposed during the machining of the workpiece of the movement of the cutting tool generated by the conventional rotary drive and the axial feed. The through the vibration device 20 generated axial and / or rotational oscillatory motion thus acts directly on the entire tool holder 1 ,
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Die 5 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen axial modular aufgebauten Werkzeugaufnahme 101 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) drehangetriebenen Schneidwerkzeugs zur schwingungsunterstützten Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff.The 5 to 11 show a second embodiment of an axially modular tool holder according to the invention 101 for receiving a (not shown) rotationally driven cutting tool for the vibration-assisted machining of a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material.
Wie sich im Besonderen aus 7 und 8 ergibt, unterscheidet sich die Werkzeugaufnahme 101 gemäß der zweiten Ausführungsform von der Werkzeugaufnahme 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen in der Gestaltung der Schwingungseinrichtung 120 und Anordnung derselben zwischen Grundkörper 110 und Spannfutter 130. Des Weiteren ist das Spannfutter 130 in der zweiten Ausführungsform als ein kraftschlüssig spannendes Schrumpffutter ausgebildet, das das (nicht gezeigte) Schneidwerkzeug zentrisch spannt. Ein derartiges Schrumpffutter ist dem Fachmann an sich bekannt, so dass auf eine ausführlichere Beschreibung der Einzelheiten verzichtet werden kann. Im Folgenden werden mit Hilfe der 5 bis 11 daher in erster Linie die wesentlichen Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform beschrieben.How to look in particular 7 and 8th results, the tool holder is different 101 according to the second embodiment of the tool holder 1 according to the first embodiment substantially in the design of the vibrator 120 and arrangement of the same between the base body 110 and chucks 130 , Furthermore, the chuck 130 formed in the second embodiment as a frictionally engaging shrinkage chuck, which centrally clamps the cutting tool (not shown). Such a shrinkage chuck is known per se to those skilled in the art, so that a more detailed description of the details can be dispensed with. The following will be using the 5 to 11 Therefore, the main differences compared to the first embodiment described primarily.
In der zweiten Ausführungsform weist die Schwingungseinrichtung 120 ein axial zwischen dem Grundkörper 110 und dem Spannfutter 130 angeordnetes Gehäuse 121 auf, das, wie in 7 und 8 gezeigt, hülsenartig ausgebildet ist. Die 9a bis 9e zeigen das Gehäuse 121 in verschiedenen Schnitten und Ansichten.In the second embodiment, the vibrator 120 an axial between the main body 110 and the chuck 130 arranged housing 121 on that, as in 7 and 8th shown, sleeve-shaped. The 9a to 9e show the case 121 in different cuts and views.
Wie sich aus 6 und 7 ergibt, ist das Spannfutter 130 durch eine Vielzahl von äquidistant um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 herum verteilten, axial ausgerichteten Befestigungsschrauben 134 mit dem Grundkörper 110 verschraubt. Die Befestigungsschrauben 134 sind jeweils von einer Kopfschraube gebildet, die mit einem im Durchmesser vergrößerten Kopf 134b in einer axialen Stufenbohrung 133 in einem Flanschabschnitt 132 des Spannfutters 130 abgestützt und mit einem Gewindeschaft 134a in einer axialen Gewindebohrung 116 im Grundkörper 110 eingeschraubt ist und die eine axiale Durchgangsbohrung 125 in einer Gehäusewand des Gehäuses 121 der zwischen Grundkörper 110 und Spannfutter 130 angeordneten Schwingungseinrichtung 120 durchdringt. Ein Lösen der Verschraubung trennt die Werkzeugaufnahme 101 daher in deren drei Funktionskomponenten.As it turned out 6 and 7 results, is the chuck 130 by a plurality of equidistant about the rotational or longitudinal central axis 102 distributed around, axially aligned mounting screws 134 with the main body 110 screwed. The fixing screws 134 are each formed by a cap screw with an enlarged diameter head 134b in an axial stepped bore 133 in a flange section 132 of the chuck 130 supported and with a threaded shaft 134a in an axial threaded hole 116 in the main body 110 is screwed in and the one axial through hole 125 in a housing wall of the housing 121 the between body 110 and chucks 130 arranged vibrating device 120 penetrates. A release of the Screw connection separates the tool holder 101 therefore in its three functional components.
Das Gehäuse 121 der Schwingungseinrichtung 120 ist durch die Verschraubung des Spannfutters 130 mit dem Grundkörper 110 zwischen dem Grundkörper 110 und dem Spannfutter 120 eingeklemmt. Das Gehäuse 121 ist dabei in axialer Richtung an einer schwingungseinrichtungs- oder spannfutterseitigen Stirnseite eines im Durchmesser vergrößerten Flanschabschnitts 112 des Grundkörpers 110 bzw. an einer am Spannfutter 130 vorgesehenen Winkelausrichteinheit 140 abgestützt.The housing 121 the vibrating device 120 is by screwing the chuck 130 with the main body 110 between the main body 110 and the chuck 120 trapped. The housing 121 is in the axial direction of a schwingungseinrichtungs- or chuck side end face of an enlarged diameter flange portion 112 of the basic body 110 or at one on the chuck 130 provided angle alignment unit 140 supported.
Die schwingungseinrichtungs- oder spannfutterseitige Stirnseite des Flanschabschnitts 112 des Grundkörpers 110, die eine axialzentrische Aufnahmeöffnung 114 einfasst, ist von einer plan geschliffenen Ringfläche 112b gebildet, die in einer Radialebene der Werkzeugaufnahme 101 liegt. Die Ringfläche 112b ist mit eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Die Innenumfangsfläche 114a der radial innerhalb des Flanschabschnitts 112 im Grundkörper 110 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 114 ist vorzugsweise ebenfalls mit eng definierten Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Die Aufnahmeöffnung 114 dient zur Aufnahme eines später beschriebenen Luftverteilers 160.The vibrator or chuck side end of the flange portion 112 of the basic body 110 that has an axial-centered receiving opening 114 is surrounded by a flat ground ring surface 112b formed in a radial plane of the tool holder 101 lies. The ring surface 112b is manufactured with tightly defined shape and position tolerances. The inner peripheral surface 114a the radially inside of the flange portion 112 in the main body 110 trained receiving opening 114 is preferably also manufactured with tightly defined shape and position tolerances. The receiving opening 114 serves to accommodate an air distributor described later 160 ,
Das Gehäuse 121 der Schwingungseinrichtung 120 ist auf der dem Grundkörper 110 zugewandten Seite axial an der vorgenannten Ringfläche 112b abgestützt. Die stirnseitige Ringfläche des Gehäuses 121 ist daher wie die Ringfläche 112b mit engen Form- und Lagetoleranzen plan geschliffen.The housing 121 the vibrating device 120 is on the body 110 facing side axially on the aforementioned annular surface 112b supported. The frontal ring surface of the housing 121 is therefore like the ring surface 112b ground with tight tolerances on form and position.
Auf der dem Spannfutter 130 zugewandten Seite weist das Gehäuse 121 einen radial nach innen ragenden Flanschabschnitt 124 auf. In dem spannfutterseitigen Flanschabschnitt 124 des Gehäuses 121 ist eine axialzentrisch verlaufende Bohrung 126 ausgebildet, die einen Verbindungszapfen 131 des Spannfutters 130 mit einer definierten Spielpassung aufnimmt. Im Interesse einer radial formschlüssigen Verbindung des Spannfutters 130 mit der Schwingungseinrichtung 120 ist die Bohrung 126 im Flanschabschnitt 124 des Gehäuses 121 daher mit entsprechenden Form- und Lagetoleranzen gefertigt. Die die Bohrung 126 einfassende stirnseitige, radiale Ringfläche 124a des Flanschabschnitts 124 ist mit definierten Form- und Lagetoleranzen plan geschliffen.On the chuck 130 facing side, the housing 121 a radially inwardly projecting flange portion 124 on. In the chuck side flange portion 124 of the housing 121 is an axially concentric bore 126 formed, which is a connecting pin 131 of the chuck 130 with a defined clearance fits. In the interest of a radial positive connection of the chuck 130 with the vibration device 120 is the hole 126 in the flange section 124 of the housing 121 therefore manufactured with appropriate shape and position tolerances. The the bore 126 enclosing frontal, radial annular surface 124a of the flange portion 124 is ground flat with defined shape and position tolerances.
Die spannfutterseitig vorgesehene Winkelausrichteinheit 140 entspricht im Aufbau und in der Funktionsweise im Wesentlichen der Winkelausrichteinheit 40 der Werkzeugaufnahme 1 der ersten Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform umfasst die Winkelausrichteinheit 140 allerdings, wie aus 6 ersichtlich, sechs um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 herum äquidistant, exzentrisch angeordnete Druckscheiben 141-Stellschrauben 142-Anordnungen, die jeweils im Intervall zwischen zwei benachbarten der oben erwähnten Befestigungsschrauben 134 angeordnet sind. Über die Winkelausrichteinheit 140 lassen sich daher fertigungsbedingte Rundlauffehler zwischen der Schwingungseinrichtung 120 und dem Spannfutter 130 korrigieren.The chuck side provided Winkelausrichteinheit 140 In terms of design and function, this essentially corresponds to the angle alignment unit 40 the tool holder 1 the first embodiment. In contrast to the first embodiment, the angle alignment unit comprises 140 however, like out 6 seen, six about the rotational or longitudinal central axis 102 around equidistant, eccentrically arranged thrust washers 141 -Stellschrauben 142 Arrangements, each in the interval between two adjacent of the above-mentioned fixing screws 134 are arranged. About the angle alignment unit 140 can therefore production-related concentricity error between the vibrating device 120 and the chuck 130 correct.
Des Weiteren ist zur Korrektur fertigungsbedingter radialer Lagefehler zwischen der Schwingungseinrichtung 120 und dem Spannfutter 130 eine Lageausrichteinheit 150 vorgesehen. Die Lageausrichteinheit 150 weist ähnlich wie die Winkelausrichteinheit 140 eine Vielzahl von um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 äquidistant, exzentrisch angeordnete Stellschrauben 151 auf, die im Unterschied zur Winkelausrichteinheit 140 allerdings jeweils in einer radialen Gewindebohrung 128 in dem Flanschabschnitt 124 des Gehäuses 121 der Schwingungseinrichtung 120 gehalten und radial an dem Verbindungszapfen 131 des Spannfutters 130 abgestützt sind, der in der axialzentrischen Bohrung 126 des Gehäuses 121 der Schwingungseinrichtung 120 aufgenommen ist.Furthermore, to correct production-related radial positional error between the vibrating device 120 and the chuck 130 a position alignment unit 150 intended. The position alignment unit 150 similar to the angle alignment unit 140 a plurality of around the rotational or longitudinal central axis 102 equidistant, eccentrically arranged set screws 151 unlike the angle alignment unit 140 However, each in a radial threaded hole 128 in the flange portion 124 of the housing 121 the vibrating device 120 held and radially on the connecting pin 131 of the chuck 130 supported in the axial-centric bore 126 of the housing 121 the vibrating device 120 is included.
In der zweiten Ausführungsform ist der Schwingungserzeuger 122 von einem druckluftbetriebenen Turbinenvibrator gebildet, der im Unterschied zu dem Schwingungserzeuger 22 der ersten Ausführungsform ein zylindrisches Vibratorgehäuse 122a (vgl. 9a bis 9f) hat, das in radialer Richtung form- und kraftschlüssig (mit einem Presssitz) in dem hülsenartigen Gehäuse 121 der Schwingungseinrichtung 120 aufgenommen ist und zwar in der Weise, dass die Dreh- oder Längsmittelachse eines im Vibratorgehäuse rotierenden Rotors 122b koaxial mit oder parallel zu der Dreh- oder Längsmittelachse 102 der Werkzeugaufnahme 101 ausgerichtet ist. In axialer Richtung ist das Vibratorgehäuse 122b andererseits mit einem geringen axialen Spiel zwischen Grundkörper 110 und Spannfutter 130 angeordnet.In the second embodiment, the vibrator 122 formed by a compressed air driven turbine vibrator, in contrast to the vibrator 22 the first embodiment, a cylindrical vibrator housing 122a (see. 9a to 9f ) has, in the radial direction positive and non-positive (with a press fit) in the sleeve-like housing 121 the vibrating device 120 is received in such a way that the rotational or longitudinal central axis of a rotor rotating in the vibrator housing 122b coaxial with or parallel to the rotational or longitudinal central axis 102 the tool holder 101 is aligned. In the axial direction is the vibrator housing 122b on the other hand, with a slight axial play between the base body 110 and chucks 130 arranged.
Die 10a bis 10f zeigen Einzelheiten des Turbinenvibrators, der abgesehen von der zylindrischen Form des Vibratorgehäuses 122a im weiteren Aufbau und in der Funktion den bekannten Turbinenvibratoren entspricht, wie sie beispielsweise in den bereits erwähnten Druckschriften DE 8908751.8 U1 , DE 29922369 U1 und DE 20 2010 012 710 U1 angegeben sind, so dass auf eine weitere Beschreibung des Turbinenvibrators verzichtet werden kann. 8 zeigt dass axial hervorstehende Lagerzapfen 122c, 122d des Rotors 122b des Turbinenvibrators radial beweglich gehalten sind. Es hat sich gezeigt, dass eine Lagerung des Rotors 122b zumindest für die erfindungsgemäße Anwendung nicht zwingend erforderlich ist.The 10a to 10f show details of the turbine vibrator, apart from the cylindrical shape of the vibrator housing 122a in the further construction and in the function corresponds to the known turbine vibrators, as described for example in the already mentioned publications DE 8908751.8 U1 . DE 29922369 U1 and DE 20 2010 012 710 U1 are given, so that can be dispensed with a further description of the turbine vibrator. 8th shows that axially projecting journals 122c . 122d of the rotor 122b the turbine vibrator are held radially movable. It has been shown that a bearing of the rotor 122b at least for the application according to the invention is not mandatory.
Zur Druckluftversorgung des Turbinenvibrators ist in der zweiten Ausführungsform der oben erwähnte Luftverteiler 160 vorgesehen, der wie in 8 gezeigt in der axialzentrischen Aufnahmeöffnung 114 im Grundkörper 110 aufgenommen ist. Der Luftverteiler 160 ist in 11a und 11b im Detail gezeigt. Zur Befestigung und Positionierung des oben erwähnten Luftverteilers 160 in der Aufnahmeöffnung 114 ist eine Positioniereinheit 170 vorgesehen, die gemäß 8 eine Vielzahl von um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 äquidistant, exzentrisch angeordnete Stellschrauben 171, 172 umfasst, die jeweils in einer radialen Gewindebohrung 113 im Flanschabschnitt 112 des Grundkörpers 110 gehalten sind und radial gegen den Luftverteiler 160 drücken. Der in der Aufnahmeöffnung 114 im Grundkörper 110 aufgenommene Luftverteiler 160 ist über die Positioniereinheit 170 im Besonderen in seiner Drehlage um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 der Werkzeugaufnahme 101 sowie in seiner radialen Lage relativ zur Dreh- oder Längsmittelachse 102 der Werkzeugaufnahme 101 so positionierbar, dass eine von einem einen Druckluftversorgungskanal bildenden Durchgang 117 im Grundkörper 110 her in den Luftverteiler 160 einströmende Druckluft in ein Druckluftkanalsystem 180 eingespeist wird, das zu einem Lufteinlass 122e eines im Gehäuse 121 angeordneten Turbinenvibrators 122 führt. For compressed air supply of the turbine vibrator is in the second embodiment of the above-mentioned air distributor 160 provided, as in 8th shown in the axial-centric receiving opening 114 in the main body 110 is included. The air distributor 160 is in 11a and 11b shown in detail. For attachment and positioning of the above-mentioned air distributor 160 in the receiving opening 114 is a positioning unit 170 provided in accordance with 8th a plurality of around the rotational or longitudinal central axis 102 equidistant, eccentrically arranged set screws 171 . 172 includes, each in a radial threaded hole 113 in the flange section 112 of the basic body 110 are held and radially against the air manifold 160 to press. The one in the receiving opening 114 in the main body 110 recorded air distributor 160 is via the positioning unit 170 in particular in its rotational position about the rotational or longitudinal central axis 102 the tool holder 101 and in its radial position relative to the rotational or longitudinal central axis 102 the tool holder 101 positionable so that one of a passage forming a compressed air supply passage 117 in the main body 110 into the air distributor 160 inflowing compressed air into a compressed air duct system 180 is fed to an air intake 122e one in the housing 121 arranged turbine vibrator 122 leads.
Dieses Druckluftkanalsystem 180 umfasst, wie in 8 gezeigt, einen Kanal 181, der durch eine Stellschraube 172 der Positioniereinheit 170 führt, und weitere, nicht näher beschriebene Kanäle im Grundkörper 110 und im Gehäuse 121 der Schwingungseinrichtung 120. Die Stellschraube 172 greift zur Festlegung der Drehlage des Luftverteilers 160 um die Dreh- oder Längsmittelachse 102 der Werkzeugaufnahme 101 herum in eine am Außenumfang des zylindrischen Luftverteilers 160 ausgebildete Indexieraussparung 161 ein. Die weiteren Stellschrauben 171 der Positioniereinheit 170 stellen den Kontakt des Luftverteilers 160 mit der einen Stellschraube 172 zur Druckluftübergabe sicher.This compressed air duct system 180 includes, as in 8th shown a channel 181 by a set screw 172 the positioning unit 170 leads, and more, unspecified channels in the body 110 and in the case 121 the vibrating device 120 , The adjusting screw 172 grips the definition of the rotary position of the air distributor 160 around the rotational or longitudinal center axis 102 the tool holder 101 around in a on the outer circumference of the cylindrical air distributor 160 trained indexing recess 161 one. The other screws 171 the positioning unit 170 put the contact of the air distributor 160 with the one adjusting screw 172 safe for the transfer of compressed air.
Ein Luftauslass 122f des Turbinenvibrators 122 ist mit einem in 9e gezeigten Druckluftauslasskanal im Gehäuse 121 verbunden.An air outlet 122f of the turbine vibrator 122 is with an in 9e shown compressed air outlet channel in the housing 121 connected.
Dritte AusführungsformThird embodiment
Die 12 bis 14 zeigen eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen axial modular aufgebauten Werkzeugaufnahme 201 zur Aufnahme eines (nicht gezeigten) drehangetriebenen Schneidwerkzeugs zur schwingungsunterstützten Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff. Die Werkzeugaufnahme 201 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Werkzeugaufnahme 101 gemäß der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen nur dadurch, dass das Vibratorgehäuse 221 des Turbinenvibrators 222 der Schwingungseinrichtung 220 zwischen dem Grundkörper 210 und dem Spannfutter 230 axial fest, d. h. ohne ein axiales Spiel, angeordnet ist.The 12 to 14 show a third embodiment of an axially modular tool holder according to the invention 201 for receiving a (not shown) rotationally driven cutting tool for the vibration-assisted machining of a workpiece, in particular of a fiber-reinforced composite material. The tool holder 201 according to the third embodiment is different from the tool holder 101 according to the second embodiment substantially only in that the vibrator housing 221 of the turbine vibrator 222 the vibrating device 220 between the main body 210 and the chuck 230 axially fixed, that is, without an axial clearance is arranged.
In den 12 und 13 ist im Unterschied zur zweiten Ausführungsform des weiteren ein optional vorhandener, den Turbinenvibrator 222 überbrückender Bypass 282 gestrichelt gezeigt, der zu einem im Spannfutter 230 eingespannten (nicht gezeigten) Schneidwerkzeug führt. 12 und 13 zeigen im Besonderen, dass der Bypass 282 über einen axialen Durchbruch 262 im Luftverteiler 260 und einen Achseabschnitt des Rotors 222b des Turbinenvibrators 222 führt, der hierzu im einfachsten Fall eine axialzentrischen Durchgangsbohrung 222g haben kann. Über den Bypass 282 kann ein Teil der in den Luftverteiler 260 eingespeisten Druckluft am Turbinenvibrator 222 vorbei zu einem im Spannfutter 230 eingespannten (nicht gezeigten) Schneidwerkzeug geleitet werden.In the 12 and 13 in contrast to the second embodiment of the further an optional present, the turbine vibrator 222 bridging bypass 282 shown in dashed lines, the one in the chuck 230 clamped (not shown) cutting tool leads. 12 and 13 show in particular that the bypass 282 via an axial breakthrough 262 in the air distributor 260 and an axis portion of the rotor 222b of the turbine vibrator 222 leads, for this purpose in the simplest case, an axial-centric through-bore 222g may have. About the bypass 282 can be a part of the air distributor 260 fed compressed air at the turbine vibrator 222 over to one in the chuck 230 clamped (not shown) cutting tool are passed.
Selbstverständlich sind innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche Abweichungen von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen möglich.Of course, deviations from the embodiments described above are possible within the scope of the claims.
So kann alternativ zu den in den Figuren gezeigten einstückigen Ausbildung das Gehäuse der Schwingungseinrichtung axial zweigeteilt ausgebildet und in geeigneter Weise, z. B. durch Verschraubung, lösbar integral zusammengefügt sein. Diese zweiteilige Ausbildung kann eine leichtere Anordnung des Schwingungserzeugers im Gehäuse der Schwingungseinrichtung ermöglichen.Thus, as an alternative to the one-piece design shown in the figures, the housing of the vibrating device formed axially in two parts and in a suitable manner, for. B. by screwing, releasably integrally joined together. This two-part design can allow for easier placement of the vibrator in the housing of the vibrator.
Des Weiteren kann die Schwingungseinrichtung im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen den Grundkörper direkt über den Schwingungserzeuger, im Besonderen ein Schwingungserzeugergehäuse, dreh- und axialfest mit dem Spannfutter verbinden. In diesem kann die Kraft- und Drehmomentübertragung vom Grundkörper auf das Spannfutter also direkt über den Schwingungserzeuger, d. h. ein mit dem Schwingungserzeuger integrales Gehäuse, erfolgen. Ein zusätzliches, den Schwingungserzeuger aufnehmendes Gehäuse, wie das Gehäuse 21, 121 oder 221 der obigen Ausführungsformen wäre dann nicht notwendig.Furthermore, in contrast to the embodiments described above, the vibration device can connect the base body directly to the chuck, in particular a vibration generator housing, directly via the vibration generator, in particular a vibration generator housing. In this, the force and torque transmission from the main body to the chuck so directly on the vibrator, ie an integral with the vibrator housing done. An additional, the vibrator receiving housing, such as the housing 21 . 121 or 221 The above embodiments would not be necessary.
Abweichend von der zweiten und dritten Ausführungsform, in denen der Rotor des Schwingungserzeugers (Rollen- oder Turbinenvibratror) radial beweglich angeordnet ist, kann für den Rotor des Schwingungserzeugers eine Drehlagerung, z. B. Kugellagerung, vorgesehen sein, die die Lagerzapfen des Rotors drehbeweglich lagert.Notwithstanding the second and third embodiments in which the rotor of the vibrator (roller or Turbinenvibratror) is arranged radially movable, can be used for the rotor of the vibrator, a rotary bearing, for. B. ball bearing, be provided which rotatably supports the bearing pin of the rotor.
Der Schaft des Grundkörpers kann statt des oben erwähnten DIN-genormten HSK-Schafts beispielsweise als ein DIN-genormter SK-Schaft, Zylinderschaft, etc. ausgebildet sein. The shank of the main body can be designed, for example, as a DIN-standardized SK shank, cylindrical shank, etc., instead of the above-mentioned DIN-standardized HSK shank.
Des Weiteren kann das Spannfutter statt als Hydrodehnspannfutter beispielsweise als ein Schrumpffutter oder Klemmspannfutter ausgebildet sein.Furthermore, instead of being a hydraulic expansion chuck, the chuck can be designed, for example, as a shrink chuck or clamping chuck.
Die oben beschriebene Werkzeugaufnahme ist für ein drehangetriebenes Schneidwerkzeug ausgebildet, wobei die Längsmittelachse die Dreh- oder Längsmittelachse bildet. Sie kann alternativ dazu für ein stehendes Schneidwerkzeug eingesetzt werden.The tool holder described above is designed for a rotationally driven cutting tool, wherein the longitudinal central axis forms the rotational or longitudinal central axis. It can alternatively be used for a stationary cutting tool.
Schließlich wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsform beliebig, d. h. abweichend von den konkret beschriebenen und gezeigten Ausführungen, miteinander kombiniert werden können, soweit dies in konstruktiver und funktionaler Hinsicht realisierbar ist.Finally, it should be noted that the features of the embodiment described above are arbitrary, i. H. differing from the concretely described and shown embodiments, can be combined with each other, as far as this is constructive and functional feasible.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
-
11
-
Werkzeugaufnahmetool holder
-
22
-
Dreh- oder LängsmittelachseRotary or longitudinal center axis
-
1010
-
Grundkörperbody
-
1111
-
Schaftshaft
-
11a11a
-
Hohlraumcavity
-
1212
-
Flanschabschnittflange
-
12a12a
-
AußenumfangsflächeOuter circumferential surface
-
12b12b
-
Ringflächering surface
-
1313
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
1414
-
Aufnahmeöffnungreceiving opening
-
14a14a
-
InnenumfangsflächeInner circumferential surface
-
1515
-
Befestigungsschraubefixing screw
-
15a15a
-
Gewindeschaftthreaded shaft
-
15b15b
-
Schraubenkopfscrew head
-
1616
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
1717
-
Durchgangpassage
-
2020
-
Schwingungseinrichtungvibrator
-
2121
-
Gehäusecasing
-
2222
-
Schwingungserzeugervibrator
-
2323
-
Flanschabschnittflange
-
2424
-
Flanschabschnittflange
-
24a24a
-
Ringflächering surface
-
2525
-
Stufenbohrungstepped bore
-
25a25a
-
im Durchmesser größeren Bohrungsabschnittin diameter larger bore section
-
25b25b
-
Stufenflächestep surface
-
25c25c
-
im Durchmesser kleinerer Bohrungsabschnittin diameter smaller bore section
-
2626
-
Bohrungdrilling
-
2727
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
2828
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
2929
-
Stufenbohrungstepped bore
-
3030
-
Spannfutterchuck
-
3131
-
Verbindungszapfenconnecting pins
-
3232
-
Flanschabschnittflange
-
32a32a
-
Ringflächering surface
-
3333
-
Stufenbohrungstepped bore
-
3434
-
Befestigungsschraubefixing screw
-
34a34a
-
Gewindeschaftthreaded shaft
-
34b34b
-
Schraubenkopfscrew head
-
3535
-
Druckkammerpressure chamber
-
3636
-
Trennwandpartition wall
-
3737
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
3838
-
Längeneinstellschraubepresetting
-
3939
-
Kanalchannel
-
4040
-
WinkelausrichteinheitWinkelausrichteinheit
-
4141
-
Druckscheibethrust washer
-
4242
-
Stellschraubescrew
-
4343
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
5050
-
LageausrichteinheitLageausrichteinheit
-
5151
-
Stellschraubescrew
-
101101
-
Werkzeugaufnahmetool holder
-
102102
-
Dreh- oder LängsmittelachseRotary or longitudinal center axis
-
110110
-
Grundkörperbody
-
111111
-
Schaftshaft
-
111a111
-
Hohlraumcavity
-
112112
-
Flanschabschnittflange
-
112b112b
-
Ringflächering surface
-
113113
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
114114
-
Aufnahmeöffnungreceiving opening
-
114a114a
-
InnenumfangsflächeInner circumferential surface
-
116116
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
117117
-
Durchgangpassage
-
120120
-
Schwingungseinrichtungvibrator
-
121121
-
Gehäusecasing
-
121a121
-
DruckluftauslasskanalDruckluftauslasskanal
-
122122
-
Schwingungserzeugervibrator
-
122a122a
-
Vibratorgehäusevibrator housing
-
122b122b
-
Rotorrotor
-
122c122c
-
Lagerzapfenpivot
-
122d122d
-
Lagerzapfenpivot
-
122e122e
-
Lufteinlassair intake
-
122f122f
-
Luftauslassair outlet
-
124124
-
Flanschabschnittflange
-
124a124a
-
Ringflächering surface
-
125125
-
DurchgangsbohrungThrough Hole
-
128128
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
130130
-
Spannfutterchuck
-
131131
-
Verbindungszapfenconnecting pins
-
132132
-
Flanschabschnittflange
-
133133
-
Stufenbohrungstepped bore
-
134134
-
Befestigungsschraubefixing screw
-
134a134a
-
Gewindeschaftthreaded shaft
-
134b134b
-
Schraubenkopfscrew head
-
140140
-
WinkelausrichteinheitWinkelausrichteinheit
-
141141
-
Druckscheibethrust washer
-
142142
-
Stellschraubescrew
-
143143
-
Gewindebohrungthreaded hole
-
150150
-
LageausrichteinheitLageausrichteinheit
-
151151
-
Stellschraubescrew
-
160160
-
Luftverteilerair distributor
-
161161
-
IndexieraussparungIndexieraussparung
-
170170
-
Positioniereinheit 170 positioning 170
-
171171
-
Stellschraubenscrews
-
172172
-
Stellschraubescrew
-
180 180
-
DruckluftkanalsystemCompressed air duct system
-
181181
-
Kanalchannel
-
182182
-
Bypassbypass
-
201201
-
Werkzeugaufnahmetool holder
-
210210
-
Grundkörperbody
-
220220
-
Schwingungseinrichtungvibrator
-
221221
-
Gehäusecasing
-
222222
-
Schwingungserzeugervibrator
-
222a222a
-
Rotorrotor
-
222g222g
-
DurchgangsbohrungThrough Hole
-
230230
-
Spannfutterchuck
-
260260
-
Luftverteilerair distributor
-
262262
-
Durchbruchbreakthrough
-
282282
-
Bypassbypass
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
WO 2012/172014 A1 [0003] WO 2012/172014 A1 [0003]
-
DE 102010048638 A1 [0003] DE 102010048638 A1 [0003]
-
US 2006/0229004 A1 [0004] US 2006/0229004 A1 [0004]
-
EP 0489359 A1 [0005] EP 0489359 A1 [0005]
-
EP 0292651 A1 [0006] EP 0292651 A1 [0006]
-
US 6234728 B1 [0007] US 6234728 B1 [0007]
-
DE 19908073 A1 [0017, 0066] DE 19908073 A1 [0017, 0066]
-
DE 8908751 U1 [0017, 0066, 0086] DE 8908751 U1 [0017, 0066, 0086]
-
DE 29922369 U1 [0017, 0066, 0086] DE 29922369 U1 [0017, 0066, 0086]
-
DE 202010012710 U1 [0017, 0066, 0086] DE 202010012710 U1 [0017, 0066, 0086]
-
DE 10114672 A1 [0067] DE 10114672 A1 [0067]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
„Prozesskraftrichtungsangepasste Frässtrategien zur schädigungsarmen Bohrungsbearbeitung an faserverstärkten Kunststoffen” von Chris Becke, (Fakultät für Maschinenbau, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 07.12.2011) [0002] "Process Force Directional Milling Strategies for Low Damage Hole Machining on Fiber Reinforced Plastics" by Chris Becke, (Faculty of Mechanical Engineering, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 07.12.2011) [0002]
-
Seiten 133, 134 und 138 eines Produktkatalogs „GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 [0011] Pages 133, 134 and 138 of a Product Catalog "GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, 2012 Edition [0011]
-
Seite 135, 136, 137, 139 und 140 des eingangs erwähnten Produktkatalogs „GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 [0012] Page 135, 136, 137, 139 and 140 of the product catalog mentioned at the beginning "GM 300 Tool holders, clamping sets and accessories for transfer lines, machining and turning centers, 2012 edition [0012]
-
GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 [0031] GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, Edition 2012 [0031]
-
GM 300 Werkzeugaufnahmen, Spannsätze und Zubehör für Transferstraßen, Bearbeitungs- und Drehzentren, Ausgabe 2012 [0058] GM 300 Tool Chucks, Clamping Sets and Accessories for Transfer Lines, Machining and Turning Centers, Edition 2012 [0058]
