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Einleitung
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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter mit einer als Schrumpffutter ausgebildeten Aufnahme in Form einer Hülse für einen Schaft eines Rotationswerkzeugs, welche eine Werkzeugaufnahmeöffnung mit einer zur Drehachse des Werkzeughalters konzentrischen Passfläche aufweist, an der der Schaft eines eingesetzten Rotationswerkzeuges in Presssitz festsetzbar ist.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass bei Spannfuttern dies zunächst erwärmt wird, bevor der Schaft eines zylindrischen Rotationswerkzeugs eingesetzt wird. Nach Erkalten des Spannfutters ergibt sich dann ein fester Presssitz am Schaft des zylindrischen Rotationswerkzeugs. Entsprechend wird, um das Rotationswerkzeug zu wechseln, der Schaft wieder erwärmt, sodass aufgrund der Ausdehnung ein Lösen des Rotationswerkzeugs aus der Aufnahme möglich wird.
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Zum Einsatz der Rotationswerkzeuge, wie Fräser, Bohrer, Reibahlen oder ähnliche Werkzeuge, werden im µ-Bereich genau geschliffene Bohrungen mit Hilfe von induktiver Erwärmung des Futterhalses erwärmt. Es entsteht eine Aufweitung, sodass die Bearbeitungswerkzeuge leicht eingefügt werden können. Nach Abkühlung des Spannfutters haben diese dann einen festen Sitz, welcher in vielen Fällen eine ausreichende Werkzeugspannung auszeichnet.
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Bedingt durch immer bessere und nach neuesten Gesichtspunkten gefertigte Fräswerkzeuge, die einen starken Drallwinkel und allerbeste Zerspanungseigenschaften haben, reicht die an sich für Normalwerkzeuge ausreichende Klemmkraft bei Spannfuttern, die erstklassig gefertigt wurden, nicht aus. So kann es während des Bearbeitungsprozesses zu axialen Verschiebungen kommen. Aufgrund dieses Werkzeugverhaltens ist in den meisten Fällen ein Crash die Folge.
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Zur Überwindung des beschriebenen Problems sind aus dem Stand der Technik gemäß der
DE 20 2018 105 149 und gemäß
DE 10 2008 045 233 Werkzeughalter bekannt, die mit einem Schrumpffutter ausgestattet sind, welches mit einer mechanischen Verriegelung zusammenwirkt. Die Verriegelung soll, wie beschrieben, diese negativen Auswirkungen umgehen bzw. einschränken.
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Einen solchen Weg zu beschreiten, um insbesondere hinreichende Festigkeit im Schrumpffutter zu erzeugen, weist dahingehend Nachteile auf, dass einerseits die Bereitstellung einer solchen mechanischen Verriegelung mit hohen Fertigungskosten verbunden ist, jedoch andererseits vor allem diese von den Benutzern nicht gewünscht wird, weil zusätzliche Montagevorgänge mit der Verriegelung verbunden sind.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter mit einer als Schrumpffutter ausgebildeten Aufnahme dahingehend weiterzubilden, dass einerseits in ihrer Funktionsweise verbessert und genauso wirtschaftlich zu erstellen ist, wie ein herkömmliches Schrumpffutter, welches genau die vorteilhaften Eigenschaften aufweist, wie diese bei Hochleistungsfräswerkzeugen mit eingeschrumpften Rotationswerkzeugen gefordert werden.
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Lösung
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schrumpffutter, das durch Drehfräsen und Härten fertiggestellt wird, wird die in Frage kommende Passfläche geschliffen, wobei lediglich eine Wandfläche der Werkzeugaufnahmeöffnung des entstandenen Werkzeugs, sei es für einen Fräser oder andere Rotationswerkzeuge, durch Innenrundschleifen bearbeitet wird. Bei diesem Arbeitsgang wird vorzugsweise Form und Lage in den zur Hälfte gefertigten erstellten Futterrohling gebracht, jedoch nur von beispielsweise 0,03 mm bis 0,04 mm vor dem eigentlichen zu fertigenden Endmaß. Die restlichen 0,03 mm bis 0,04 mm können insbesondere durch Kreuzschleifen erzeugt werden. Hierbei bekommt die Wandfläche der Werkzeugaufnahmeöffnung in vorteilhafter Weise die typische Oberflächenstruktur einer kreuzgeschliffenen Bohrung.
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Die so erstellte Oberfläche mit einer Kreuzschleifstruktur ergibt ein Netz von Schleifspuren, die eine Art Berg-und-Tal-Struktur aufweisen. Dabei sind die Bergspitzen als Vielpunkt-Passflächen anzusehen. Das heißt, die gesamte Oberfläche einer durch Kreuzschleifen bearbeitete Werkzeugaufnahmeöffnung stellt eine Vielpunkt-Passfläche bereit, die den Rutsch-Slip-Effekt eliminiert. Durch die spezielle Kreuzschleifstruktur wird eine Art „Verkrallung“ auf einem glatt geschliffenen Schaft des Rotationwerkzeugs nach dem Einschrumpfen erzeugt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeughalter ergibt sich durch die Ausgestaltung der Oberfläche ein verbessertes Dreh- bzw. Haltemoment mit einer weitaus größeren Spannleistung als bei herkömmlich bekannten Schrumpffuttern. Die Schleifwinkel sind dem Schrumpffutterbohrungsdurchmesser angepasst und können je nach Bohrungsdurchmesser verschiedene Schleifwinkel in der Spannbohrung aufweisen.
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Gemäß der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, dass die die konzentrische Passfläche des Presssitzes umfassende Wandfläche der Werkzeugaufnahmeöffnung durch Innenrundschleifen mit einer Oberflächenstruktur vorgesehen ist, die eine Vielpunktanlage für den angesetzten Schaft des Rotationswerkzeuges im geschrumpften Zustand der Hülse bildet. Aufgrund dieser Ausbildung wird insbesondere erreicht, dass der vollzogene Presssitz die erfindungsgemäße Verkrallung an der Schaftoberfläche vollzieht, die insbesondere hier eine hohe Drehmomentkraft auf das Rotationswerkzeug überträgt.
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In Weiterbildung erstreckt sich die Oberflächenstruktur über die konzentrische Passfläche. Die geschliffene Oberflächenstruktur ist vom Querschnittsprofil wellenförmig ausgebildet, wobei die geschliffene Oberflächenstruktur vom Querschnittsprofil auch zackenförmig ausgebildet sein kann.
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Die eingeschliffene Oberflächenstruktur kann insbesondere durch Kreuzschleifen erzeugt sein, sodass sich eine Oberflächenstruktur ergibt, die sich netzartig über die konzentrische Passfläche des Presssitzes erstreckt.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die geschliffenen Oberflächenstrukturen verschiedene Schleifwinkel auf, sodass hier die sogenannte netzartige Oberflächenstruktur an die entsprechenden Durchmesser der Bohrungen anpassbar ist.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine teilweise geschnittene Darstellung des Werkzeughalters mit einem Rotationswerkzeug in Form eines Bohrers;
- 2: eine perspektivische Darstellung in explosionsartiger Ausführung gemäß der 1 des Werkzeughalters mit Rotationswerkzeug;
- 3: eine teilweise geschnittene Darstellung der jeweiligen Oberflächenstruktur als Wellenstruktur und als Zackenstruktur;
- 4: eine Einzeldarstellung der netzartigen Oberflächenstruktur in einer ersten Ausführung;
- 5: eine weitere Einzeldarstellung der netzartigen Oberflächenstruktur in einer zweiten Ausführung und
- 6: eine weitere Einzeldarstellung der netzartigen Oberflächenstruktur in einer dritten Ausführung.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 ersichtlich ist, zeigen beide Figuren einen Werkzeughalter 1 mit einer als Spannfutter ausgebildeten Aufnahme 2 in Form einer Hülse 3 für einen Schaft 4 eines Rotationswerkzeugs 5, wie dies als Bohrer dargestellt ist. Die Hülse 3 weist eine Werkzeugaufnahmeöffnung 6 mit einer zu einer Drehachse 9 des Werkzeughalters 1 konzentrischen Passfläche 7 auf. Dies ist insbesondere schön in der 2 zu erkennen, wobei an der Passfläche 7 der Schaft 4 des eingesetzten Rotationswerkzeugs 5 in einem Presssitz festsetzbar ist, wie dies insbesondere in den geschnittenen Ansichten der Figuren dargestellt ist.
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Erfindungsgemäß ist dabei die konzentrische Passfläche 7 des Presssitzes und hier die umfassende Wandfläche der Werkzeugaufnahmeöffnung 6 durch Innenrundschleifen mit einer Oberflächenstruktur 8 versehen. Diese bildet in vorteilhafter Weise eine Vielpunktanlage, dargestellt in der 3, für den eingesetzten Schaft 4 des Rotationswerkzeugs 5 im geschrumpften Zustand der Hülse 3. Wie nun zu verstehen ist, wird durch diese vorgenommene Oberflächenstruktur 8 ein Rutsch-Slip-Effekt eliminiert. Durch die Oberflächenstruktur 8 wird mithin gewissermaßen eine „Verkrallung“ an dem glatt geschliffenen Schaft 4 erzielt.
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Hierbei erstreckt sich die Oberflächenstruktur 8 wie dargestellt über die konzentrische Passfläche 7. Wie insbesondere aus der 3 in der geschnittenen Teilansicht ersichtlich, ist die eingeschliffene Oberflächenstruktur 8 vom Querschnittsprofil wellenförmig ausgebildet, und zwar ist dies in der oberen Darstellung gezeigt, wobei in der unteren Darstellung der 3 die eingeschliffene Oberflächenstruktur 8 vom Querschnittsprofil her zackenförmig oder rechteckförmig ausgeführt ist.
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Hierbei wird die eingeschliffene Oberflächenstruktur 8 durch Kreuzschleifen erzeugt, wobei insbesondere in den 4, 5 und 6 die Struktur erkennbar ist, die sich hier netzartig über die konzentrische Passfläche 7 des Presssitzes erstreckt. Wie aus der Zusammenschau der 4, 5 und 6 ersichtlich, kann hierbei die netzartige Oberflächenstruktur 8 derart unterschiedlich ausgestaltet sein, dass die eingeschliffene Oberflächenstruktur 8 verschiedene Schleifwinkel aufweist, sodass hier in dem Netz unterschiedlich stumpfe Winkel und spitze Winkel auftreten können. Entsprechend des Schleifwinkels ist somit die Oberflächenstruktur 8 entsprechend dem Durchmesser der Werkzeugaufnahmeöffnung 6 anpassbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeughalter
- 2
- Aufnahme
- 3
- Hülse
- 4
- Schaft
- 5
- Rotationswerkzeug
- 6
- Werkzeugaufnahmeöffnung
- 7
- Passfläche
- 8
- Oberflächenstruktur
- 9
- Drehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202018105149 [0005]
- DE 102008045233 [0005]
