DE1938535A1

DE1938535A1 - Einstellbare Anordnung zur Daempfung von Vibrationen in Werkzeughaltegliedern

Info

Publication number: DE1938535A1
Application number: DE19691938535
Authority: DE
Inventors: Holmen Hans Christian
Original assignee: Sintef AS
Current assignee: Sintef AS
Priority date: 1968-07-29
Filing date: 1969-07-29
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB1263950A; NO118637B; US3598498A; FR2014766A1; DE1938535B2; SE339378B; DE1938535C3

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. "Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B-. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

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■Gl^shaugen, Trondheim, Norwegen

Einstellbare Anordnung zur Dämpfung von Vibrationen in V/erkzeue;haltegliedern

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Anordnung zur Dämpfung von in Yierkz eughalt egli edern, insbesondere Bohrstangen, von Werkzeugmaschinen auftretenden Vibrationen,' unter Verwendung' einer Dämpfungsmasse, die in einer in dem Werkzeughalteglied axial verlaufenden Bohrung angeordnet und mit dieser mittels wenigstens eines JPederelementes gekoppelt ist und die durch ein Däivipfungsfluidmittel einer Dämpfungswirkung ausgesetzt ist, wobei das Dämpf ungsfluidmi'tt-el zumindest zum Teil den Zwischenraum zwischen der Dämpfungsmasse und der Bohrung ausfüllt,

V/erden iuaterialien bearbeitet, wie z.B. auf einer Drehmaschine, so führt eine-Erhöhung der"-Drehzahl bei der jeweiligen Bearbeitung zu unerv; ünscht en "Vibrationen bzw. Schwingungen-, welche verhindern, daß der Bearbeitungsvorgang mit der an sich erwünschten Drehzahl abgeschlossen werden- kann, d.h. mit der Drehzahl, die ohne solche Schwingungen möglich wäre. Das !Problem ist von be- " sonderer Bedeutung, wenn das Bearbeitungswerkzeug auf Grund der .Form des Werkstückes auf überstehende, mehr oder weniger steife

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Arme angeordnet v/erden muß, wie an sogenannt en Bohrstangen, was zum Beispiel bei der Innenbearbeitung von Zylinderflachen der FaIl ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine .einstellbare Anordnung zur Vibrationsdäiapfung zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich sein soll,, die jeweils günstigsten Dämpfungsbedingungen in den verschiedenen praktischen Anwendungsfällen zu erzielen. Dabei sollen die Sicht parameter der' Dampfungsan-. ; Ordnung Jeweils so eingestellt■ v/erden- können_r_daß im Jeweiligen Pail der erv/ünschte und optimale V/ert erreicht v/ird.

Gelös.ü-vjird dxe vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsge:n^:!.ß dadurch, daß die Dämpfungsaasse und die Bohrung eine nahezu, konische-■ Grundform besitzen und dafi die Däffipxungsmasse in der Bohrung axial versc-hiebbsjc"- ist. Dadurch ist es u.a. möglich, den . Zwischenraum zwischen der Hasse und der Bohrung ünaern zu

Durch die Erfindung kann die Dämpfungskonstante innerhalb eines gewünschten Bereiches kontinuierlich eingestellt v;erdGD,,.indem . ■ ■ die Durchgangsquerschnittsfläche des Dämpfunesuediums in dem; . Zwischenraum zwischen der Masse und der Bohrung_ aes ',/erkzeughaltegliedes geändert wird, v;enn die i-iass'e in der konischen Bohrung in axialer Sichtung verschoben -v/ird. Der. durchgehende -E-instell- - bereich ist durch, die Abmessungen der Bohrung und der D^:iapfungomasse. bestxDjat. Im Unterschied dazu kann die Dämpfungskonstante auch relativ zu dem Bereich eingestellt v/erden, in welchem als Dämpfungsiaed-iuia z.B. Gase oder flüssigkeiten nit unterschied-^ liehen Viskositäten gewählt v/erden können.

Bei einer besonderen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist die Umlauferzeugende für die konische Grundformder Dämpfungsmasse und der Bohrung stuf enwei se geradlinig oder schwach v; eil en-^ förmig ausgebildet, und. zwar vorzugsweise mit einer V/ellenlänge,

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die gleich der Lunge der Dämpfungsmasse .ist» Wird eine Umlauferzeugende gewählt, die etwas von der genauen abgestumpten Kegelform der zusammenpassenden Oberflächen der·Dämpfungsmasse und der Bohrung abv.¹ eicht, so braucht kein gesonderter Mechanismus zur Einstellung der Federkonstante vorgesehen zu werden, da die Änderung der axialen Einstellung der Dämpfungsmasse bei einer •geeigneten Form der UmIauferzeugenden somit allein zu der ge-VJ unecht en Federkraft und Dämpfungskraft rühren kann, und zwar gleichzeitig innerhalb des interessierenden Einstellbereiches. ' In Abhängigkeit von der Art und von den Bereich der Anwendung des Werkzeu:.;halte.gliedes-(Bohrstange, Schleifspindel, etc.) üind dessen Form sowie die Bohrungsbeziehung, die Klemmgeometrie und die Werkzeugmasse so gewählt, da£ in dem Werkzeughalteglied zufolge von Abnutzungen oder Einstellungen auftretende Änderungen bei Betrachtung der Anordnung als ein Schwingsystem'-- die Masse des Systems nicht in demselben Ausmaß beeinflussen wie dessen Steifigkeit und umgekehrt.

Werden die Parameter (Federkonstante und Dämpfungskonstante) des Dämpfurigssystecis eingestellt, so ist es möglich, diese Parameter zur ""Erzielung der nicht linearen Beziehung zwischen üer gewünschten Dampfu'ngskonstante und Federkonstante in Abhängigkeit von der Axialverschiebung der Dämpfungsmasse zu kompensieren, und zwar z.B. dadurch, daß die Dämpfungskraft auf eine derartige Verschiebung progressiv eimr-firidlicher. reagiert, wenn die Däjflpfungsffiase aus ihrer einen Endlage in ihre andere Endlage bewegt ^

Dies kann, wie erwähnt, dadurch bewirkt werden, daß die Umlauferzeugende der Dämpfungsnasse stufenweise geradlinig ausgebildet wird oder im Unterschied dazu eine -Wellenform erhält. Vorzugsweise wird eine um einen Buniefc der Erzeugenden weitgehend symmetrische Form benutzt, so daß die Dämpfungskraft in der Schwerounl-iotjniit-je der Kasse ..'irkt, und Kar zur gleichen Zeit, zu dem der Anjrrif Jsyunkt der Dänpfungskraft unabhängig von" der axialen

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Einstellung der Dämpfungsmasse in der Schwerpunktsmitte der Masse konzentriert v/erden kann. Auf die hiermit zusammenhängenden Vorgänge wird weiter unten noch näher eingegangen werden.'

rieben der Einstellung der Dämpfungskonstante ist es bei gewissen Ausführungsformen gemäß der Erfindung von Vorteil, zumindest ein Federelement einstellbar zu lassen, so daß die Dämpfungskonstante und die Federkonstante zur Erzielung des für den jeweiligen Fall günstigsten Wertes getrennt voneinander eingestellt werden können.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwei Federelemente vorgesehen, deren Jedes durch ein Ringelement bzw. eine Scheibe aus Gummi oder einem entsprechenden plastischen Material gebildet ist. Jedes dieser federnden Elemente liegt neben einem Ende der Dämpfungsmasse in einer Ebene, die senkrecht zur Achse des Werkzeugspanngliedes verläuft. Die betreffenden Federelemente vermögen dabei, die Bohrung vorzugsweise mit hinreichend hohem Druck zu berühren und eine axiale Verschiebung der Masse in der Bohrung zu verhindern. Entsprechend dieser Ausführungsform realisierte Anordnungen sind .-sowohl in der praktischen Anwendung als auch in der Fertigung von Vorteil. Die Federelemente sind vorzugsweise so angeordnet, daß jedes an einem Ende der Dämpfungsmasse liegt. Dabei berührt zumindest jeweils eine Klemmscheibe ein Federelement, das derart zusammengedrückt werden kann, daß sich die Federkonstante erhöht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Federelement in Form eines Federstabes vorgesehen, der in einer Hülse aufgenommen ist, die in Bezug auf das Werkzeugspannglied in axialer Richtung verschiebbar ist. Der Federstab ist relativ zu der Hülse in axialer !Richtung verstellbar. Diese Anordnung gestattet eine unabhängige !Einstellung der axialen Lage der

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Dämpfungsmasse und des freien Endes des Federstabes vorzunehmen, d.h. der Dämpfungskonstante und der Pederkonstante. Die Federkonstante des"Systems ist durch die Länge des Federstabes zwischen den Einklemmst eil eil in der Bohrstange oder Hülse und in der Dämpfungsmasse sowie von der Querschnittsflache des Stabes und von dem verwendeten Material abhängig. Die Länge des Federstabes kann mit Hilfe der Hülse verändert werden, wenn die Dämpfungsmasse in einer nicht änderbaren axialen Lage festgehalten wird. Damit kann die Federkonstante kontinuierlich innerhalb eines gewünschten Bereiches eingestellt werden.

Im Falle einer Ausfuhrungsform, bei. der ein Ende des Federstabes in dem Werkzeughalteglied oder in der Hülse festgehalten wird, ist das andere Ende des Federstabes vorzugsweise mit der Dämpfungsmasse verbunden, und zwar mit einer frei schwenkbaren kugelförmigen Fassung, deren Mitte in der Schwerpunktsmitte der Dämpfungsraässe liegt. Die Ausgleichslage der Dämpf.ungsmasse wird in diesem Fall vorzugsweise durch/kleine weiehe Federn festgelegt, die so angeordnet sind, daß die Mittellinien der Dämpfungsmasse und des Werkzeughaltegliedes^zusammenfallen. - '- -

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert,

Fig, 1 zeigt eine .Teilschnittansiehteiner We-rfczeugspaiinhülse *. " mit einer Dämpfungseinrichtunggemäß einer Ausführungsform dör Erfindung. V ,"■ ^r

Fig. Z veranschaulicht in einem scheroatischen uncl vereinfach·? ten Schnittbild entsprechend Fig. 1 einige bedeutsame Bezieimngen in den Abmessungen hinsichtlich des Kinstellbereiches der 'Ein~ richtung.

Fig, 5 zeigt in einer, AxialschnittansiQht eine Einzelheit der Anordnung aa rechten Ende, der linrichtung: gemäß Fig* I. Fig. 4 zeigt eine weiter© Ausfuhruogsfbrm der in -jig., £ bereits in einer Ausfuhrungsform dargestellten Anordnung, - . 5 »©igt eine Sahnittansicht entiang^: der in lig:. 1 einge-Linie 0H5» ·

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Fig.-.> 6 zeigt in einer: Axialschnittansicht eine Einzelheit in dem in Fig. 1 mit; D bezeichneten Bereich. Fig. 7 zeigt schematisch unä vereinfacht e.in Ersatzschwingsystem .

Fig. 6 veranschaulicht die möglichen Auslenkungsformen der Umlauferzeugenden der Dänpfungcnasse.

Fig. 9 zeigt in einer Teilschnittansicht eine "bevorzugte Ausführungsform der Dämpfungsanordnung gemäß der Erfindung.

Einerder wichtigsten Gründe für das Entstehen von sich selbst erzeugenden Vibrationen liegt darin, daß die dem Bearbeitungs-Werkzeugsystem anhaftende Dämpfung zu kle,in ist. Diese Dämpfung kann verbessert werden, indem ein Dämpfungsteil in das System . eingeführt wird., Die Schwierigkeit dabei besteht jedoch darin, daß in vielen Fällen kein Element vorhanden ist,, an v/elchem das ' freie Ende des Dämpf ungs teil es in deia -^eveiligren System befestigt v/erden kann, wie in. Falle einer langen und dünnen Bohrspindel. Die betreffende Bohrspindel kann daher relativ leicht angeregt werden, um transversale Biegeschwingungen niedriger Frequenz auszuführen.

Eine bekannte Lösung dieses Problems besteht darin, ein Dämpfungsi gliedn±b einer zusätzlichen Masse zu befestigen, die in Bezug auf das zu dämpfende System verschoben v/erden kann. Um dieses Verfahren der Dämpfung näher zu erläuterri, sei zunächst auf Fig. 7 der Zeichnungen näher eingegangen. . ■ .

Eine zusätzliche Masse bzw. eine Dämpfungsmasse m2 ist hier in _; einem gesonderten Schwingsystem enthalten, das in Bezug auf die Werte m1 - k1 des Hauptsystems abgestimmt sein kann. Zum Zwecke der. Erläuterung sei angenommen,, daß die dem Hauptsystgm-inrie--: -wohnende Dämpfung beseitigt ist, da diese Dämpfung im Vergleich zu der Dämpfungskraft tZ des zusätzlichen Hassensystems vernaehlässigbar ist* . ."■ ■ ■ " ·/

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Durch genaue Wahl der Parameter, d.h. der Federkonstante k2 und der Dämpfungskonstante f2 relativ zu· dem Verhältnis zwischen den Mass.en m1 und m2 tritt zwischen den Massen m1 und m2 eine relative Bewegung auf. Diese Bewegung führt in dem Dämpfungsteil bzw. -glied eine Arbeit aus. Dabei wird in dem System -Energie verbi-aucht, was bedeutet, daß die Schwingungen oder Vibrationen gedämpft sind. _.

Die optimale Dämpfung des Systems wird bei denjenigen Werten der Parameter erzielt, die-zu maximalen Werten der Arbeit pro Zeiteinheit führen.

Durch eine Änderung der Ersatzmasse bzw. Fed, erkonstante der YJerkzeugspannhülse, wie z.B. durch ändern der effektiven Länge der Hülse, führt eine kontinuierliche oder plötzliche Änderung der Masse -des Werkzeugs, wie z.B. die Abnutzung einer Schleifscheibe oder der Austausch eines Werkzeugs, dazu, daß sich-die Werte der Parameter nil und k1 ändern. Aus Vorstehenden dürfte ersichtlich sein, daß die Erfindung eine derartige Änderung zuläßt, da die Einstellung der Parameter f2 und k2 zur Erzielung einer optimalen Dämpfungswirkung führt.

Bei den in Fig. 1 bis 6 dargestellten AusführUngsformen gemäi: der Erfindung ist eine Werkzeugspannnülse 1 dargestellt, die an ihrem linken Ende festgeklemmt ist. Die Werkaeugspannhülse weist ein Dämpfungsglied bzw. eine Dämpfungsmasse 2, eine'Bohrung 6 zur Aufnahme der Dämpfungsmasse, einen Federstab 4-, eine als Träger bzw. Traganordnung für den Federstab wirkende axial, verstellbare Hülse 5, ein zum Beispiel durch öl gebildetes Dämpfungsmedium 5 und ein verschließbares Loch y zur Messung der Federkonstante des Systems und zur Einführung des Dämpfungsmediums auf.

Diese Ausführungsform gemäß der Erfindung enthält ferner einen Hohlgewindestift 10 mit einer konkav gekrümmten Kugeloberfläche, • die an einem Ende die Dämpfungsmasse 2 in Bezug auf den Endteil ΛΛ

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des !"ederstabes auf zunehmen und auszuriclit en imstande, ist. ,, Ferner ist ein drehbarer Knopf 12 vorgesehen,: mit des.sen Hilfe ■;_..·■ der Federstab 4-.-in der Hülse 5 bewegbar ist. Daneben ist. ein . zweiter drehbarer Knopf 13 vorgesehen, mit dessen Hilfe die. Hülse 5 in äer Werlczeugspannhulse 1 bewegbar ist. Eine Anzahl von Hilfsfedern 14 hält die Dämpfungsmasse in ihrem Ausgleichszustand. Ferner wird die Dämpfungsmacs.e durch diese Federn während der Rotationsbewegungen geführt, ohne dabei in einem nennenswerten Ausmaß die Federkraft in der üauptfeder 4- zu ' . ■_■ stören. Die Hilfs- oder Führungsfedern 14 gemäß Fig. 5 und, 6. > können z.B. an die Stelle einer mittig angeordneten Feder treten..

- Die dargestellten Betätigungsknöpfe 12 und 13 können mit Skalen-· einteilungen zu versehen sein, mit deren Hilfe die axiale Lage der Dänufungsmasse in der Bohrung bzw. der Dämpfungskonstante und der überstehenden Länge des Federstabes bzw. der Federkonstante angezeigt wird.

Auf Grund der Tatsache, daß sich eine Volumenänderung ergibt, wenn der Federstab in die Bohrung mehr oder weniger weit hineingeführt wird, ist in dem Verschlußdeckel 15 (siehe Fig. 3) eine Ausnehmung 8 vorgesehen, in welcher ein Ausdehnungsbehälter 9 enthalten ist. Bei diesem Behälter 9 kann es sich z.B. um einen mit Luft gefüllten Behälter aus einem Kunststoff handeln. Dieser f Ausdehnungsbehälter kann entsprechend den Volumenänderungen zu-. sammengedrückt und auseinandergezogen v/erden. Die Volumenänderungen gehen unter anderem auf die Bewegungen der Hülse5 und der Feder 4 zurück. Eine von der in Fig. 3 dargestellten .Ausführungsform abweichende Ausführungsform des Ausdehnungsbehälters ist in Fig. Averdeutlicht. Gemäß Fig. 4 ist die Ausnehmung 8 durch einen Zylinder 28 ersetzt, in v/elchem ein Kolben 29 sich zv;ischen dem Dämpfungsmedium und der Atmosphäre -beiiride.tr. Die Verbindung zu der Atmosphäre erfolgt durch eine Schraube 27» die in ein Loch eingeschraubt ist»

Aus Fig. 2 geht hervor, <äaß die freie Länge L des federstabes einen Änderungsbereich vonü IA besitzt und daß zur Einstellung der Dämpfungskonstante ein Einsteilbereich von 4 L2 vorhanden ist. Diese Werte sind durch die Wahl der Abmessungen der Dämpfungsmasse und der Bohrung festgelegt.

Eine gemäß Fig. 8 modifizierte Umlauf erzeugende, die der durch die gestrichelte Linie <*■ bezeichneten Kurve, folgt, tritt in dem JFaIl auf, daß die Bohrung in der Werkzeugspannhülse nahezu die gleiche Form besitzt. Befindet sich die Dämpfungsmasse in der Hähe ihrer linken Endstellung und erfährt sie eine weitere Axialverschiebung, so führt dies zu einer erhöhten Empfindlichkeit auf Änderungen in der mittleren Abstandsbreite im Vergleich zu dem Fall, daß die Dämpfungsinas se sich in der Nähe ihrer rechten Endstellung befindet. Demgemäß tritt in dem Fall, daß die Umlauferzeugende der gestrichelten Linie ψ folgt, die gegenteilige Viirkung auf.

Folgt die UmIauferzeugende der stark ausgezogenen Linie β , so führt dies zu einer linearen Beziehung zwischen der Abstandsbreite und der Axialverschiebung. Die stufenweise geradlinig verlaufende Umlauferzeugende kann unter Erzielung der oben erläuterten' nicht linearen Wirkung zu einer Wellenform ausgeglättet werden. : „ -

Es dürfte ersichtlich sein, daß die oben erläuterte Ausführungsform gemäß der Erfindung auch dann zufriedenstellend arbeiten kann, wenn jegliche Einstellmöglichkeiten für die Federkonstante fehlen, d.h. dann, wenn die Hülse 5 nicht verschiebbar ist'. Diese Modifikation ist besonders von Bedeutung bei einer gemäß Fig. abgeänderten UmIauferzeugenden.

In den Fällen, in denen es besonders praktisch ist, können die Hülse 5 und die Feder 4- durch den ÜTerschlußdeckel 15 nach außen herausgeführt sein, so daß die Knöpfe Λ2 und 13 an den freien

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Enden der Werkzeugsρannhülse vorgesehen sind. Es dürfte ferner ersichtlich sein, daß die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 ferner mit einem Federstab versehen sein können, der an beiden Enden festgeklemmt ist. In einem derartigen Fall wird die Anordnung jedoch etwas komplizierter als bei der oben ixls Ausxührungsbeispiel dargestellten Anordnung. Im iiinblick auf die miteinander zusammenhängenden Kegelfornen der- Dämpfungsmasse und der Bohrung dürfte einzusehen sein, daß anstelle der oben erwähnten .wellenform auch andere Modifikationen bzw. Auslenkungen möglich sind. So kann z.B. der Grad der Konizität der Dämpfungsmasse und der Bohrung unterschiedlich gewählt sein.

Die derzeit bevorzugte Ausfuhrungsforni gemäß der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt. Wie bei der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Anordnung ist auch hier eine V/erkzougsnannhülse 21 vorgesehen, cie an ihrem linken Ende festgeklemmt werden kann. Dieses Spannwerkzeug v;eist eine Bohrung 20 zur Aufnahme des .Dämpfungsteiles bzw. der Dämpfungsmasse 22 auf. Die Bohrung und die Dämpfungsmasse besitzen gemäß dem Grundgedanken der Erfindung weitgehend konische Form. Die Dämpfungsmasse ist dabei in der Bohrung axial verstellbar, wie nachstehend noch näher ersichtlich v/erden wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Federelemente die Form von Gummischeiben 24- und 25; sie berühren jeweils eine Stirnfläche der Dämpfungsmasse 22, die mit gesonderten Endstücken 30 und 31 versehen sein kann, welche ggfs. eine zylindrische Form besitzen. Zum Zwecke des Festklemmens der Gummischeiben sind weitere Klemmscheiben 26 und 29 vorgesehen, die an einer Schraube bzv/. an einem Stab 26 und an einem dazu konzentrisch verlaufenden Hohlstab 27 befestigt sind. Diese Stäbe erstrecken sich nach s.ußen zu Betätigungsknöpfen ^2 und 33 hin. Auf diese Weise ist eine unabhängige Einstellung der Federkonstante und der Dämp., fungskonstante in entsprechender weise möglich, wie es in Verbindung mit Fig. 1 bis 6 erläutert worden ist.

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Die Dämpfungskgnstante wird durch axiale Verschiebung der Dämpfungsmasse 22 in de^ Bohrung 20 so eingestellt, dal- der mit. dem Dumpfun^smeuiuni ausgefüllte 'Zwischenraum 23 geändert ■ wird. Dies erfolgt mit Hilfe des Knopfes $3, der an einen äußeren Endteil der Werkzeugspannhülse 21 aufgeschraubt ist und der über ein Zapfenteil 36 niit dem Hohlstab bzw. mit der "llohlstange 2? verbunden ist. Die iederl-ioncu-uije /ird durch stärkeres oder schwächeres Zusammendürcken der Gummi scheiben 24- und 25 zwischen den Stirnflächen der Dämpfungsmasse und den entsprechenden Klemmscheiben 29 und 28 eingestellt. Dies erfolgt von Hand durch Drehung der Stäbe bzw. Stangen 26 und 27. Der Knopf int dabei mit dem Zapfenteil 36 schraubbar verbunden.

Die Bohrung 20 besitzt vorzugsweise einen zylindrischen Teil J4- und einen zylindrischen feil 35» und zwar im Bereich der ,jeweiligen Gummischeibe 2^LV bzw. 25· Auf diese V/eise beeinflußt die axiale Verschiebung der Dämpfungsmasse nicht gleichzeitig . die Federkonstante. Der zylindrische Teil 35 am linken Ende ist in einem besonderen Endteil 21a vorgesehen, das in den übrigen Teil der Werkzeugspannhülse eingeschraubt; ist und das unter anderem dazu dient, die Werkzeugspannhülse zu tragen.

Als Ausdehnungeinrichtung ist bei dieser Ausführungsform eine Anzahl von scheibenförmigen Elementen 38 aus Porengummi vorgesehen. Diese scheibenförmigen Elemente ~/c sind in einem tresonderten Hohlraum 57 in der Werkzeufjspannhüise konzentrisch zur Bohrung 20 und- zu den Stangen 26 und Z" angeordnet.

Die Stangen bzw. Stäbe 26 und 27 sind hauptsächlich deshalb vorgesehen, um die gewünschte axiale Einstellung der Dämpfungsiaasse 22 und das Zusammendrücken der Guixnischeiben 24 und 25 zu bewirken. Die Stangen bzw. Stäbe stellen für sich nicht irgendein Teil der Feaerelemente dar, v.-elche die Federkonstante festlegen. Ferner sind die betreffenden Stangen nicht deshalb allein erforderlich, um möglichen axialen

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Kräften in der Dämpfungsmasse widerstehen zu können, da die Gummischeiben vorzugsweise an der Bohrung 22 mit einem hinreichend hohen Druck anliegen, um die Dämpfungsmasse an der Ausführung einer axialen Gleitbewegung in der Bohrung zu hindern,

Die oben erwähnte Maßnahme bringt unter anderem den Vorteil mit sich, daß die Klemmscheiben und ggfs. die Dämpfungsmasse konische Oberflächen besitzen, die an der jeweils benachbarten Guinmischeibe anliegen, so daß eine axiale Verschiebung der jeweiligen Klemmscheibe zu der Gummischeibe hin eine gewisse radiale Ausdehnungsbewegung der jeweiligen Gummischeibe hervorruft.

In den oben betrachteten Zeichnungen sind die Art und die Befestigung des jeweiligen Werkzeugs nicht näher dargestellt, da die Erfindung eine universelle Lösung der Dämpfung von Transversalschwingungen in langen und dünnen Spannhülsen aufzeigt, die an einem Ende festgeklemmt werden. Damit kann das Dämpfungssystem sowohl bei Bohrspindeln als auch bei Schleifspindeln angewandt werden.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.!Einstellbare Anordnung, zur Dämpfung von in Werkzeughalte- *—'gliedern, insbesondere Bohrstangen, von Werkzeugmaschinen auftretenden Vibrationen, unter Verwendung einer Dämpfungsmasse, die in einer in dem Werkzeughalteglied axial verlaufenden Bohrung angeordnet und mit dieser mittels wenigstens eines Federelementes gekoppelt ist und die durch ein Dämpfungsfluidmittel einer Dämpfungsv;irkung ausgesetzt ist, wobei das Dämpfungsfluidmittel zumindest zum Teil den Zwischenraum zwischen der Dämpfungsmasse und der Bohrung ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (2) und die Bohrung (6) eine nahezu konische Grundform besitzen und daß die Dämpfungsmasse (2) in der Bohrung (6) axial verschiebbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlauferzeugende für die konische Grundform der Dämpfungsmasse (2) und der Bohrung (6) stufenweise abgesetzt geradlinig ist oder eine schwache Wellenform besitzt, deren Wellenlänge vorzugsweise gleich der Länge der Dämpfungsmasse (2) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der vorgesehenen Federelemente (4) einstellbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen Federstab (4) gebildetes Federelement (4) in einer Hülse (5) angeordnet ist, die in Bezug auf das Werkzeughaltaglied (1) in axialer Richtung verstellbar ist, und daß der Federstab (4) in Bezug auf die Hülse (5) in axialer Richtung verstellbar ist.

5- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei Federelemente (24,25) vorgesehen sind,

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deren jedes durch ein ringförmiges Teil bzw. durch eine Scheibe (24,25) aus Gummi oder einem entsprechenden elastischen Material gebildet ist, und daß die Federelemente (24,25) jeweils an den Enden der Dämpfungsmasse (22) in Ebenen liegen, die senkrecht zur Achse des tferkzeughaltegliedes (21) verlaufen und die Bohrung (20) vorzugsweise mit einem derart starken Druck berühren, daß die Dämpfungsmässe (22) an einer axialen Gleitbewegung in der Bohrung (20) gehindert ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5_} dadurch gekennzeichnet, daß

P die Federelemente (24,25) derart angeordnet sind, daß sie an einem Ende der Dämpfungsmasse (22) anliegen, und daß zumindest eine Klemmscheibe (28,29) das jeweilige Federelement (24,25) berührt und derart zusammenzudrücken erlaubt, daß sich eine erhöhte i'ederkonstante ergibt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinmscheiben (28,29) eine kegelförmige Berührungsfläche besitzen, die an dem jeweils benachbarten Federelenent (24,25) anliegt, daß eine axiale Verschiebung der Klemmscheiben (28, 29) zu den entsprechenden Federelementen (24,25) hin zu deren radialer Ausdehung führt. ·

S. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7_} dadurch gekennzeichnet, daß eine Durchgangsschraube (27) vorgesehen ist, durch die die gegen die Federelemente (24,25) an beiden Enden der Dämpfungsmasse (22) v/irkende Druckkraft der KLeEuascheiben (2£,29) einstellbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch δ, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsschraube (27) eine Hohlschraube ist, die eine Kühlflüssigkeit oder Luft durch ihren Hohlraum hlncLurehzufuhren erlaubt.

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10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4- und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (20) einen zylindrisehen Teil (3¹I-, 35) zur Aufnahme der Pederelemente (24,25) aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei Festklemmung des Federstabes (4) an einem Ende in dem Werkzeughalteglied (1) oder in der Hülse (5) die Dämpfungs- · masse (2) 'in ihrer Schwerpunktsmitte um zumindest eine Achse schwenkbar gelagert ist, die senkrecht zu dem Federstab (A-) verläuft, und daß an dem Ende des Federstabes (4) eine kugelförmige Lagerung (11) vorhanden ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (2) auf ihrer nahezu konischen Außenfläche mit Hilfsfedern (14) versehen ist, die die Bohrung (6) zu berühren und die Bewegungen der darin befindlichen Dämpfungsiaasse (2) zu führen vermögen.

13· Anordnung nach einem der Ansprüche 5, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Federstab (4) und die Hülse (5) konzentrisch in 'dem Werkzeughalteglied (1) angeordnet Bind, daß ein Ende des Federstabes (A) und der Hülse .(5) vorzugsweise, neben dem rückwärtigen Ende des Werkzeughaltegliedes (1) alt Betätigungsknöpfen (12,13) versehen ist, die mit Skaleneinteilungen zur Anzeige der axialen Lage der Dämpfungs· masse (2) in der Bohrung (6) bzw. der Dämpfungskonstante und der freien Länge des Federstabes (4) bzw. der Federkonstante versehen sind.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13« dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Bohrung (6) automatisch einstellbar ist, insbesondere mittels eines Dehnungsbeliälttrs (9;27,28,29).

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15· Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gelcennzeichnet, daß das Volumen der Bohrung (6) mit Hilfe von wenigstens einem Porengummielement (36) automatisch einstellbar ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in „der die Bohrung (6) in dem Werkzeughalteglied (1) umgebenden Wand eine verschließbare öffnung (7) enthalten ist, die zur Einführung eines Fühlteiles einer Heßanordnung zur Messung der Ablenkung der Dämpfungsmasse (2) unter dem Einfluß der Erdschwerkraft und damit der Federkonstante und zur Einführung eines Dämpfungsfluidmittels dient.

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