DE1938535C3 - Stabformiger Werkzeughalter - Google Patents

Description

masse und der Bohrung ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse (2; 22) in der Bohrung (6; 20) axial verschiebbar ist.

teilweise von einem Dämpfungsfluid umgeben ist, io sert werden, indem ein Dämpfungsteil in das System das den Zwischenraum zwischen der Dämpfungs- eingeführt wird. Die Schwierigkeit dabei besteht jedoch darin, daß in vielen Fällen kein Element vorhanden ist, an welchem das freie Ende des Dämpfungsteiles in dem jeweiligen System befestigt werden kann, 15 wie im 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

Die Erfindung betrifft einen stabförmige!! Werk- 20 darin, ein Dämpfungsglied mit einer zusätzlichen zeughalter wie Bohrstange od. dgl., mit einer eine na- Masse zu befestigen, die in bezug auf das zu dämphezu konische Grundform aufweisenden Dämpfungs- fende System verschoben werden kann. Um dieses masse, die in einer axial verlaufenden, ebenfalls eine Verfahren der Dämpfung näher zu erläutern, sei zunahezu konische Grundform aufweisenden Bohrung nächst auf Fig. 7 der Zeichnungen näher eingegandurch wenigstens ein Federelement gehalten und we- 25 gen.

nigstens teilweise von einem Dämpfungsfluid umge- Eine zusätzliche Masse bzw. eine Dämpfungsmasse

ben ist, das den Zwischenraum zwischen der Dämp- ml ist hier in einem gesonderten Schwingsystem entfungsmasse und der Bohrung ausfüllt. halten, das in bezug auf die Werte des Hauptsystems

Bei einem nach der US-PS 3230833 bekannten (/«1, kl) abgestimmt sein kann. Zum Zwecke der ErWerkzeughalter dieser Art ist die Dämpfung des zu 30 läuierungsei angenommen, daß die dem Hauptsystem haltenden Werkzeugs nicht einstellbar. Dies gilt auch innewohnende Dämpfung beseitigt ist, da diese

Dämpfung im Vergleich zu der Dämpfungskonstante /2 des zusätzlichen Massensystems vernachlässigbar ist.

Durch genaue Wahl der Parameter, d. h. der Federkonstante kl und der Dämpfungskonstante /2 relativ zu dem Verhältnis zwischen den Massen m\ und /«2 tritt zwischen den Massen ml und /?i2 eine relative Bewegung auf. Diese Bewegung führt in dem Dämp-

für einen ähnlichen Werkzeughalter nach der US-PS 2591115.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Gattung anzugeben, bei dem die jeweils günstigste Dämpfung des zu haltenden Werkzeugs einzustellen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Werkzeughalter dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmasse in der Bohrung axial verschiebbar ist.

Durch axiales Verschieben kann die wirksame Schicht des Dämpfungsfluids in ihrer Stärke verändert und damit die Dämpfung des zu haltenden Werkzeugs in einfacher Weise eingestellt werden.

fungstei! bzw. -glied eine Arbeit aus. Dabei wird in dem System Energie verbraucht, was bedeutet, daß die Schwingungen oder Vibrationen gedämpft sind. Die optimale Dämpfung des Systems wird bei denjenigen Werten der Parameter erzielt, die zu maxima-

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung in -15 len Werten der Arbeit pro Zeiteinheit führen.

einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Teilschnittansicht einer Werkzeugspannhülse bzw. eines Werkzeughalters mit einer Dämpfungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 veranschaulicht in einem schematischen und vereinfachten Schnittbild entsprechend Fig. 1 einige bedeutsame Beziehungen in den Abmessungen hinsichtlich des Einstellbereiches der Einrichtung;

Fig. 3 zeigt in einer Axialschnittansicht eine Einzelheit der Anordnung am rechten Ende der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine wei'ere Ausführungsform der in

Durch eine Änderung der Ersatzmasse bzw. Federkonstante der Werkzeugspannhülse, 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 ml und kl ändern. Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß eine derartige Änderung zuzulassen ist, da die Einstellung

der Parameter/2 und kl zur Erzielung einer optimalen Dämpfungswirkung führt.

Bei den in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen ist eine Werkzeugspannhülse bzw. ein stabförmiger Werkzeughalter in Form einer Bohrstange 1

Fig. 3 bereits in einer Ausführungsform dargestellten w> dargestellt, die an ihrem linken Ende festgeklemmt Anordnung; ist. Die Werkzeugspannhulse 1 weist ein Dämpfungs-

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht entlang der in Fig. 1 glied bzw. eine Dämpfungsmasse 2, eine Bohrung 6 eingetragenen Linie C-C; zur Auf nähme der Dämpfungsmasse, einen Federstab

Fig, 6 zeigt in einer Axialschnittansicht eine Ein- bzw. ein Federelement 4, eine als Träger bzw. Tragzelheit in dem in Fig. 1 mit D bezeichneten Bereich; 65 anordnung für den Federstab wirkende axial verstellbare Hülse 5, ein zum Beispiel durch öl gebildetes Dämpfungsmedium bzw. -fluid 3 und ein verschließbares Loch 7 zur Messung der Federkonstante des Sy-

Fig. 7 zeigt schematisch und vereinfacht ein Ersatzschwingsystem ;

Fig. 8 veranschaulicht die möglichen Auslen-

stems und zur Einführung des Dämpfungsmediums auf.

Diese Ausführungsform enthält ferner einen Hohlgewindestift 10 mit einer konkav gekrümmten Kugeloberfläche, die an einem Ende die Dämpfungsmasse 2 in bezug auf den Endteil 11 des Federstabes aufzunehmen und auszurichten imstande ist Ferner ist ein drehbarer Knopf 12 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Federstab 4 in der Hülse 5 bewegbar ist Daneben ist fun zweiter drehbarer Knopf 13 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Hülse 5 in der Werkzeugspannhülse 1 bewegbar ist. Eine Anzahl von Hilfsfedern 14 hält die Dämpfungsmasse in ihrem Ausgleichszustand. Ferner wird die Dämpfungsmasse durch diese Federn während der Rotationsbewegungen geführt, ohne dabei in einem nennenswerten Ausmaß die Federkraft in der Hauptfeder, dem Federelement 4 zu stören. Die Hilfs- oder Führungsfedern 14 gemäß Fig. 5 und 6 können z. B. an die Stelle einer mittig ingeordneten Feder treten.

Die dargestellten Betätigungsknöpfe 12 und 13 können mit Skaleneinteilungen versehen sein, mit deren Hilfe die axiale Lage der Dämpfungsmasse in der Bohrung bzw. die Dämpfungskonstante und die über-'zwischen der A.bstandsbreite 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 auch dann zufriedenstellend arbeiten kann, wenn jegliche Einstellmögüchkeiten für die Federkonstante fehlen, d. h. dann, wenn die Hülse 5

ίο nicht verschiebbar ist. Diese Modifikation ist besonders von Bedeutung bei einer gemäß Fig. 8 abgeänderten Umlauferzeugenden.

In den Fällen, in denen es besonders praktisch ist, können die Hülse 5 und das Federelement 4 durch den Verschlußdeckel 15 nach außen herausgeführt sein, so daß die Knöpfe 12 und 13 an den freien Enden der Werkzeugspannhühe vorgesehen sind. Es dürfte ferner ersichtlich sein, daß die Ausführungsform gemäßFig. 1 und 2 ferner mit einem Federstab versehen sein kann, der an beiden Enden festgeklemmt ist. In einem derartigen Fall wird die Anordnung jedoch etwas komplizierter als bei der als Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung. Im Hinblick auf die miteinander zusammenhängenden Kegelformen der Dämp-

stehende Länge des Federstabes bzw. die Federkon- 25 fungsmasse und der Bohrung dürfte einzusehen sein, stante angeeigt wird daß tll d bh

stante 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 Ausdehnungsbehälter kann entsprechend den Volumenänderungen zusammengedrückt und auseinandergezogen werden. Die Volumenänderungen gehen unter anderem auf die Bewegungen der Hülse 5 und des Federelementes 4 zurück. Eine von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform abweichende Ausführungsform des Ausdehnungsbehälters ist in Fig. 4 verdeutlicht. Gemäß Fig. 4 ist die Ausnehmung 8 durch einen Zylinder 128 ersetzt, in welchem ein Kolben 129 sich zwischen dem Dämpfungsmedium und der Atmosphäre daß anstelle der obenerwähnten Wellenform auch andere Modifikationen bzw. Auslenkungen möglich sind. So kann z. B. der Grad der Konizität der Dämpfungsmasse und der Bohrung unterschiedlich gewählt JO sein.

Eine derzeit bevorzugte Ausführungsform des Werkzeughalters ist in Fig. 9 dargestellt. Wie bei der in Fig. 1 bis 6 dargestellten Anordnung ist auch hier eine Werkzeugspannhülse 21 vorgesehen, die an ih-

rem linken Ende festgeklemmt werden kann. Diese Spannhülse weist eine Bohrung 20 zur Aufnahme des Dämpfungsteiles bzw. der Dämpfungsmasse 22 auf. Die Bohrung und die Dämpfungsmasse besitzen weitgehend konische Form. Die Dämpfungsmasse ist da-

bei in der Bohrung axial verstellbar, wie nachstehend noch näher ersichtlich werden wird.

Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Federelemente die Form von Gummischeiben 24 und 25; sie berühren jeweils eine Stirnfläche der Dämp-

befindet. Die Verbindung zu der Atmosphäre erfolgt 45 fungsmasse 22, die mit gesonderten Endstücken 30 dh i Shb 127 di i i h d 31 h i

durch eine Schraube 127, die in ein Loch eingeschraubt ist.

Aus Fig. 2 g;ht hervor, daß die freie Länge L des Federstabes einen Änderungsbereich von ALI besitzt und 31 versehen sein kann, welche ggf. eine zylindrische Form besitzen. Zum Zwecke des Festklemmen der Gummischeiben sind weitere Klemmscheiben 28 und 29 vorgesehen, die an einer Schraube bzw. an

und daß zur Einstellung der Dämpfungskonstante ein 50 einem Stab 26 und an einem dazu konzentrisch ver-Einstellbereich von 4L2 vorhanden ist. Diese Werte laufenden Hohlstab 27 befestigt sind. Diese Stäbe ersind durch die Wahl der Abmessungen der Dämp- strecken sich nach außen zu Betätigungsknöpfen 32

fungsmasse und der Bohrung festgelegt. " ~~

Eine gemäß Fig. 8 modifizierte Umlnuferzeugende, die der durch die gestrichelte Linie α bezeich- und 33 hin. Auf diese Weise ist eine unabhängige Einstellung der Federkonstante und der Dämp-

fungskonstante in entsprechender Weise möglich,

neten Kurve folgt, tritt in dem Fall auf, daß die Boh- wie es in Verbindung mit Fig. 1 bis 6 erläutert worden rung in der Werkzeugspannhülse nahezu die gleiche ist.
Form besitzt. Befindet sich die Dämpfungsmasse in
der Nähe ihrer linken Endstellung und erfährt sie eine

Die Dämpfungskonstante wird durch axiale Verschiebung der Dämpfungsmasse 22 in der Bohrung

weitere Axialverschiebung, so führt dies zu einer er- t,o 20so eingestellt, daß der mit dem Dämptungsmedium höhten Empfindlichkeit b··' ·-., ^:;rungen in der mitt- ausgefüllte Zwischenraum 23 geändert wird. Dies erleren Abstandsbreite im Vergleich zu dem Fall, daß folgt mit Hilfe des Knopfes 33, der an einen äußeren die Dämpfungsmasse sich in der Nähe ihrer rechten Endteil der Werkzeugspannhülse 21 aufgeschraubt ist Endstellung befindet. Demgemäß tritt in dem Fall, und der über ein Zapfenteil 36 mit dem Hohlstab bzw. daß die Umlauferzeugende der gestrichelten Linie y _b5 mit der Hohlstange 27 verbunden ist. Die Federkonfoigt, die gegenteilige Wirkung auf. stante wird durch stärkeres oder schwächeres Zusam-Folgt die Umlauferzeugende der stark ausgezoge- mendrücken der Gummischeiben 24 und 25 zwischen nen Linie ß, so führt dies zu einer linearen Beziehung den Stirnflächen der Dämpfungsmasse und den ent-

sprechenden Klemmscheiben 29 und 28 eingestellt. Dies erfolgt von Hand durch Drehung der Stäbe bzw. Stangen 26 und 27. Der Knopf 32 ist dabei mit dem Zapfenteil 36 schraubbar verbunden.

Die Bohrung 20 besitzt vorzugsweise einen zylindrischen Teil 34 und einen weiteren zylindrischen Teil 35, und zwar im Bereich der jeweiligen Gummischeibe 24 bzw. 25. Auf diese Weise 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 Ausdehnungseinrichtung ist bei dieser Ausführungsforrn eine Anzahl von scheibenförmigen Elementen 38 aus Porengummi vorgesehen. Diese scheibenförmigen Elemente 38 sind in einem gesonderten Hohlraum 37 in der Werkzeugspannhülse konzen* trisch zur Bohrung 20 und zu den Stangen 26 und 27 angeordnet.

Die Stangen bzw. Stäbe 26 und 27 sind hauptsächlich deshalb vorgesehen, um die gewünschte axiale Einstellung der Dämpfungsmasse 22 und das Zusammendrücken der Gummischeiben 24 und 25 zu bewirken. Die Stangen bzw. Stäbe stellen für sich nicht irgendein Teil der Federelemente dar, welche die Federkonstante festlegen. Ferner sind die betreffenden Stangen nicht deshalb allein erforderlich, um ^r> möglichen axialen 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

ι» Bohrung zu hindern.

Die obenerwähnte Maßnahme bringt unter anderem den Vorteil mit sich, daß die Klemmscheiben und ggf. die Dämpfungsmasse konische Oberflächen besitzen, die an der jeweils benachbarten Gummischeibe

r> anliegen, so daß eine axiale Verschiebung der jeweiligen mcrnnisciieiuc zu tier ournniischcibe hin eine gewisse radiale Ausdehnungsbewegung der jeweiligen Gummischeibe hervorruft.

In den oben betrachteten Zeichnungen sind die Art

2» und die Befestigung des jeweiligen Werkzeugs nicht näher dargestellt, da eine universelle Lösung der Dämpfung von Transversalschwingungen in langen und dünnen Spannhülsen bzw. Werkzeughaltern aufgezeigt werden soll, die an einem Ende festgeklemmt

2^r> werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stabförmiger Werkzeughalter wie Bohrstange od. dgl., mit einer eine nahezu konische Grundform aufweisenden Dämpfungsmasse, die in einer axial verlaufenden, ebenfalls eine nahezu konische Grundform aufweisenden Bohrung durch wenigstens ein Federelement gehalten und wenigstens

   kungsformen der Umlauferzeugenden einer Dämpfungsmasse;

   Fig. 9 zeigt in einer Teilschnittansicht eine bevorzugte weitere Ausführungsform der DämpfungseinrichUing.

   Einer der wichtigsten Gründe für das Entstehen von sich selbst erzeugenden Vibrationen liegt darin, daß die dem Bearbeitungswerkzeugsystem anhaftende Dämpfung zu klein ist. Diese Dämpfung kann verbes-