DE2434196C2

DE2434196C2 - Schwingungsdämpfender Werkzeughalter

Info

Publication number: DE2434196C2
Application number: DE2434196A
Authority: DE
Inventors: David Alan Detroit Mich. Hopkins
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1973-07-16
Filing date: 1974-07-16
Publication date: 1983-04-14
Also published as: DE2434196A1; SE393760B; JPS5410147B2; CA1002351A; AU475286B2; JPS5038878A; BE817621A; US3923414A; GB1478635A; SE7409217L; IT1016430B; FR2237715B1; AU7109374A; BR7405868D0; FR2237715A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen schwingungsdämpfenden Werkzeughalter, insbesondere eine Bohrstange, mit einem Schaft, der mehrere Längsbohrungen aufweist, in denen jeweils mindestens ein Gewichtsstück mit axialem und radialem Spiel beweglich angeordnet ist und die an ihren Enden verschlossen bzw. verschließbar sind, und mit einem an dem einen Ende des Schaftes angeordneten, einen Schneideinsatz tragenden Kopf.

Ein Werkzeughalter dieser Gattung ist aus der US- PS 32 07 009 (Ausführungsbeispiel der Figuren 8, 9) bekannt. Bei diesem Werkzeughalter sind die Längsbohrungen an ihren Enden mittels einzelner Platten verschlossen, die mit dem Schaft des Werkzeughalters verschraubt sind. Bei einem solchen Aufbau des Werkzeughalters ist es relativ aufwendig und langwierig, die Gewichtsstücke in den Längsbohrungen auszutauschen, da jeweils die einzelenen Platten ab- und wieder angeschraubt werden müssen. Auch ist es bei einer solchen Anordnung nicht einfach, den Schaft relativ zum Werkzeug wie auch zur Maschinenspindel so anzuordnen, daß die Längsbohrungen bequem zugänglich sind und die Gewichtsstücke möglichst nahe am Werkzeug bzw. Schneideinsatz angeordnet werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schwingungsdämpfenden Werkzeughalter der angegebenen Gattung so auszubilden, daß die die Gewichtsstücke enthaltenden Längsbohrungen bequem zuganglieh sind und der das Werkzeug tragende Kopf des Werkzeughalters trotzdem rasch ausgewechselt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeughalter mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß das Anordnen des Kopfes an dem einen Ende des Schaftes über ein Verbindungsstück erfolgt, das einerseits mit seinem Kopfteil in einer axialen Bohrung des Schaftes durch einen in einer Ringnut der Bohrung eingesetzten Sicherungsring gehalten ist und dabei das Verschließen der einen Enden der Längsbohrungen bewirkt und das andererseits in einer axialen Innenbohrung des Kopfes durch eine radial verlaufende Schraube gehalten ist, die mit einer konischen Spitze in eine konische Ausnehmung des Verbindungsstücks eingreift, wobei die Achse der Schraube gegenüber der Achse der Ausnehmung in Richtung des freien Endes des Kopfes versetzt ist.

Aus der US-PS 30 22 084 ist bereits ein Werkzeughalter bekannt, bei dem das Werkzeug tragenden Kopf mit einem axialen zylindrischen Ansatz in einer Innenbohrung des Schaftes angeordnet ist und durch eine radial verlaufende Schraube gehalten ist, die mit einer konischen Spitze in eine konische Ausnehmung des zylindrischen Ansatzes eingreift, wobei die Achse der Schraube gegenüber der Achse der Ausnehmung in Richtung des freien Endes des Ansatzes versetzt ist.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeughalter dagegen ist zwischen dem Kopf und dem Schaft ein gesondertes Verbindungsstück vorgesehen, das in einander zugewandten Bohrungen des Schaftes und des Kopfes angeordnet ist und hierbei sämtliche Längsbohrungen verschließt. Die Verwendung des Verbindungsstückes erlaubt zum einen ein rasches Auswechseln des das Werkzeug tragenden Kopfes und zum anderen einen bequemen und raschen Zugang zu den Längsbohrungen. Somit lassen sich die Gewichtsstücke in den Längsbohrungen rasch auswechseln.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise nach der Linie 1-1 der Fig. 2 geschnittene Seitenansicht eines Werkzeughalters;

F i g. 2 eine Stirnansicht des Werkzeughalters nach Entfernen des das Werkzeug tragenden Kopfes;

Fig. 3 eine teilweise nach der Linie 3-3 der F i g. 2 geschnittene Aufsicht der F i g. 1;

F i g. 4 eine Aufsicht nach der Linie 4-4 der F i g. 1; F i g. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Werkzeughalters gemäß Fig.l;

F i g. 6 eine Stirnansicht der F i g. 5; F i g. 7 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform des das Werkzeug tragenden Kopfes;

Fig. 8 eine teilweise nach der Linie 8-8 der F i g. 7 geschnittene Seitenansicht des Kopfes gemäß F i g. 7.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist ein Werkzeughalter mit einem Schaft 10 von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt versehen, an dessen Außenfläche eine oder mehrere Abflachungen 12 gebildet sind, um den Werkzeughalter in einer oder mehreren Drehlagen an einer nicht gezeigten Maschinen-Einspannvorrichtung festzulegen. Am einen Ende des Schaftes 10 ist ein Bohrkopf bzw. Kopf 14 befestigt, an welchem ein Schneideinsatz 16 angebracht ist. Der Bohrkopf 14 enthält ein zylindrisches Führungsteil 18, das engsitzend in eine zylindrische Bohrung 20 im Schaft 10 eingepaßt ist, um den Bohrkopf 14 in Radialrichtung genau festzulegen. Wie die Fig. 4 und 1 zeigen, sitzt ein Mitnehmer 22 in Mitnehmerschlitzen 24 und 26 des Schaftes 10 bzw. des Bohrkopfes 14. Im Schaft 10 ist ferner ein zusätzlicher Mitnehmerschlitz 25 ausgebildet, so daß »rechts- oder linksgerichtete« Köpfe am Halter angebracht werden können. Der Mitnehmer 22 ist an der Stelle 27 umgebördelt, damit er nicht verloren geht, wenn der Bohrkopf vom Halter abgenommen ist. Wie Fig.l zeigt, steht eine Innenbohrung 28 im

Bohrkopf 14 mit der Bohrung 20 im Schaft 10 in Verbindung. In die Innenbohrung 28 ist ein Verbindungsstück 30 eingesetzt, das sich in die Bohrung 20 erstreckt. Das Verbindungsstück 30 weist einen verhältnismäßig großen Kopfteil 32 auf, d~r mit einem Sicherungsring 34 zusammenwirkt, welcher seinerseits in eine Ringnut 36 eingesetzt ist, wie dies am deutlichsten aus den Fig. 1 und 3 e. sichtlich ist Im Bohrkopf 14 ist eine Gewindebohrung 38 vorgesehen, in die eine Schraube 40 mit einer konischen Spitze 42 eingeschraubt ist. Die Schraube 40 weist eine Aussparung 41 für einen Sechskantspanner oder ein anderes ähnliches Werkzeug auf. Die konische Spitze 42 der Schraube 40 wirkt mit einer konischen Ausnehmung 44 im Verbindungsstück 30 zusammen, deren Achse 46 gegenüber der Achse 48 der Schraube 40 in Richtung des Schaftes 10 parallel versetzt ist.

Beim Festziehen der Schraube 40 in die konische Ausnehmung 44 wird somit das Verbindungsstück 30 gegen den Sicherungsring 34 gezogen, wodurch die Stirnflächen 50 bzw. 52 des Schaftes 10 bzw. des Bohrkopfes 14 in feste, starre gegenseitige Anlage gebracht werden und eine starre und genaue Bohrstange bilden.

In dem dem Bohrkopf 14 benachbarten Ende des Halters sind mehrere Längsbohrungen 54 ausgebildet, die von der erweiterten Bohrung 20 aus in Axialrichtung verlaufen. In jeder Bohrung 54 befinden sich mehrere zylindrische Gewichtsstücke 56 in Form von Rohrstükken, deren Durchmesser wenige Hunderstei mm kleiner als der Durchmesser der Längsbohrung 54 sind. Das Spiel 57 der Gewichtsstücke 56 ist in vergrößertem Maßstab gezeigt. Die Rohrstücke 56 sind vorzugsweise innerhalb der Fertigungstoleranzen identisch ausgebildet. Die Rohrstücke 56 sollen unabhängig voneinander innerhalb des Umfangsspiels 57 möglichst frei bewegbar sein. Aus diesem Grund ist ein Spiel 59 an den Enden jedes Rohrstückes und an beiden Enden jeder Längsbohrung 54 vorgesehen, um jegliches reibschlüssige Zusammenwirken möglichst klein zu halten. Die erzeugten Vibrations- oder Ratterbewegungen liegen im allgemeinen im hörbaren Bereich und können in ihrer Frequenz über den hörbaren Bereich hinausgehen. Daher müssen die Rohrstücke innerhalb der Bohrungen Gegenkräfte mit Frequenzen der gleichen Größenordnung erzeugen können. Der Strömungswiderstand der Rohrstücke 56 wird durch eine Luftfüllung der Spiele 57 und 59 gering gehalten; die Längsbohrungen 54 können evakuiert sein, 'im den Strömungswiderstand noch weiter herabzusetzen. Falls die spannende Bearbeitung mit einem Kühlmittel oder einer anderen Flüssigkeit oder in einer feine Partikel enthaltenden Umgebung vorgenommen wird, kann eine nicht gezeigte Dichtung vorgesehen sein, um zu verhindern, daß Flüssigkeit oder Feststoffteilchen in die Längsbohrungen 54 eindringen, was die freie Beweglichkeit der Rohrstücke beeinträchtigen könnte.

Vorzugsweise sind die Längsbohrungen 54 und die Rohrstücke 56 so nahe wie möglich am Kopf 14 und Werkzeug bzw. Schneideinsatz 16 konzentriert, um die erzeugten Schwingungen durch Aufbringen einer Gegenkraft wirksamer zu unterdrücken. Der übrige Teil des Schaftes 10 ist massiv, hat also die größtmögliche Festigkeit für einen betrachteten Durchmesser und ein betrachtetes Material. Außerdem läßt sich der Halter gewünschtenfalls in einfacher Weise dadurch verkürzen, daß lediglich ein Teil des Schaftes an irgendeiner Stelle bis zum Ende 58 der Abflachungen 12, die mit den Mitnehmerschlitzen 24 fluchtend ausgerichtet sind (Fig. 1), abgeschnitten wird. Vorzugsweise ist der Teil des Schaftes 10, in dem die Bohrungen 54 ausgebildet sind, kurzer als 25% der Gesamtlänge des Halters. Die Reaktions- oder Dämpfungseigenschaften der Bohrstange lassen sich dadurch einstellen, daß der Kopf 14 und der Sicherungsring 34 entfernt werden, so daß sich das Verbindungsstück 30 ausbauen läßt. Dann können die Rohrstücke 56 aus den Bohrungen 54 entnommen werden; ein anderer Rohrstückssatz, der entweder eine unterschiedliche Dichte oder ein unterschiedliches Umfangsspiel 57 aufweist, läßt sich zur Änderung des Schwingungswiderstandes des Halters einsetzen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind sechs Längsbohrungen 54 im Abstand radial um eine siebente Mittelbohrung 55 angeordnet. Die in der Längs- bzw. Mittelbohrung 55 befindlichen Rohrstücke 56 bilden eine Reaktionsmasse gegen Querschwingungen in einer irgend beliebigen Axialebene. Die in den radial auf Abstand gehaltenen Bohrungen 54 befindlichen Rohrstücke erzeugen zusätzlich dazu, daß sie Reaktionsmassen gegen Querschwingungen bilden, Gegenkräfte gegen Torsionsschwingungen.

-⁵ Die Fig. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform. Bei diesem Werkzeughalter ist der gleiche Kopf 14 wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel verwendbar; der Sr-haft 10 hat jedoch einen größeren Durchmesser als bei dem oben beschriebenen Ausfühningsbeispiel und ist somit im Hinblick auf seine größere Festigkeit in Fällen geeignet, wo sich eine Bohrstange größeren Durchmessers verwenden läßt. Zur Anpassung an den oben beschriebenen, verhältnismäßig kleineren Kopf 14 ist die Achse der Bohrung 120 gegenüber der Achse des Schaftes 110 versetzt, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Der Durchmesser der Bohrung 120 und der Ringnut 136 sind gleich dem der Bohrung 20 und der Ringnut 36 zur Aufnahme des Kopfes 14. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind Mitnehmerschlitze ^4U 124, 125 in der entsprechenden Ausrichtung zu einer durch den Mittelpunkt der Bohrung 120 verlaufenden Diametralebene ausgebildet, zu denen der Mitnehmerschlitz 26 des Kopfes 14 fluchtend ausrichtbar ist. Längsbohrungen 154 und 155, die mit der Bohrung 120 in Verbindung stehen und in denen Rohrstücke 156 auf die oben beschriebene Weise gehalten werden, sind symmetrisch um die Achse der Bohrung 120 angeordnet. In dem auf einer Seite der Bohrung 120 befindlichen, zusätzlichen Metallvolumen des Schaftes 110 sind jedoch weitere Bohrungen 160 ausgebildet, in die Rohrstücke 162 zur Erhöhung der Reaktionsmasse des Halters einsetzbar sind. Durch diese Ausbildung wird eine beträchtlich größere Reaktionsmasse gegen Schwingungen in Quer- und Drehrichtung erhalten. Die Rohrstücke 162 werden durch kurze, im Preßsitz eingeführte Stopfen 164 gesichert, wie dies in F i g. 6 gezeigt ist. Infolge dieser wahlweisen möglichen Ausbildung kann der gleiche Bohrkopf an einer Vielzahl von Haltern unterschiedlicher Durchmesser und Festigkeit verwendet werden.

Die F i g. 7 und 8 zeigen einen einen Schneideinsatz 216 aufweisenden Kopf 214, in dem Bohrungen 254 und Rohrstücke 256 angeordnet sind. Die Rohrstücke 256 sind in den Bohrungen 254 durch im Preßsitz gehalterte Stopfen 264 mit einem Umfangsspiel 257 und einem Axialspiel 259 auf die oben beschriebene Weise gesichert. Der Kopf 214 ist mit einem zylindrischen Führungsteil 218, einem Mitnehmer 222 und einer

Schraube 240 mit einer konischen Spitze versehen und läßt sich auswechselbar an den oben beschriebenen Haltern oder wahlweise an einem massiven, ungedämpften Halter anbringen, so daß insgesamt eine schwingungsgedämpfte Bohrstange entsteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Schwingungsdämpfender Werkzeughalter, insbesondere Bohrstange, mit einem Schaft, der mehrere Längsbohrungen aufweist, in denen jeweils mindestens ein Gewichtsstück mit axialem und radialem Spiel beweglich angeordnet ist und die an ihren Enden verschlossen bzw. verschließbar sind, und mit einem an dem einen Ende des Schaftes angeordneten, einen Schneideinsatz tragenden Kopf, d a durch gekennzeichnet, daß das Anordnen des Kopfes (14) an dem einen Ende des Schaftes (10; 110) über ein Verbindungsstück (30) erfolgt, das einerseits mit seinem Kopfteil (32) in einer axialen Bohning (20; 120) des Schaftes durch einen in einer Ringnut (36; 136) der Bohrung eingesetzten Sicherungsring (34) gehalten ist und dabei das Verschließen der einen EnJen der Längsbohrungen (54, 55; 154,155) bewirkt und das andererseits in einer axialen Jnnenbohrung (28) des Kopfes durch eine radial verlaufende Schraube (40) gehalten ist, die mit einer konischen Spitze (42) in eine konische Ausnehmung (44) des Verbindungsstücks eingreift, wobei die Achse (48) der Schraube gegenüber der Achse (46) der Ausnehmung in Richtung des freien Endes des Kopfes versetzt ist.