DE3409581C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter zur Aufnahme eines Werkzeuges, vorzugsweise zum Schleifen von Bohrungen.

Die Verwendung von Werkzeughaltern, die für die Aufnahme von Werkzeugen geeignet sind, ist seit langer Zeit bekannt. Die Werkzeughalter werden zumeist aus Stahllegierungen angefertigt und werden entsprechend den zur Verfügung stehenden Raumverhältnissen dimensioniert. So werden beispielsweise Schleifdorne entsprechend der zu bearbeitenden Bohrungsdurchmesser und Bohrungslänge dimensioniert. Dabei ist für eine genaue und wirtschaftliche Bearbeitung einer solchen Bohrung neben der Steifigkeit des Schleifdornes auch dessen Dämpfung von maßgebendem Einfluß. Für Werkzeughalter aus einer Stahllegierung sind die Steifigkeit und die Dämpfung im wesentlichen durch den Elastizitätsmodul gegeben.

Eine hohe Steifigkeit des Werkzeughalters kann durch ent­ sprechende Dimensionierung des Verhältnisses Durchmesser zur Länge erreicht werden, während eine hohe Dämpfung nur durch entsprechende Materialwahl zu verwirklichen ist.

Die beiden genannten Lösungsmöglichkeiten ergeben für die Konstruktion eines Werkzeughalters sehr schnell eine Begrenzung, da einerseits das Problem der Bearbeitung relativ kleiner und langer Bohrungen die Steifigkeit des Werkzeughalters entsprechende Grenzen setzt bzw. heruntersetzt, andererseits aber hochdämpfende Materialien, z. B. Aluminium, meistens geringe Festigkeit und niedere Elasti­ zitätsmodule aufweisen. Höhere Elastizitätsmodule lassen sich z. B. mit Sintermetallen erreichen. Fertigt man jedoch einen Werkzeughalter aus einem solchen Material, ist im Vergleich zum Aufwand und den Kosten der erzielbare Vorteil klein, da ein solches Material ein höheres spezifisches Gewicht aufweist, das sich entsprechend ungünstig auswirkt.

Einen Werkzeughalter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 zeigt das Normblatt DIN 8836 "Fräserdorne" vom August 1963. Der darin gezeigte Werkzeughalter weist ein inneres Teil auf sowie eine Hülse, welche dasselbe konzentrisch umgibt. Ein Problem des gezeigten Werkzeughalters besteht darin, daß Verbiegung durch Kontakt mit einem Werkstück eine Unwucht erzeugen kann. Das DE-GM 19 77 726 zeigt zwar einen Werkzeughalter, bei dem einzelne Teile aus Werkstoffen mit verschiedenem Elastizitätsmodul zusammen­ gesetzt sind, es wird auch ein elastischer Zwischenring beschrieben. Dieser Zwischenring ist jedoch nicht dazu geeignet, dem Werkzeughalter eine hohe statische und dynamische Steifigkeit zu verleihen.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter mit erhöhter statischer und dynamischer Steifigkeit zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in drei Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten, aus mehreren Teilen zusammengesetzten, als Schleifdorn ausgebildeten Werkzeughalters,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines zweiten, aus mehreren Teilen zusammengesetzten, jedoch als Bohrstange ausgebildeten Werkzeughalters, und

Fig. 3 einen Längsschnitt eines dritten, aus mehreren Teilen zusammengesetzten, jedoch als Fräsdorn ausgebildeten Werkzeughalters.

Der in Fig. 1 dargestellte Werkzeughalter kann z. B. als Schleifdorn benützt werden. Er besitzt an seinem einen Ende einen Ein­ spannzylinder 1 mit einem Einspanngewinde 2, während an seinem anderen Ende eine Schleifscheibe 3 auf einem Schleif­ scheibenhalter 14 befestigt und zusammen mit demselben in eine Spannmutter 12 eingeschraubt wird. Auf einem inneren Teil 6 des als Schleifdorn ausgebildeten Werkzeughalters ist eine Hülse 11 aufgeschoben, welche z. B. aus keramischem Material mit einem hohen Elastizitätsmodul besteht. Die Hülse 11 wird durch die Mutter 12, die eine längliche Form aufweist, über ein Gewinde 13 am Ende des inneren Teils 6 axial vorgespannt. Es liegt somit eine Verspannung in axialer Richtung vor.

Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Werkzeughalter sind ähnlich wie der Werkzeughalter nach Fig. 1 ausgebildet. Gleiche Teile sind deshalb mit denselben Bezugszahlen bezeichnet. Der Unterschied besteht lediglich darin, daß der Werkzeughalter nach Fig. 2 als Bohrstange für ein Drehwerkzeug 15 und der Werkzeughalter 3 als Fräsdorn für einen Fräster 18 ausgebildet ist.

Beim Werkzeughalter nach Fig. 2 ist die Mutter 12 anstelle einer durchgehenden Gewindebohrung in Fig. 1 mit einem Sacklochgewinde versehen und auf den inneren Teil 6 aufgeschraubt. Dadurch kann am gegenüberliegenden Ende der Mutter 12 eine Bohrung 16 zur Aufnahme des Drehwerkzeuges 15 vorgesehen werden, das mit einer stirnseitig angeordneten Spannschraube 17 festgespannt wird.

Beim Werkzeughalter nach Fig. 3 ist die Mutter 12 gleich wie in Fig. 1 ausgebildet. Der Fräser 18 ist mit einem Gewindebolzen 19 versehen und mit diesem in die durchgehende Gewindebohrung der Mutter 12 eingeschraubt, derart, daß der Fräser 18 sich stirnseitig an der Mutter 12 abstützt.

Der in den drei Ausführungsbeispielen dargestellte Werk­ zeughalter weist gegenüber einem aus Vollmaterial gefertigten Werkzeughalter eine wesentlich höhere Dämpfung auf. Bei einer Fertigung der beschriebenen Hülsen aus einem Material mit hohen Elastizitätsmodul, z. B. aus Aluminium- Oxyd, kann zudem die statische und dynamische Steifigkeit erheblich erhöht werden. Es kann deshalb eine erhöhte Bearbeitungsleistung und eine erhöhte Oberflächengüte am Werkstück erreicht werden.

Bei den beschriebenen Werkzeugteilen können die miteinander verspannten Teile gegen unbeabsichtigtes Lösen mittels eines Bindemittels, z. B. eines Kunststoffklebers oder eine Lotes, gesichert werden. Dadurch kann eine größere Dämpfung des Werkzeughalters erreicht werden. Materialien mit erhöhtem Elastizitätsmodul sind verschiedene Sinterkarbide, z. B. Aluminium-, Zirkon-, Bor- und Titan-Karbid, die neben Aluminium-Oxyd Verwendung finden können.

Die Befestigung der beschriebenen Werkzeughalter in einer Spindel einer Werkzeugmaschine kann auf verschiedene Weise, z. B. mit Konus und Spannschraube od. dgl., erfolgen. Für die Erreichung der beschriebenen Vorteile des Werkzeughalters ist die Ausbildung der Befestigung ohne Bedeutung. Allerdings ist eine einwandfreie Befestigung Voraussetzung, daß die Vorteile des erfindungsgemäßen Werkzeughalters voll ausgenützt werden können.

Claims (3)

1. Werkzeughalter zur Aufnahme von Bearbeitungswerkzeugen, vorzugsweise zum Schleifen von Bohrungen, mit einem inneren Teil (6) und mindestens einer Hülse (11), welche dasselbe konzentrisch umgibt, wobei das innere Teil (6) und die Hülse (11) in axialer Richtung gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Hülse (11) aus einem keramischen Material mit hohem Elastizitätsmodul besteht.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Hülse (11) aus Aluminiumoxid besteht.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Hülse (11) aus einem Sinterkarbid, beispielsweise Aluminium-, Zirkon-, Bor- oder Titankarbid, besteht.