DE4128446C1 - Standard stem for rotary machining tools - has outer, precise fitting cylinder for setting into retaining aperture in spindle - Google Patents
Standard stem for rotary machining tools - has outer, precise fitting cylinder for setting into retaining aperture in spindleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen zylindrischen Standardschaft für rotierende Bearbeitungswerkzeuge nach dem Oberbegriff von An spruch 1, wie er in der industriellen Großserienfertigung spa nender Formgebung mit Transferstraßen bekannt ist.The invention relates to a cylindrical standard shaft for rotating machining tools according to the generic term of An saying 1 as it is in industrial large-scale production spa design with transfer lines is known.
Bei derartigen Anwendungsfällen werden vorteilhafterweise die vielen zu bestückenden Arbeitsspindeln mit einheitlichen Aufnah meöffnungen zur unmittelbaren Aufnahme der Bearbeitungswerkzeuge versehen, um teure Spannfutter und eine Einbuße an Spanngenauig keit und Rundlauffehler zu vermeiden. Eine hohe Rundlaufgenauig keit ist wichtig, um lange Standzeiten der Bearbeitungswerkzeuge erreichen zu können. Damit jedoch die in der Größe recht unter schiedlichen Bearbeitungswerkzeuge in den standardisierten Auf nahmeöffnungen einsetzbar sind, muß an den Werkzeugschaft eines jeden Bearbeitungswerkzeuges jeweils ein als Adapter dienender Standardschaft angebracht werden, wobei die gegenseitige Verbin dung selbstverständlich mit größtmöglicher Rundlaufgenauigkeit, hoher Spannkraft und bei geringem Bauvolumen realisiert werden muß.In such applications, the many work spindles to be equipped with a uniform holder openings for the immediate reception of the processing tools provided to expensive chucks and a loss of clamping accuracy avoiding radial runout. A high concentricity speed is important to ensure long service life of the processing tools to be able to achieve. With that, however, the size is quite below different machining tools in the standardized up Take-up openings can be used, must be on the tool shank each processing tool, one serving as an adapter Standard shaft are attached, the mutual connection of course with the greatest possible concentricity, high clamping force and with a small construction volume got to.
Bei herkömmlichen Standardschäften muß das BearbeitungswerkzeugWith conventional standard shanks, the processing tool
- - durch einen sehr strammen Preßsitz in die auf Untermaß ge fertigte Aufnahmebohrung des Standardschaftes eingepreßt werden, so daß es daraus nicht mehr zerstörungsfrei entfernt werden kann, oder- By a very tight press fit into the undersize finished mounting hole of the standard shaft pressed in be so that it is no longer removed non-destructively can be, or
- - in die Aufnahmebohrung des Standardschaftes eingelötet oder eingeklebt werden; weder die Löt- noch die Klebeverbindung sind in der Weise wieder lösbar, daß der Standardschaft wie derverwendbar wäre.- soldered into the mounting hole of the standard shaft or be glued in; neither the solder nor the adhesive connection are solvable in such a way that the standard shaft like that would be usable.
Zwar sind die eben erwähnten Aufnahmetechniken eines Bearbei tungswerkzeuges sehr platzsparend und ausreichend rundlaufgenau, wenn die Bearbeitungsflächen des Bearbeitungswerkzeuges erst nach dessen Einsetzen und Fixieren in den Standardschaft und bei Auf nahme des Gesamtwerkzeuges an dem Fügezylinder des Standardschaf tes in der Werkzeugschleifmaschine geschliffen werden. In allen diesen Fällen muß jedoch nach vollständigem Verschleiß oder Bruch des Bearbeitungswerkzeuges auch der Standardschaft verschrottet werden.The recording techniques just mentioned are a processing tool is very space-saving and sufficiently true-running, if the machining surfaces of the machining tool only after inserting and fixing it in the standard shaft and when opening the entire tool on the joining cylinder of the standard sheep tes in the tool grinding machine. In all In these cases, however, after complete wear or breakage of the machining tool also scrapped the standard shaft will.
Eine zwar denkbare Klemmung der Bearbeitungswerkzeuge in dem Standardschaft mittels Spannzange wäre nicht praxistauglich, weil eine solche KlemmungA possible clamping of the processing tools in the Standard shank using a collet would not be practical because such a clamp
- - nur eine zu geringe Rundlaufgenauigkeit reproduzieren läßt,- reproduces only too low concentricity,
- - eine nicht ausreichende Fixierung des Bearbeitungswerkzeuges im Standardschaft erbringt sowie- An insufficient fixation of the processing tool in the Standard shaft renders as well
- - bei ausreichender Stabilität nur mit einem großen Bauvolumen insbesondere in radialer Hinsicht realisierbar wäre.- with sufficient stability only with a large construction volume would be particularly feasible in a radial sense.
Die gleichen Gründe gelten im Prinzip auch für das Klemmen der Bearbeitungswerkzeuge in einem Standardschaft mittels einer hy draulisch beaufschlagbaren Metallmanschette (vgl. z. B. DE-OS 39 09 630 oder DE-PS 26 39 320), wobei hier die Nachteile eines großen Bauvolumens und einer in Grenzen schwimmenden Halterung des Bearbeitungswerkzeuges besonders durchschlagen; ferner ist hier ein über die gesamte Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeuges hinweg gleichbleibend hohes Aufrechterhalten des hydraulischen Spanndruckes sehr problematisch und für die Praxis nicht über zeugend gelöst.In principle, the same reasons also apply to clamping the Machining tools in a standard shank using a hy metal sleeve which can be subjected to drastic loading (cf. e.g. DE-OS 39 09 630 or DE-PS 26 39 320), here the disadvantages of a large construction volume and a bracket floating within limits of the machining tool, furthermore is here one over the entire life of the processing tool maintaining consistently high hydraulic Clamping pressure very problematic and not for practice convincingly solved.
Denkbar wäre auch, das Einspannen des Bearbeitungswerkzeuges in den Standardschaft mittels einer sog. "Whistle Notch"Verbindung (whistle notch = Flötenkerbe) zu bewerkstelligen, wie sie auch für die Einspannung des Standardschaftes in die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine vorgesehen ist. Eine solche "Flötenkerbe" ist durch eine Schrägfläche am Schaftumfang gebildet, die um etwa 2°, nach innen gerichtet, schräggestellt ist und auf die eine orthogonal dazu in der Wandung der Arbeitsspindel angeord nete Wurmschraube einwirkt. Diese Verbindungstechnik ist jedoch nur für größere Schaftdurchmesser tauglich; im übrigen stellt sie für die spindelseitige Einspannung einen unvermeidbaren Kompromiß zwischen den Forderungen nach hoher Rundlaufgenauigkeit - hier gerade noch vertretbar - einerseits und rascher sowie einfacher Lösbarkeit der Einspannung mit üblichen Werkstattmitteln - hier gegeben - andererseits dar. Eine nochmalige Anwendung einer "Whistle Notch"-Verbindung in derselben Werkzeugeinspannung würde die unvermeidbaren Rundlauffehler unzulässig stark kumulieren lassen; außerdem soll die Verbindung zwischen Bearbeitungswerk zeug und Standardschaft nicht mit einfachen Werkstattmitteln lösbar sein. Aus diesen Gründen kommt eine Anwendung von sog. "Whistle Notch"-Verbindungen zwischen Bearbeitungswerkzeug und Standardschaft nicht in Betracht.It would also be conceivable to clamp the machining tool in the standard shaft by means of a so-called "whistle notch" connection (whistle notch = flute notch) to accomplish, as they do for clamping the standard shaft in the work spindle the machine tool is provided. Such a "flute notch" is formed by an inclined surface on the circumference of the shaft that around about 2 °, facing inwards, inclined and facing the an orthogonal to the wall of the work spindle nete worm screw acts. However, this connection technique is only suitable for larger shaft diameters; for the rest it poses an unavoidable compromise for clamping on the spindle side between the demands for high concentricity - here justifiable - on the one hand and faster and easier Detachability of the clamping with usual workshop tools - here given - on the other hand. A repeated application of a "Whistle Notch" connection in the same tool clamp would accumulate the unavoidable runout errors to an unacceptable extent to let; in addition, the connection between the processing plant tool and standard stock not with simple workshop tools be solvable. For these reasons, so-called "Whistle Notch" connections between machining tool and Standard shaft not considered.
Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrundegelegten Standardschaft dahingehend zu verbessern, daß er das zu spannende Bearbeitungswerkzeug zwar ohne weiteres lösbar aufnehmen kann und dadurch der Standardschaft ohne weiteres mehrfach wiederverwend bar ist, daß aber gleichwohl bei kleinem Bauvolumen der Spann einrichtung das Bearbeitungswerkzeug mit hoher Haltekraft und bei hoher, reproduzierbarer Rundlaufgenauigkeit festgehalten wird.The object of the invention is that of the generic type To improve the standard shaft so that it is too exciting Machining tool can be easily detachable and thereby the standard shaft can be reused several times without any problems is bar, but nevertheless the instep with a small construction volume set up the machining tool with high holding force and high, reproducible concentricity is maintained.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Danach wird die Preßverbindung durch eine genau bearbeitete Spannbuchse aus Formgedächtnisle gierung lösbar gestaltet, die in einen zwischen Werkzeugschaft und vergrößerter Aufnahmebuchse des Standardschaftes eingefügt ist. Aufgrund einer geeigneten Vorbehandlung der Spannbuchse kann diese mittels thermisch verursachter Gefügeänderung in der Wand stärke wahlweise vergrößert oder verringert, also bezüglich der Durchmesser ihrer inneren und der äußeren Mantelflächen gegen sinnig verändert werden. This object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved. Then the press connection thanks to a precisely machined shape memory bush releasable designed in a between tool shank and enlarged socket of the standard shaft inserted is. Due to a suitable pretreatment of the clamping bush this by means of thermally induced structural changes in the wall strength increased or decreased, i.e. with regard to the Diameter of their inner and outer lateral surfaces against be changed sensibly.
Bei einer breiten Anwendung der Erfindung in der spangebenden Großserienfertigung eines großen Betriebes ergibt sich eine ganze Reihe von Vorteilen:With a wide application of the invention in the cutting Large-scale production of a large company results in a whole A number of advantages:
- - Der Standardschaft ist bei Bruch oder nach voller Ausnutzung der Nachschleifreserve des darin aufgenommenen Bearbeitungs werkzeuges ohne weiteres wiederverwendbar;- The standard shaft is in case of breakage or after full use the regrinding reserve of the machining included in it tool easily reusable;
- - trotz Lösbarkeit des Bearbeitungswerkzeuges kann es bei re produzierbar hoher Rundlaufgenauigkeit und hoher Haltekraft in den Standardschaft eingespannt bzw. darin festgehalten werden;- Despite the detachability of the processing tool, it can be re producible high concentricity and high holding force clamped or held in the standard shaft will;
-
- der Standardschaft ermöglicht im Vergleich mit herkömmlichen
lösbaren Wechselspannwerkzeugen
- - eine besonders hohe Haltekraft,
- - eine überraschend hohe Rundlaufgenauigkeit (meist deutlich weniger als 15 µm), die auch nach wiederholten Spannungen reproduzierbar ist und
- - ein unerreicht geringes Bauvolumen insbesondere in radi aler Hinsicht, was für eine Bearbeitung in beengten Umge bungsverhältnissen eines Werkstückes besonders wichtig ist;
- - a particularly high holding force,
- - a surprisingly high concentricity (usually significantly less than 15 µm), which is reproducible even after repeated tensions and
- - An unmatched low volume, especially in radial terms, which is particularly important for processing in a confined environment of a workpiece;
- - der Standardschaft erlaubt - wenn er hohlgebohrt ist - ohne gesonderte Abdichtung ein sicheres und verlustfreies Leiten von Kühl- und Schmieremulsion durch die Klemmung des Bear beitungswerkzeuges hindurch,- the standard shaft allows - if it is drilled hollow - without separate sealing for safe and loss-free conduction of cooling and lubricating emulsion by clamping the Bear processing tool,
- - die Klemmverbindung zwischen Bearbeitungswerkzeug und Stan dardschaft ist zwar relativ einfach lösbar (Unterkühlen durch Einlegen in Trockenschnee (CO2) oder Eintauchen in flüssigen Stickstoff), sie kann jedoch vom Maschinenführer einer Trans ferstraße mit den dort vor Ort üblichen Werkstattmittel nicht, auch nicht versehentlich gelöst werden, so daß eine langzeitsichere Werkzeugeinspannung gegeben ist,;- The clamp connection between the machining tool and standard shaft is relatively easy to release (subcooling by placing it in dry snow (CO 2 ) or immersing it in liquid nitrogen), but it cannot be done by the machine operator of a transfer line with the usual workshop equipment there, not even accidentally be solved so that a long-term secure tool clamping is given;
- - es können standardisierte und somit billigere und kurzfristig nachlieferbare Bearbeitungswerkzeuge in bereits fertig ge schliffenem Zustand vom Kunden bzw. Anwender der Werkzeuge in den Standardschaft aufgenommen und fixiert werden, so daß eine kostspielige und langfristig disponierte Vorratshaltung von teuren Sonderwerkzeugen beim Anwender entfallen kann;- It can be standardized and therefore cheaper and short-term reworkable processing tools in already finished ground condition of the customer or user of the tools in the standard shaft are taken up and fixed so that an expensive and long-term stockpiling expensive special tools for the user can be dispensed with;
- - wegen des für sich im Vergleich zum Einzelpreis des Bearbei tungswerkzeuges etwa doppelt so teuren Standardschaftes und wegen dessen Wiederverwendbarkeit ist bei einer großen Anzahl von Standardschäften in einer Großserienfertigung ein großes Einsparpotential gegeben.- because of the compared to the unit price of the processing tool around twice as expensive and because of its reusability is in large numbers of standard shafts in a large series production a big one Potential savings.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran sprüchen entnommen werden.Advantageous embodiments of the invention can the Unteran sayings are taken.
Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert. Dabei zeigen:The invention is based on one shown in the drawing Embodiment explained below. Show:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den vorderen Teil einer Ar beitsspindel einer Werkzeugmaschine mit darin aufge nommenem, mit Standardschaft versehenen Bearbeitungs werkzeug, Fig. 1 shows a longitudinal section through the front part of an Ar beitsspindel a machine tool having placed therein nommenem provided with standard shank machining tool,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Preßverbindung zwischen Standardschaft und Bearbeitungswerkzeug nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie II-II, Fig. 2 shows a cross section through the press-fit connection between the shaft and standard machining tool of FIG. 1 taken along section line II-II,
Fig. 3 die Stirnansicht auf ein modifiziertes Ausführungsbei spiel einer Spannbuchse mit außenseitigen Längsnuten zur Schaffung eines inneren Dehnungshohlraumes inner halb der Buchsenwandung, Fig. 3 shows the front view of a modified Ausführungsbei play a clamping bush with outside longitudinal grooves to create an inner elongate cavity inner half of Buchsenwandung,
Fig. 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung der Einzelheit IV von Fig. 3, nämlich die Querschnittsform einer Längsnut und Fig. 4 is an enlarged detail of detail IV of Fig. 3, namely the cross-sectional shape of a longitudinal groove and
Fig. 5 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel des Standard schaftes zur lösbaren Aufnahme eines Bearbeitungswerk zeuges mit zentrischer Aufnahmebohrung an einem Auf nahmezapfen des Standardschaftes. Fig. 5 shows a modified embodiment of the standard shaft for releasably receiving a processing tool with a central mounting hole on a receiving pin on the standard shaft.
In Fig. 1 ist das werkzeugseitige Ende einer Arbeitsspindel 4 einer nur angedeuteten Werkzeugmaschine 5 insbesondere der span gebenden Großserienfertigung dargestellt, z. B. einer Transfer straße; die Arbeitsspindel weist an ihrem vordere Ende eine hin sichtlich Form und Rundlaufgenauigkeit präzise gefertigte, für alle Arbeitsspindeln gleicher Größe einer Transferstraße gleiche, also standardisierte Aufnahmeöffnung 3 auf. Die je nach zuge dachter Arbeitsoperation unterschiedlichen Bearbeitungswerkzeuge sollen in der Arbeitsspindel unmittelbar, d. h. ohne Zwischenfü gung eines veränderbaren Spannfutters aufgenommen werden. Deshalb müssen die Bearbeitungswerkzeuge alle einen an die standardi sierte Aufnahmeöffnung 3 angepaßten, als Adapter dienenden, zy lindrischen Standardschaft 1 tragen, der mit dem jeweiligen Be arbeitungswerkzeug mittels einer zylindrischen Preßverbindung 10 dauerhaft fixiert ist. An den Außenumfang des Standardschaftes 1 ist ein präziser, nur ein geringes Untermaß (beispielsweise von etwa 1 bis 4 µm) gegenüber der zylindrischen Aufnahmeöffnung 3 in der Arbeitsspindel 4 aufweisender Fügezylinder 14 angeschliffen. Aus Gründen der Arbeitsgenauigkeit und aus Standzeitgründen muß für eine höchstmögliche Rundlaufgenauigkeit der Arbeitsflächen 13 des Bearbeitungswerkzeuges 2 gegenüber dem Fügezylinder 14 des Standardschaftes 1 gesorgt werden. Eine hohe Rundlaufgenauigkeit ist auch zur Vermeidung von Unwuchten wichtig, widrigenfalls solche bei den häufig sehr hohen Spindeldrehzahlen zu einer dy namischen Radialverformung des Werkzeugs und letztere wiederum zu - zusätzlicher - Arbeitsungenauigkeit und Standzeitverlust führen würde. Zur Bildung der zylindrischen Preßverbindung 10 zwischen Standardschaft 1 und Bearbeitungswerkzeug 2 ist standardschaft seitig eine monolithisch mit dem Standardschaft 1 verbundene, die radialen Preßkräfte aufnehmende, innenseitig mit einem Aufnahme zylinder 15 definierten Durchmessers D versehene Aufnahmebuchse 19 und werkzeugseitig ein zylindrischer Werkzeugschaft 12 vorge sehen.In Fig. 1 the tool-side end of a work spindle 4 of a machine tool 5 is only indicated, in particular the chip-producing large-scale production, z. B. a transfer road; at its front end, the work spindle has a shape and concentricity which are precisely manufactured and which are the same, ie standardized, for all work spindles of the same size of a transfer line, that is to say standardized receiving opening 3 . The different machining tools, depending on the intended work operation, are to be picked up in the work spindle immediately, ie without the interposition of a changeable chuck. Therefore, the machining tools all have to be adapted to the standardized receiving opening 3 , serving as an adapter, cylindrical cylindrical shaft 1 , which is permanently fixed to the respective machining tool by means of a cylindrical press connection 10 . On the outer circumference of the standard shaft 1 , a precise, only a small undersize (for example of approximately 1 to 4 μm) with respect to the cylindrical receiving opening 3 in the work spindle 4 has grinding cylinders 14 . For reasons of working accuracy and for reasons of service life, the highest possible concentricity of the working surfaces 13 of the machining tool 2 relative to the joining cylinder 14 of the standard shaft 1 must be ensured. A high concentricity is also important to avoid unbalance, otherwise, at the often very high spindle speeds, this would lead to dynamic radial deformation of the tool and the latter in turn would lead to - additional - work inaccuracy and loss of tool life. For forming the cylindrical press-fit connection 10 between standard shank 1 and cutting tool 2 is standard shank side a 15 diameter D monolithically connected to the standard shaft 1, the radial compressive forces accommodating, inside the cylinder with a receiving defined provided receiving socket 19 and the tool side, a cylindrical tool shank see 12 pre.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt das Einspannen des Standardschaftes in die Aufnahmeöffnung 3 der Arbeitsspindel 4 mittels einer sog. "Whistle Notch"-Verbindung (whistle notch = Flötenkerbe). Eine solche "Flötenkerbe" ist durch eine Schräg fläche 6 am Schaftumfang gebildet die um etwa 2°, nach innen gerichtet, schräggestellt ist und auf die eine orthogonal dazu in der Wandung der Arbeitsspindel 4 angeordnete Wurmschraube 7 ein wirkt. Diese Verbindungstechnik hat sich für größere Schaft durchmesser bewährt; allerdings stellt sie für die spindelseitige Einspannung des Standardschaftes einen unvermeidbaren Kompromiß zwischen den Forderungen nach hoher Rundlaufgenauigkeit - hier gerade noch vertretbar - einerseits und rascher sowie einfacher Lösbarkeit der Einspannung mit üblichen Werkstattmitteln - hier gegeben - andererseits dar.In the illustrated embodiment, the standard shaft is clamped in the receiving opening 3 of the work spindle 4 by means of a so-called "whistle notch" connection (whistle notch = flute notch). Such a "flute notch" is formed by an inclined surface 6 on the shaft circumference which is inclined by approximately 2 °, directed inwards and on which an worm screw 7 arranged orthogonally thereto in the wall of the work spindle 4 acts. This connection technology has proven itself for larger shaft diameters; However, for the spindle-side clamping of the standard shaft, it represents an unavoidable compromise between the demands for high concentricity - just justifiable here - on the one hand and quick and easy releasability of clamping with conventional workshop tools - given here - on the other hand.
An dem vom Bearbeitungswerkzeug abgewandten, in den Grund der Aufnahmeöffnung 3 der Arbeitsspindel 4 weisenden Stirnende des Standardschaftes 1 ist eine nur schwergängig im Standardschaft verschraubbare Einstellschraube 8 zum Justieren der Einstecktiefe des Standardschaftes 1 in die Aufnahmeöffnung 3 angeordnet. In ähnlicher Weise ist auch am Grund der Aufnahmebuchse 19, auf die weiter unten noch näher eingegangen werden soll, eine ebenfalls nur schwergängig im Standardschaft verschraubbare Einstell schraube 11 vorgesehen, mit der die Einstecktiefe des Bearbei tungswerkzeuges in die Aufnahmebuchse 19 - unabhängig von der zuvor erwähnten Tiefeneinstellmöglichkeit - eingestellt werden kann. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einstell schrauben 8 und 11 zentrisch axial auf ihrer ganzen Länge zum Durchlaß von Kühl- und Schmieremulsion durchbohrt - Bohrungen 9 bzw. 9′′. Auch die Arbeitsspindel 4 ist, ebenso wie der Standard schaft 1 und das Bearbeitungswerkzeug 2, mit zentrischen Boh rungen 9 versehen, so daß die Kühl- und Schmieremulsion bis in den Bereich der spanabhebenden Arbeitsflächen 13 des Bearbei tungswerkzeuges 2 geleitet werden kann. An dieser Stelle sei be reits bemerkt, daß in vorteilhafter Weise die Preßverbindung 10 zwischen Standardschaft 1 und Bearbeitungswerkzeug 2 ohne weiters ausreichend dicht ist und besondere Vorkehrungen gegen - vorzei tigen - Austritt bzw. Verlust von Kühl- und Schmieremulsion nicht erforderlich sind. On the end of the standard shaft 1 facing away from the machining tool and pointing into the base of the receiving opening 3 of the work spindle 4 , an adjusting screw 8 which can only be screwed stiffly into the standard shaft for adjusting the insertion depth of the standard shaft 1 into the receiving opening 3 is arranged. Similarly, also provided at the base of the receiving sleeve 19, to which will be discussed in more detail below, an also only stiff screwed in the standard shank adjusting screw 11, with which the insertion depth of the machining processing tool into the socket 19 - regardless of the aforementioned Depth adjustment option - can be adjusted. In the illustrated embodiment, the adjusting screws 8 and 11 are axially axially drilled along their entire length for passage of cooling and lubricating emulsion - holes 9 and 9 ''. Also, the work spindle 4 is, like the standard shaft 1 and the machining tool 2 , provided with central Boh stanchions 9 , so that the cooling and lubricating emulsion can be guided into the region of the machining work surfaces 13 of the machining tool 2 . At this point it should already be noted that the press connection 10 between the standard shaft 1 and the machining tool 2 is also sufficiently tight without further ado and special precautions against - vorzei term - leakage or loss of cooling and lubricating emulsion are not required.
Um die Preßverbindung 10 im vorderen Bereich des Standardschaftes 1 lösbar zu gestalten, ist der im vorderen Bereich des Standard schaftes vorgesehene Aufnahmezylinder 15 der Aufnahmebuchse 19 gegenüber dem Werkzeugschaft 12 mit dem Durchmesser d auf einen größeren Innendurchmesser D bemessen, so daß ein hohlzylindri scher Zwischenraum zwischen dem Aufnahmezylinder 15 und dem Werkzeugschaft 12 entstehen. Dieser Zwischenraum hat eine radiale Abmessung s von mindestens etwa 15% des Durchmessers d des zu spannenden Werkzeugschaftes 12. Der hohlzylindrische Zwischenraum ist durch eine axial eingesetzte Spannbuchse 16 bzw. 16′ aus einer Formgedächtnislegierung ausgefüllt. Die genau gefertigte Spannbuchse ist bezüglich ihres Außendurchmessers auf den Innen durchmesser D des Aufnahmezylinders 15 und bezüglich ihres In nendurchmessers auf den Durchmesser d des Werkzeugschaftes 12 abgestimmt; hierauf soll weiter unten noch näher eingegangen werden. Die Formgedächtnislegierung der Spannbuchse ist bezüglich ihrer Zusammensetzung bzw. bezüglich ihres Legierungstyps so ausgewählt, daß deren Austenit-Finish-Temperatur unterhalb der Arbeitstemperatur, beispielsweise bei etwa 10°C liegt. Die Formgedächtnislegierungen selber sind ihrer Art nach bekannt und es gibt darüber inzwischen auch schon eine gewisse Speziallite ratur, auf die hier verwiesen werden kann. Damit die Spannbuchse 16 bzw. 16′ die ihr zugedachte Funktion einer lösbaren Preßver bindung wirksam ausüben kann, muß die Spannbuchse folgende herstellungsbedingte Zustände durchlaufen haben, an die sich die Spannbuchse aufgrund der Formgedächtniseigenschaft des Werkstof fes, aus dem sie besteht, "erinnern" kann: 10 to make the press-fit connection in the front region of the standard shank 1 releasably, the shank in the front region of the standard provided for receiving cylinder 15 of the female receptacle 19 relative to the tool shank 12 with the diameter d dimensioned to a larger inner diameter D so that a hohlzylindri shear space between the receiving cylinder 15 and the tool shank 12 arise. This space has a radial dimension s of at least about 15% of the diameter d of the tool shank 12 to be clamped. The hollow cylindrical space is filled by an axially inserted bushing 16 or 16 'from a shape memory alloy. The precisely manufactured clamping bush is matched in terms of its outer diameter to the inner diameter D of the receiving cylinder 15 and in terms of its inner diameter to the diameter d of the tool shank 12 ; this will be discussed in more detail below. The shape memory alloy of the clamping bush is selected with regard to its composition or with respect to its alloy type so that its austenite finish temperature is below the working temperature, for example approximately 10 ° C. The shape memory alloys themselves are known in their nature and there is already a certain special literature about them which can be referred to here. So that the clamping bush 16 or 16 'can effectively perform the intended function of a releasable press connection, the clamping bush must have undergone the following manufacturing-related conditions to which the clamping bush can "remember" due to the shape memory property of the material from which it is made :
Zunächst muß die Spannbuchse 16 bzw. 16′ - ausgehend von einem austenitischen Gefügezustand des Werkstoffes - zum einen an ihrer dem Werkzeugschaft 12 zugewandten Innenfläche 17 auf ein Untermaß gegenüber dem Durchmesser d des Werkzeugschaftes 12 bearbeitet sein, so daß sich bei Paarung der Spannbuchse 16 bzw. 16′ mit dem Werkzeugschaft 12 rechnerisch eine hohe Vorspannung darauf er gibt; des weiteren muß die Spannbuchse an ihrer dem Aufnahmezy linder 15 zugewandten Außenfläche 18 auf ein Übermaß gegenüber dem Aufnahmezylinder 15 bearbeitet werden, so daß sich bei Paarung der Spannbuchse 16 bzw. 16′ mit dem Aufnahmezylinder 15 rechnerisch ebenfalls eine hohe Vorspannung darin ergibt.First, the clamping bush has 16 or 16 '- starting from an austenitic microstructure of the material - on the one at its side facing the tool shank 12 inner surface 17 to a dimension smaller than the diameter d to be processed 12 of the tool shank, so that upon mating of the clamping bush 16 or 16 'with the tool shank 12 arithmetically there is a high preload on it; Furthermore, the clamping bush must linder 15 facing outer surface are processed in an excess relative to the receiving cylinder 15 18 at its the Aufnahmezy so that 'with the receiving cylinder 15 computationally also a high bias voltage results therein at mating of the clamping bush 16 and 16 respectively.
Anschließend wird der Werkstoff der Spannbuchse 16 bzw. 16′ durch Unterkühlen in den martensitischen Gefügezustand überführt und in diesem Gefügezustand bezüglich ihrer Wandstärke s sowohl von ih rer Außenfläche 18 als auch von ihrer Innenfläche 17 her durch Massivumformung reduziert. Dieses Wanddickenreduzieren erfolgt vorzugsweise durch Pressen oder Ziehen der Spannbuchse 16 bzw. 16′ durch eine Ringdüse hindurch oder durch freies Streckziehen eines Rohres. Und zwar müssen die Innen- und Außenfläche 17 bzw. 18 soweit in ihrem Durchmesser verändert werden, daß sowohl die Innenfläche 17 gegenüber dem Werkzeugschaft 12 als auch deren Außenfläche 18 gegenüber dem standardschaftseitigen Aufnahmezy linder 15 jeweils ein knappes Spiel aufweisen, so daß sich ein leichter bis schwerer Schiebesitz ergibt.Subsequently, the material of the clamping bush 16 or 16 'is converted into the martensitic structural state by supercooling and, in this structural state, its wall thickness s is reduced by both its outer surface 18 and its inner surface 17 by massive deformation. This reduction in wall thickness is preferably done by pressing or pulling the bushing 16 or 16 'through an annular nozzle or by free stretching of a tube. Namely, the inner and outer surfaces 17 and 18 have to be changed in their diameter so much that both the inner surface 17 with respect to the tool shank 12 and their outer surface 18 with respect to the standard-side intake cylinder 15 each have a slight play, so that an easier one to heavy sliding seat.
Die in dem austenitischen Gefügezustand des Spannbuchsenwerk stoffes vorgenommene erste Maßbearbeitung kann spanabhebend oder auch durch Massivumformung bspw. ebenfalls durch Ziehen durch eine Ringdüse hindurch erfolgen, wobei ein entsprechendes Rohr, aus dem später durch Absägen oder Abstechen auf der Drehbank mehrere einzelnen Spannbuchsen gefertigt werden können, in ra tioneller Weise bearbeitbar ist. Insbesondere der anschließende, zweite, bei niedrigen Temperaturen, zumindest aber in martensiti schem Gefügezustand durchzuführende Bearbeitungsvorgang zur Wand dickenreduzierung wird zweckmäßigerweise ebenfalls in Halbzeug- Zustand, das heißt in Rohrform durchgeführt, weil sich ein Rohr besser maßhaltig ziehen läßt, als eine kurze Buchse. Praktisch kann man also so vorgehen, daß ein Rohr aus Formgedächtnislegie rung zunächst in austenitischem Zustand, d. h. bei Raumtemperatur so gezogen wird, daß die Außen- und die Innenflächen 18, 17 rech nerisch einen harten Preßsitz gegenüber dem Aufnahmezylinder 15 bzw. dem Werkzeugschaft 12 aufweisen und daß anschließend mittels Ziehen durch eine andere Ringdüse oder auch durch freies Streck ziehen des Rohres bei niedrigen Temperaturen und martensitischem Gefügezustand des Werkstoffes die Wandstärke reduziert wird, so daß die Außen- und die Innenflächen 18 bzw. 17 ein geringes Spiel gegenüber den entsprechenden Gegenflächen am Standardschaft bzw. am Bearbeitungswerkzeug aufweisen. Von einem solcherart herge stellten längeren Rohr können dann mehrere Spannbuchsen 16 bzw. 16′ abgelängt werden.The first dimensional machining carried out in the austenitic structural state of the clamping bush material can be carried out by machining or also by massive forming, for example also by pulling through an annular nozzle, a corresponding tube from which several individual clamping bushes can later be produced by sawing off or parting off on the lathe, is editable in a rational manner. In particular, the subsequent, second, to be carried out at low temperatures, but at least in martensitic structural state machining process for wall thickness reduction is also advantageously carried out in the semi-finished state, that is, in the form of a tube, because a tube can be drawn more dimensionally than a short socket. Practically, one can proceed in such a way that a pipe made of shape memory alloy is first drawn in the austenitic state, ie at room temperature, in such a way that the outer and inner surfaces 18 , 17 computationally have a hard press fit with respect to the receiving cylinder 15 or the tool shank 12 and that the wall thickness is then reduced by pulling through another ring nozzle or by free stretching of the tube at low temperatures and martensitic structure of the material, so that the outer and inner surfaces 18 and 17 have a slight play compared to the corresponding counter surfaces Have standard shaft or on the processing tool. From such a Herge made longer tube then a plurality of clamping bushes 16 and 16 'can be cut to length.
Die im martensitischen Gefügezustand vorzunehmende Massivumfor mung der Spannbuchse kann bei sorgfältiger Vorgehensweise auch dadurch vorgenommen werden, daß die Spannbuchse 16 zunächst für sich auf den Werkzeugschaft 12 des zu spannenden Werkzeuges vor sichtig in einer Preßeinrichtung axial aufgeschoben wird, wobei nicht nur die zylindrische Innenfläche 17 der Spannbuchse, son dern auch deren Außenfläche 18 - letztere zunächst entgegen der gewünschten Durchmesserveränderung - aufgeweitet wird. In diesem axial auf den Werkzeugschaft aufgepreßten Zustand wird die Spann buchse dann gemeinsam mit dem Werkzeug in den Aufnahmezylinder 15 des Standartschaftes axial eingepreßt, wodurch die Außenfläche 18 der Spannbuchse im Durchmesser auf das erforderliche Maß redu ziert wird. Um dies ohne Beschädigung, d. h. ohne jegliche, die Maßhaltigkeit beeinträchtigende Deformation der Spannbuchse be werkstelligen zu können, muß die Spannbuchse allerdings mit einer Vielzahl von werkstoffintegrierten Hohlräumen versehen sein, wo rauf weiter unten noch näher eingegangen ist. Anschließend muß die Spannbuchse durch geeignete gemeinsame Temperaturbehandlung von Spannbuchse, Werkzeug und Standardschaft noch in den austeni tischen Gefügezustand überführt werden. Bei Formgedächtnislegie rung mit aufgeweiteter Hysterese muß die genannte Baueinheit also einmal bis über die Austenit-Finish-Temperatur erwärmt werden und kann dann auf die Arbeitstemperatur, meist die Raumtemperatur ab kühlen. Bei der eben kurz geschilderten vereinfachten, zweiten Bearbeitungsstufe der Spannbuchse wird diese gewissermaßen durch ihren erstmaligen Gebrauch in noch "jungfräulichem" Zustand mas sivumformend zuendebearbeitet.The Massivumfor to be carried out in the martensitic structural state of the clamping bush can also be made with careful procedure in that the clamping bush 16 is initially slid axially on the tool shank 12 of the tool to be clamped in a pressing device before, not only the cylindrical inner surface 17 of the Clamping sleeve, son also the outer surface 18 - the latter initially against the desired change in diameter - widened. In this axially pressed state on the tool shank, the clamping bush is then axially pressed together with the tool into the receiving cylinder 15 of the standard shaft, whereby the outer surface 18 of the clamping bush is reduced in diameter to the required degree. In order to be able to do this without damage, that is, without any deformation of the clamping bush affecting the dimensional accuracy, the clamping bush must, however, be provided with a multiplicity of material-integrated cavities, which is discussed in more detail below. Then the clamping bush must be converted into the austenitic structure by suitable joint temperature treatment of the clamping bush, tool and standard shank. In shape memory alloy with widened hysteresis, the above-mentioned unit must therefore be heated up to above the austenite finish temperature and can then cool down to the working temperature, usually room temperature. In the simplified, second processing stage of the clamping bush, which has just been briefly described, it is finished to a certain extent by its first use in a still "virgin" state.
Um die länger andauernde Bearbeitung der martensitischen Spann buchse nicht bei niedrigen Temperaturen unterhalb des Gefrier punktes durchführen zu müssen, ist es zweckmäßig, für die Spann buchsen eine Formgedächtnislegierung mit sog. aufgeweiteter Hy stere zu verwenden, bei der die Martensit-Start- und die Auste nit-Start-Temperatur um wenigstens 50 bis 80 Grad der Kelvinskala auseinanderliegen. Bei einer solchen Legierung kann bei geeigneter Lage der Umwandlungsbereiche innerhalb des Temperaturspektrums und bei geeigneter Vorbehandlung der Spannbuchse auch bei Raum temperatur noch martensitisches Gefüge vorliegen, obwohl bei Ab kühlung die Umwandlung in den martensitischen Gefügezustand erst bei wesentlich niedrigeren Temperaturen erfolgen mag. Aufgrund dessen kann die bei diesem Gefügezustand erforderliche Bearbei tung in vorteilhafter Weise bei Raumtemperatur vorgenommen wer den.The long-term processing of the martensitic clamping do not socket at low temperatures below freezer point, it is useful for the instep bushes a shape memory alloy with so-called expanded Hy stere, where the martensite start and the auste nit start temperature by at least 50 to 80 degrees of the Kelvin scale apart. Such an alloy can be used if appropriate Location of the conversion areas within the temperature spectrum and with suitable pretreatment of the clamping bush also in the room temperature is still martensitic, although in Ab cooling the transformation into the martensitic structural state only may take place at much lower temperatures. Because of this can be the processing required in this structural state tion advantageously carried out at room temperature the.
Um nun ein Bearbeitungswerkzeug 2 in die Aufnahmebuchse 19 eines Standardschaftes 1 festsitzend aufnehmen zu können, wird die fertige Spannbuchse 16 bzw. 16′ nach Unterkühlung und Überführung ihres Werkstoffes in den martensitischen Zustand in den Aufnah mezylinder 15 der Aufnahmebuchse 19 eingesetzt und anschließend, bevor sich noch die Spannbuchse 16 bzw. 16′ erwärmen konnte, so fort der Werkzeugschaft 12 des Bearbeitungswerkzeuges 2 in die Spannbuchse 16 bzw. 16′ eingesetzt. Um ein vorzeitiges Erwärmen der Spannbuchse zu verhindern, kann sowohl der Standardschaft 1 als auch das einzusetzende Bearbeitungswerkzeug 2 ebenfalls un terkühlt werden. Die richtige Einstecktiefe des Bearbeitungs werkzeuges 2 in die Aufnahmebuchse 19 des Standardschaftes kann durch die bereits erwähnte Einstellschraube 11 justiert werden. Nach ordnungsgemäßen Einführen der Spannbuchse 16 bzw. 16′ und des Bearbeitungswerkzeuges 2 können die gefügten Teile auf Raum temperatur erwärmt werden, was bspw. durch Stehenlassen oder durch Anblasen mit Raumluft oder mit leicht angewärmter Luft ge schehen kann. Durch die Temperaturänderung findet in der Spann buchse 16 bzw. 16′ aus Formgedächtnislegierung eine Gefügeum wandlung von dem martensitischen Gefüge - kalt - zu einem austenitischen Gefüge - raumwarm - statt, die aufgrund der Rück errinnerung mit einer Zunahme der Wandstärke s der Spannbuchse 16 bzw. 16′ verbunden ist. Die Spannbuchse möchte in dem raumwarmen Zustand die zuvor gefertigte größere Wanddicke wieder einnehmen. In order to now be able to accommodate a machining tool 2 in the receptacle 19 of a standard shaft 1 , the finished clamping bush 16 or 16 'after supercooling and transfer of its material into the martensitic state is inserted into the receptacle me cylinder 15 of the receptacle 19 and then before could still heat the clamping bush 16 or 16 ', so on the tool shank 12 of the machining tool 2 inserted into the clamping bush 16 or 16 '. In order to prevent premature heating of the clamping bush, both the standard shaft 1 and the machining tool 2 to be used can also be subcooled. The correct insertion depth of the machining tool 2 in the receptacle 19 of the standard shaft can be adjusted by the adjusting screw 11 already mentioned. After proper insertion of the clamping bush 16 or 16 'and the machining tool 2 , the joined parts can be heated to room temperature, which can happen, for example, by standing or by blowing with room air or with slightly warmed air. Due to the temperature change in the clamping bush 16 or 16 'made of shape memory alloy, a structural change from the martensitic structure - cold - to an austenitic structure - room temperature - takes place, which due to the recall with an increase in the wall thickness s of the clamping bush 16 or 16 'is connected. The clamping bush would like to take up the previously made larger wall thickness again in the room-warm condition.
Nachdem sie daran jedoch außenseitig durch die Aufnahmebuchse 19 und innenseitig durch den Werkzeugschaft 12 gehindert ist, baut sich eine sehr hohe Flächenpressung sowohl an der Außenfläche 18 als auch im Bereich der Innenfläche 17 der Spannbuchse 16 bzw. 16′ auf, die zu einem sehr starken Festklemmen des Werkzeug schaftes 12 in dem Standardschaft 1 führt. Aufgrund der genauen Vorbearbeitung der beteiligten Fügeflächen kommt es auch zu einem entsprechend präzisen Klemmen des Werkzeuges 12 in der Preßver bindung 10. Bei der Anmelderin wurden Prototypen von Standard schäften bzw. Spannbuchsen aus einer Nickel/Titan-Legierung her gestellt, wobei sehr hohe Rundlaufgenauigkeiten mit einem Rund lauffehler von weniger als 10 µm reproduziert werden konnten. Die Festhaltekräfte lagen so hoch, daß keinerlei Schwierigkeiten im praktischen Betrieb auftraten. Wie die Zeichnung zeigt, ist der Außendurchmesser der Preßverbindung 10 nicht größer als der Durchmesser des Fügezylinders 14 des Standardschaftes 1.However, after it is prevented on the outside by the receiving bush 19 and on the inside by the tool shank 12 , a very high surface pressure builds up both on the outer surface 18 and in the region of the inner surface 17 of the clamping bush 16 or 16 ', which leads to a very strong Clamping the tool shaft 12 in the standard shaft 1 leads. Due to the precise preprocessing of the joining surfaces involved, there is also a correspondingly precise clamping of the tool 12 in the press connection 10 . The applicant produced prototypes of standard shafts or bushings made of a nickel / titanium alloy, whereby very high concentricity with a concentricity error of less than 10 µm could be reproduced. The holding forces were so high that there were no difficulties in practical operation. As the drawing shows, the outer diameter of the press connection 10 is not larger than the diameter of the joining cylinder 14 of the standard shaft 1 .
Um die Preßverbindung lösen zu können, braucht der Standardschaft 1 mit dem darin festhaftend aufgenommenen Bearbeitungswerkzeug 2 lediglich in ein kaltes Medium, bspw. in Trockenschnee oder in flüssigen Stickstoff oder in flüssige Luft gelegt zu werden. Da bei wandelt sich nach einer gewissen Zeit das Gefüge der Spann buchse in den martensitischen Zustand zurück, wonach aufgrund der niedrigen Streckgrenze und aufgrund einer gewissen Rückerinnerung der Spannbuchse - Wandstärkereduzierung - die Teile relativ leicht auseinandergezogen werden können. Zwar ist auf diese Weise relativ einfach die Preßverbindung lösbar, wobei nur geringe, manuell beherrschbare Kräfte ausgeübt zu werden brauchen und dementsprechend auch keinerlei gewaltbedingte Verformungen und/oder Maßveränderungen eintreten. Allerdings ist ein solches Lösen nur in einer speziellen Werkstatt mit einem Kältemittel möglich; vor Ort an der Transferstraße ist ein Lösen der Preß verbindung 10 mit dem dort üblichen Werkstattmitteln nicht mög lich, was ebenfalls erwünscht ist.In order to be able to release the press connection, the standard shaft 1 with the processing tool 2 held firmly in it only needs to be placed in a cold medium, for example in dry snow or in liquid nitrogen or in liquid air. Since the structure of the clamping bush changes back to the martensitic state after a certain time, after which the parts can be pulled apart relatively easily due to the low yield strength and due to a certain reminder of the clamping bush - wall thickness reduction. It is true that the press connection can be released relatively easily in this way, only small, manually controllable forces needing to be exerted and, accordingly, no violent deformations and / or dimensional changes occur. However, such loosening is only possible in a special workshop with a refrigerant; on site on the transfer line, a loosening of the press connection 10 with the usual workshop equipment there is not possible, which is also desirable.
Solange die Preßverbindung 10 bei Raumtemperatur vorliegt, wirkt in der Spannbuchse 16 bzw. 16′ eine hohe radiale Druckkraft, die - wie gesagt - durch die Aufnahmebuchse 19 an der Außenseite und durch den Werkzeugschaft 12 an der Innenseite an mechanische Hindernisse stößt, die ein freies radiales Dehnen in beiden Ra dialrichtungen behindern. Aus Kontinuitätsgründen müßte die Spannbuchse 16 bzw. 16′ normalerweise axial in beiden Axialrich tungen ausweichen, was zu einem mehrachsigen Spannungszustand innerhalb der Spannbuchse führt. Bei mehrachsigen Spannungszu ständen treten jedoch gegenseitige Behinderungen ein, so daß die an sich freisetzbaren Kräfte nicht voll zur Auswirkung gelangen. Um gleichwohl die mittels der Spannbuchse 16 bzw. 16′ in Radial richtung freisetzbaren Klemmkräfte voll zur Entfaltung bringen zu können, sind zum Abbau der erwähnten mehrachsigen Spannungszu stände in der Wandung der Spannbuchse gleichmäßig darin verteilte Hohlräume von wenigstens etwa 5% des Gesamtvolumens der Spann buchse vorgesehen. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestelltem Ausführungsbeispiel sind diese Hohlräume dadurch gebildet, daß die Spannbuchse 16 als poröser Sinterkörper ausgebildet ist, was durch die Punktierung des schraffierten Buchsenquerschnittes an gedeutet ist. Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Aus führungsbeispiel einer einzelnen Spannbuchse 16′ sind diese Hohlräume dadurch geschaffen, daß außenseitig mehrere Längsnuten 20 in die Wandung der Spannbuchse 16′ eingearbeitet sind, wobei die Nuten 20 axial stirnseitig frei auslaufen. Die Nuten 20 kön nen dabei relativ schmal sein, nachdem das Nutenvolumen lediglich etwa 5 bis 10% ausmachen muß. Bei radialer Pressung der Wandung der Spannbuchse 16′ kann dann der Wandungswerkstoff auf relativ kurzer Strecke in Umfangsrichtung sich frei ausdehnen, so daß sich ein mehrachsiger Spannungszustand nur in einem sehr be schränkten Umfang ausbilden kann. Die werkstoffintegrierten und gleichmäßig in der Spannbuchse verteilten Hohlräume erlauben au ßerdem ein leichtes Einpressen eines aus - martensitischer, also relativ weicher - Spannbuchse und Werkzeugschaft bestehenden Verbundes in den Aufnahmezylinder 15 des Standardschaftes beim "jungfräulichen" Erstgebrauch der Spannbuchse.As long as the press connection 10 is at room temperature, acts in the clamping bush 16 or 16 'a high radial pressure force, which - as I said - through the receiving bush 19 on the outside and through the tool shank 12 on the inside to mechanical obstacles that a free hinder radial stretching in both radial directions. For reasons of continuity, the clamping bush 16 or 16 'would normally have to dodge axially in both axial directions, which leads to a multi-axis stress state within the clamping bush. In multi-axis stress conditions, however, mutual disabilities occur, so that the forces that can be released per se do not have full effect. In order to be able to fully develop the clamping forces that can be released by means of the clamping bush 16 or 16 'in the radial direction, hollow spaces of at least about 5% of the total volume of the clamping bush are uniformly distributed therein in order to reduce the multiaxial stress conditions mentioned in the wall of the clamping bush intended. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, these cavities are formed in that the clamping bush 16 is designed as a porous sintered body, which is indicated by the puncturing of the hatched cross section of the bush. In the example shown in Figs. 3 and 4 from the guide, for example a single clamping bush 16 ', these cavities are created in that the outside several longitudinal grooves 20 in the wall of the clamping bush 16' are incorporated, said grooves 20 run axially end face free. The grooves 20 can be relatively narrow after the groove volume only has to make up about 5 to 10%. With radial pressing of the wall of the clamping bush 16 ', the wall material can then freely expand in the circumferential direction over a relatively short distance, so that a multiaxial stress state can only be formed to a very limited extent. The cavities integrated in the material and evenly distributed in the clamping bush also allow a composite - consisting of martensitic, that is relatively soft - clamping bush and tool shank to be easily pressed into the receiving cylinder 15 of the standard shank when the "virgin" first use of the clamping bush.
Das Prinzip der lösbaren Klemmverbindung 10 ist auch gewisserma ßen umkehrbar, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. Der dortige Standardschaft 1′ dient zur Aufnahme eines scheibenförmigen Be arbeitungswerkzeuges 2′ mit einer zentrischen Aufnahmebohrung 22, die über eine Preßverbindung 10′ rundlaufgenau und bei hoher Haltekraft mit dem Standardschaft 1′ verbunden werden soll. Zu diesem Zweck ist an dem Standardschaft anstelle der Aufnahme buchse ein Aufnahmezapfen 21 angebracht, der auf seiner Außen seite das Bearbeitungswerkzeug 2′ mittelbar aufnimmt. Der ring förmige Zwischenraum ist durch eine genau bearbeitete, axial eingesteckte Spannbuchse 16′′ ausgefüllt, die axial an der auch das Bearbeitungswerkzeug 2′ axial abstützenden Schulter 23 an liegt. In austenitischem Gefügezustand weist die Spannbuchse 16′′ außenseitig ein deutliches Übermaß gegenüber der Aufnahmebohrung 22 innerhalb des Bearbeitungswerkzeuges 2′ sowie innenseitig ein deutliches Untermaß gegenüber dem Aufnahmezapfen 21 auf, wogegen aufgrund einer entsprechenden Vorbehandlung der Spannbuchse 16′′ diese in martensitischem Gefügezustand entlang den erwähnten Ge genflächen verschiebbar ist. Es soll hier lediglich angedeutet werden, daß das gleiche Spannprinzip, wenn auch baulich gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 umgekehrt, bei Bearbei tungswerkzeugen 2′ mit zentrischer Aufnahmebohrung 22 angewendet werden kann.The principle of the releasable clamp connection 10 is also reversible to a certain extent, as is indicated in FIG. 5. The standard shaft 1 'there serves to accommodate a disk-shaped machining tool 2 ' with a central receiving bore 22 which is to be connected via a press connection 10 'concentric and with high holding force to the standard shaft 1 '. For this purpose, a receiving pin 21 is attached to the standard shaft instead of the receptacle, which indirectly receives the machining tool 2 'on its outer side. The ring-shaped space is filled by a precisely machined, axially inserted clamping bush 16 '', which lies axially on the machining tool 2 'axially supporting shoulder 23 . In the austenitic structural state, the clamping bush 16 '' on the outside a clear oversize compared to the receiving bore 22 within the machining tool 2 'and on the inside a clear undersize compared to the receiving pin 21 , whereas due to a corresponding pretreatment of the clamping bush 16 ''this in a martensitic structural state along the mentioned Ge opposing surfaces is movable. It should only be hinted at here that the same clamping principle, albeit structurally opposite to the embodiment according to FIG. 1, can be used in machining tools 2 'with a central receiving bore 22 .
Claims (7)
- - an den Außenumfang des Standardschaftes ist ein präziser, nur ein geringes Untermaß gegenüber der zylindrischen Aufnahme öffnung in der Arbeitsspindel aufweisender Fügezylinder an geschliffen,
- - im Standardschaft ist seinerseits das Bearbeitungswerkzeug mittels einer zylindrischen Preßverbindung dauerhaft fixiert, wobei für eine höchstmögliche Rundlaufgenauigkeit der Ar beitsflächen des Bearbeitungswerkzeuges gegenüber dem Fügezylinder des Standardschaftes gesorgt ist,
- - zur Bildung der zylindrischen Preßverbindung zwischen Stan dardschaft und Bearbeitungswerkzeug ist standardschaftseitig eine monolithisch mit dem Standardschaft verbundene, die ra dialen Preßkräfte aufnehmende, innenseitig mit einem Aufnah mezylinder definierten Durchmessers versehene Aufnahmebuchse und werkzeugseitig ein zylindrischer Werkzeugschaft vorgese hen, gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit folgender Merkmale:
- - der Aufnahmezylinder (15) weist gegenüber dem Werkzeugschaft (12, Durchmesser d) einen größeren Innendurchmesser (D) auf,
- - der hohlzylindrische Zwischenraum zwischen standardschaftseitigem Aufnahmezylinder (15) und Werkzeugschaft (12) ist durch eine axial eingesetzte Spannbuchse (16, 16′) aus Form gedächtnislegierung ausgefüllt, die bezüglich ihres Außendurchmessers auf den Innendurchmesser (D) des Aufnahme zylinders (15) und bezüglich ihres Innendurchmessers auf den Durchmesser (d) des Werkzeugschaftes (12) abgestimmt ist,
- - die Formgedächtnislegierung ist bezüglich ihrer Zusammenset zung (Legierungstyp) so ausgewählt, daß deren Austenit-Fi nish-Temperatur unterhalb der Arbeitstemperatur liegt,
- - die Spannbuchse (16, 16′) hat folgende für die ihr zugedachte
Funktion relevante und aufgrund der Formgedächtniseigenschaft
ihres Werkstoffes "erinnerbare" herstellungsbedingte Zustände
durchlaufen:
- - zunächst ist die Spannbuchse (16, 16′) - ausgehend von einem austenitischen Gefügezustand des Werkstoffes - zum einen an ihrer dem Werkzeugschaft (12) zugewandten Innen fläche (17) auf ein Untermaß gegenüber dem Durchmesser (d) des Werkzeugschaftes (12) bearbeitet, so daß sich bei Paarung der Spannbuchse (16, 16′) mit dem Werkzeugschaft (12) rechnerisch eine hohe Vorspannung darauf ergibt und zum anderen an ihrer dem Aufnahmezylinder (15) zugewandten Außenfläche (18) auf ein Übermaß gegenüber dem Aufnahme zylinder (15) bearbeitet, so daß sich bei Paarung der Spannbuchse (16, 16′) mit dem Aufnahmezylinder (15) rech nerisch ebenfalls eine hohe Vorspannung darin ergibt,
- - die anschließend durch Unterkühlen in den martensitischen Gefügezustand des Werkstoffes überführte Spannbuchse (16, 16′) ist in diesem Gefügezustand bezüglich ihrer Wand stärke (s) sowohl von ihrer Außen- (18) als auch von ihrer Innenfläche (17) her durch Massivumformung so weit redu ziert worden, daß in martensitischem Gefügezustand der Spannbuchse (16, 16′) sowohl deren Innenfläche (17) ge genüber dem Werkzeugschaft (12) als auch deren Außenfläche (18) gegenüber dem standardschaftseitigen Aufnahmezylinder (15) jeweils ein knappes, einen festen Schiebe- bis leichten Preßsitz ermöglichendes Spiel aufweist.
- - On the outer circumference of the standard shaft, a precise, only a small undersize compared to the cylindrical receiving opening in the work spindle has grinding cylinders,
- - In the standard shaft, the processing tool is in turn permanently fixed by means of a cylindrical press connection, with be surfaces of the processing tool being provided for the highest possible concentricity of the working tool relative to the joining cylinder of the standard shaft,
- - To form the cylindrical press connection between the standard shank and the machining tool, a monolithically connected to the standard shank on the standard shank, the radial press forces absorbing, inside with a holding cylinder with a defined diameter and a tool shank, a cylindrical tool shank, characterized by the common features of the following:
- - The receiving cylinder ( 15 ) has a larger inner diameter (D) than the tool shank ( 12 , diameter d),
- - The hollow cylindrical space between the standard shaft-side receiving cylinder ( 15 ) and tool shank ( 12 ) is filled by an axially inserted clamping bush ( 16 , 16 ') made of shape memory alloy, the outer diameter of the inner diameter (D) of the receiving cylinder ( 15 ) and with respect to its inside diameter is matched to the diameter (d) of the tool shank ( 12 ),
- - The shape memory alloy is selected with regard to its composition (alloy type) so that its austenite fi nish temperature is below the working temperature,
- - The clamping bush ( 16 , 16 ') has undergone the following production-related conditions relevant to its intended function and "rememberable" due to the shape memory property of its material:
- - First, the clamping bush ( 16 , 16 ') - starting from an austenitic structural state of the material - on the one hand on their tool shaft ( 12 ) facing inner surface ( 17 ) to an undersize compared to the diameter (d) of the tool shaft ( 12 ) so that (16, 16 ') with the tool shank (12) by calculation results in mating of the clamp sleeve a high bias voltage thereto, and the other at its side facing the receiving cylinder (15) facing outer surface (18) to an oversize relative to the receiving cylinder (15 ) edited so that when pairing the clamping bush ( 16 , 16 ') with the receiving cylinder ( 15 ) arithmetically also results in a high preload,
- - The subsequently transferred by supercooling in the martensitic structure of the material bushing ( 16 , 16 ') is in this structure with respect to its wall thickness (s) both from its outer ( 18 ) and from its inner surface ( 17 ) ago by massive forming It has been greatly reduced that in the martensitic structural state of the clamping bush ( 16 , 16 ') both its inner surface ( 17 ) compared to the tool shank ( 12 ) and its outer surface ( 18 ) relative to the standard-shaft-side receiving cylinder ( 15 ) each have a tight, a fixed Sliding to light press fit allows clearance.
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|---|---|---|---|
| DE4128446A DE4128446C1 (en) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | Standard stem for rotary machining tools - has outer, precise fitting cylinder for setting into retaining aperture in spindle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE4128446A DE4128446C1 (en) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | Standard stem for rotary machining tools - has outer, precise fitting cylinder for setting into retaining aperture in spindle |
Publications (1)
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ID=6439258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE (1) | DE4128446C1 (en) |
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