DE4445277A1

DE4445277A1 - Verfahren zum Auswuchten eines Werkzeugkopfes

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Publication number: DE4445277A1
Application number: DE19944445277
Authority: DE
Original assignee: KOYEMANN WERKZEUGE GmbH
Current assignee: Cbs Praezisionswerkzeuge 40629 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: DE4445277B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswuchten eines Werk zeugkopfes 1. Verfahren zum Auswuchten eines Werkzeugkopfes, insbeson dere für Dreh- und Ausbohroperationen, mit

- einem Grundkörper, der eine in Richtung der Drehachse des Werk zeugkopfes verlaufende Aufnahmebohrung aufweist,
- einer in der Aufnahmebohrung drehbaren Exzenterhülse, die eine zur Aufnahmebohrung komplementäre, zylindrische Außenfläche, eine dazu exzentrische Innenbohrung und einen radial nach außen stehen den Bund aufweist,
- einem sich mit einem Schaft in die Innenbohrung der Exzenterhülse erstreckenden Werkzeughalter,
- und einer Spanneinrichtung,

wobei die Lage des Werkzeughalters relativ zum Grundkörper durch Drehen der Exzenterhülse veränderbar und mit der Spanneinrichtung feststellbar ist, sowie einen gemäß diesem Verfahren ausgewuchteten Werkzeugkopf.

Derartige Werkzeugköpfe, bei denen der Flugkreis der Schneiden durch Verdrehen einer Exzenterhülse verstellbar ist, sind beispielsweise bekannt aus der DE 42 24 772 A1 der Anmelderin oder aus der EP-B1-0 070 488. Die beiden bekannten Werkzeugköpfe unterscheiden sich im wesentlichen durch ihre Spanneinrichtungen zum Arretieren des Werkzeughalters in einer bestimmten Lage bezüglich des Grundkörpers. Bei der DE 42 24 772 A1 geschieht dieses Arretieren mittels eines einstückigen Spannteils, welches durch axiales Verschieben eines Spannzapfens mit einer konischen Außen fläche nach oben und radial nach außen gedrückt wird. Der Spannzapfen ist im Werkzeughalter geführt, und das Spannteil ist über einen Haltestift mit dem Grundkörper verbunden. Durch axiales Einschieben des Spannzapfens werden Werkzeughalter und Grundkörper sowie die dazwischen befindliche Exzenterhülse gegeneinander verspannt. Bei dem Werkzeugkopf gemäß der EP-B1-0 070 488 ist ein zweiteiliges Spannteil vorgesehen, welches eben falls über einen konischen Zapfen mit dem Werkzeughalter und über einen Haltestift mit dem Grundkörper verbunden ist. Das Verspannen geschieht durch Kugeln, die in dem ersten Teil des Spannteils geführt sind und von einer konischen Fläche des zweiten Teils radial nach außen gegen die Innenseite eines hohlen Schaftes des Werkzeughalters gedrückt werden. Durch das Verdrehen der Exzenterhülse läßt sich bei beiden Werkzeug haltern eine sehr feine radiale Verstellung des Werkzeughalters bezüglich des Grundkörpers und damit des Flugkreises der Schneiden bewirken. Bezüglich der Funktion dieser Werkzeughalter wird auf die Beschreibungen in den beiden angegebenen Dokumenten verwiesen.

Die beschriebenen Werkzeugköpfe weisen in der Regel eine sehr geringe Unwucht auf. In einer bestimmten Position des Verstellbereiches der Exzen terhülse können die Werkzeugköpfe sogar gänzlich von Unwuchten befreit werden, indem die Teile des Werkzeugkopfes mit Ausgleichsgewichten bzw. Ausgleichsbohrungen versehen werden, welche den gegebenenfalls vorhan denen Unwuchten der Bauteile entgegenwirken.

Durch das Verdrehen der Exzenterhülse wird der Werkzeughalter bezüglich des Grundkörpers und damit bezüglich der Drehachse des Werkzeugkopfes auf einer Kreisbahn verlagert, deren Radius der Exzentrizität der Innenboh rung der Exzenterhülse bezüglich der Außenfläche der Exzenterhülse ent spricht. Durch das Verlagern des Werkzeughalters mit dem haltenden Werkzeug erfolgt beim Verstellen der Exzenterhülse aus der ausgewuchteten Position heraus eine Verlagerung des Massenschwerpunktes des Werkzeug halters. Dabei führt nicht die gesamte Masse des Werkzeughalters zu einer Unwucht. Der Schaft des Werkzeughalters ist von der Exzenterhülse umge ben, deren Massenschwerpunkt in die entgegengesetzte Richtung wie der Schaft ausgelenkt wird. Die Verlagerung der Masse des Werkzeugschaftes wird also durch die Verlagerung der Masse der Exzenterhülse im wesentli chen ausgeglichen.

Der sich außerhalb der Exzenterhülse erstreckende Bereich des Werkzeug halters führt allerdings zu einer Unwucht. Die Masse dieses außenliegenden Teils des Werkzeughalters - im folgenden verlagerter Massenanteil genannt - bewegt sich beim Verstellen der Exzenterhülse aus der Drehachse des Werkzeugkopfes heraus. Bei einem typischen Werkzeugkopf mit einem Gewicht von ca. 1,33 kg und einem Verstellbereich des Flugkreisdurch messers von 100 µm beträgt die größte Unwucht etwa 1 g cm, wenn der Werkzeugkopf in der Mitte des Verstellbereiches vollständig ausgewuchtet ist. Der größte Teil dieser Unwucht ist auf die Verlagerung der Masse des Werkzeughalters, ein kleinerer Teil auf die Verlagerung einzelner Teile der Spanneinrichtung bzw. des Werkzeugs selbst zurückzuführen. Die Unwucht dieser Größenordnung ist bei niedrigen Drehzahlen im Bereich von 1000 U/min, wie sie bei Werkzeugen mit großem Flugkreisdurchmesser üblich sind, unproblematisch. Bei der Verwendung von Werkzeugen mit kleinen Flugkreisdurchmessern (weniger als 30 mm) werden bei modernen Bearbei tungsmaschinen schon Drehzahlen im Bereich von 8000 bis 10 000 U/min oder sogar darüber erreicht. Bei derartig hohen Drehzahlen führt selbst die geringe Unwucht der beschriebenen Werkzeugköpfe zu einem unruhigen Maschinenlauf und zu Fehlern bei der Werkstückbearbeitung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Werkzeugkopf der be schriebenen Art mit einer geringeren Unwucht zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Auswuchten der Teile des Werkzeugkopfes in einer bestimmten Position des Verstellbereiches der Exzenterhülse;
b) Ermitteln des verlagerten Massenanteils des Werkzeugkopfes, der beim Verstellen der Exzenterhülse entlang eines Kreises, dessen Radius der Exzentrizität der Exzenterhülse entspricht, aus der Dreh achse des Werkzeugkopfes heraus verlagert wird;
c) Anordnen je einer Ausgleichsmasse an dem Grundkörper und an der Exzenterhülse, die im wesentlichen jeweils eine Unwucht mit dem Betrag des Produkts aus dem verlagerten Massenanteil und der Ex zentrizität erzeugen, wobei
- - bei in der bestimmten, ausgewuchteten Position ihres Verstell bereiches befindlicher Exzenterhülse die Ausgleichsmasse am Grundkörper in radialer Richtung der Exzentrizität der Innen bohrung der Exzenterhülse liegt und
- - die Ausgleichsmasse an der Exzenterhülse der Exzentrizität ihrer Innenbohrung diametral gegenüberliegt.

Durch das Auswuchten der Teile des Werkzeugkopfes befindet sich in der beliebigen aber bestimmten Position des Verstellbereiches der Exzenterhülse der Massenschwerpunkt des Werkzeugkopfes auf dessen Drehachse. Der Massenanteil, der beim Verstellen der Exzenterhülse auf der Kreisbahn aus der Drehachse des Werkzeugkopfes herausbewegt wird, kann entweder aufgrund der Massenverteilung der Teile des Werkzeugkopfes berechnet oder mit geeigneten Auswuchtgeräten bei bezüglich der ausgewuchteten Position verstellter Exzenterhülse ermittelt werden. Das letztere Verfahren hat den Vorteil, daß auch die Unwuchten aufgrund von Fertigungstoleranzen bei jedem einzelnen Werkzeugkopf berücksichtigt werden. Durch das An ordnen der beiden Ausgleichsmassen an dem Grundkörper und der Exzen terhülse, welche jeweils die angegebene Unwucht erzeugen und an den angegebenen Positionen liegen, wird eine resultierende Ausgleichsunwucht erzeugt, welche in jeder Verstellposition der Exzenterhülse den gleichen Betrag aufweist wie die Unwucht aufgrund des verlagerten Massenanteils. Die Ausgleichsunwucht ist der Unwucht aufgrund des verlagerten Massen anteils diametral entgegengerichtet, so daß sie diese völlig ausgleicht (vgl. Zeichnungsbeschreibung).

Bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewuchteten Werk zeugkopf verbleibt aufgrund der Meß- und Bearbeitungstoleranzen höchstens eine Restunwucht im Bereich von 0,1 g cm. Derartig kleine Unwuchten erzeugen selbst bei hohen Drehzahlen keine störenden Einflüsse. Bei Bedarf läßt sich durch Verbesserung der Meßqualität und Bearbeitungsgüte das Auswuchtverfahren beliebig verbessern, bis theoretisch beim Verstellen der Exzenterhülse nicht die geringste Unwucht erzeugt wird.

Vorzugsweise werden die Ausgleichsmassen dadurch angebracht, daß diame tral gegenüber ihrer Position Aussparungen an den jeweiligen Teilen des Werkzeugkopfes angeordnet werden, welche die erwünschte Unwucht erzeugen. Derartige Aussparungen können eine beliebige, an die Form des jeweiligen Teils des Werkzeugkopfes angepaßte Form aufweisen. Sie haben gegenüber Ausgleichsmassen, welche an dem Werkzeugkopf befestigt werden, den Vorteil, daß sie nicht aus der rotationssymmetrischen Geome trie des Werkzeugkopfes herausragen.

Da der größte Teil des verlagerten Massenanteils durch den vorderen Abschnitt des Werkzeughalters gebildet wird, kann es ausreichend sein, das Auswuchtverfahren an dem Werkzeugkopf ohne Werkzeug auszuführen, wobei gegebenenfalls die Aufnahmebohrung im Werkzeughalter mit einem Metallbolzen ausgefüllt ist. Vorteilhafterweise ist beim Auswuchten des Werkzeugkopfes in der bestimmten Position des Verstellbereiches der Exzenterhülse sowie beim Ermitteln des verlagerten Massenanteils ein Werkzeug in dem Werkzeughalter befestigt, welches ein durchschnittliches Gewicht und eine durchschnittliche Form aufweist. Die nach einem der artigen Auswuchten verbleibende Unwucht aufgrund des Verstellens der Exzenterhülse ist dann nur noch auf die Abweichungen der Masse und der Form des tatsächlich verwendeten Werkzeuges bezüglich des Referenzwerk zeugs zurückzuführen.

Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Werkzeugkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 gelöst, der zum Auswuchten der durch das Verstellen der Exzenterhülse erzeugten Unwucht am Grundkörper und an der Exzenterhülse je eine Ausgleichsmasse aufweist. Werden die Ausgleichsunwuchten gemäß Anspruch 1 vorgesehen, so erfolgt ein voll ständiger Ausgleich der Unwucht. Weicht der Betrag und die Winkellage von den in Anspruch 1 genannten Werten ab, so können geringe Restun wuchten verbleiben, die aber je nach Bearbeitungsart und -drehzahl toleriert werden können.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgen den Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes,

Fig. 2 ein zur Befestigung in der Aufnahmebohrung des Werkzeug halters des Werkzeugkopfes geeignetes Werkzeug,

Fig. 3 den Werkzeugkopf aus Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Werkzeugkopfes aus Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV-IV,

Fig. 5 die Schnittdarstellung eines Abschnittes des Werkzeugkopfes aus Fig. 4 entlang der Schnittlinie V-V,

Fig. 6 die Lage der Unwucht und der Ausgleichsunwuchten in zwei unterschiedlichen Verstellpositionen der Exzenterhülse,

Fig. 7 eine Darstellung der funktionellen Zusammenhänge zwischen dem Verdrehwinkel der Exzenterhülse und dem Winkel der Auslenkung der verlagerten Masse,

Fig. 8 die Lage der Unwucht und der Summe der Ausgleichsunwuch ten bei einem beliebigen Verstellwinkel der Exzenterhülse.

Der in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Werkzeugkopf entspricht im wesentli chen dem im deutschen Patent Nr. 42 24 772 beschriebenen Werkzeugkopf. Er besteht aus einem Grundkörper 1 mit einer axialen Aufnahmebohrung 2. In diese Aufnahmebohrung 2 ist eine Exzenterhülse 3 im wesentlichen spielfrei eingeschoben. Die Exzenterhülse 3 weist einen radialen Bund 6 auf, der in axialer Richtung gegen den Grundkörper 1 anliegt und dessen Durchmesser im wesentlichen dem angrenzenden Durchmesser des Grund körpers 1 entspricht. Die Innenbohrung 5 der Exzenterhülse 3 ist bezüglich der zylindrischen Außenfläche 4 um die Exzentrizität e versetzt. In dieser Innenbohrung 5 ist der Schaft 8 des Werkzeughalters 7 angeordnet. Der Werkzeughalter 7 weist eine Aufnahmebohrung 10 für die Befestigung eines Werkzeuges, hier einer Bohrstange 9, auf. Der Grundkörper 1 und der Werkzeughalter 7 sind über eine Spanneinrichtung miteinander verbunden, welche aus einem Spannteil 15 besteht, das mittels eines Haltestiftes 14 in dem Grundkörper 1 verdrehsicher gehalten ist und das eine sich im wesent lichen axial erstreckende Platte aufweist, die sich in eine Aussparung im Schaft 8 des Werkzeughalters 7 erstreckt. Die Platte des Spannteils 15 ist mit dem Schaft 8 des Werkzeughalters 7 über einen Spannzapfen 16 ver bunden, der eine konische Fläche aufweist. Der Spannzapfen 16 ist mittels eines Gewindestiftes 17 in radialer Richtung des Werkzeugkopfes verschieb bar und erzeugt dabei eine Spannkraft mit radialer und axialer Komponente, welche den Grundkörper 1, die Exzenterhülse 3 und den Werkzeughalter 7 gegeneinander verspannen.

Zum Verstellen des Flugkreises der Schneiden 12, 13 der in dem Werkzeug halter 7 gehaltenen Bohrstange 9 reicht es aus, den Gewindestift 17 zu lösen, die Exzenterhülse 3 an ihrem Bund 6 in die entsprechende Richtung zu verdrehen und den Werkzeughalter in der neuen Position durch Ein schrauben des Gewindestiftes 17 zu fixieren.

Die Einzelteile des Werkzeugkopfes weisen aufgrund der Anordnung der funktionalen Elemente, zum Beispiel einer Aussparung 25 in der Wand der Exzenterhülse 3 oder den Bohrungen für den Spannzapfen 16, den Gewinde stift 17 oder die Madenschrauben 11 und 18, jeweils eine derartige Massen verteilung auf, daß ihr Massenschwerpunkt etwas aus der Drehachse des Werkzeugkopfes ausgelenkt ist. Daher wird jedes Teil des Werkzeugkopfes mit Ausgleichsbohrungen bzw. Ausgleichsmassen versehen, die zu einer Verlagerung des Massenschwerpunktes in die Drehachse des Werkzeug kopfes führen. Beispielsweise ist in Fig. 3 eine Ausgleichsbohrung 19 zu erkennen, die die Unwucht aufgrund der Aussparung 25 in der Wand der Exzenterhülse 3 ausgleicht.

In Fig. 5 ist eine Ausgleichsbohrung 20 in der Platte des Spannteils 15 zu erkennen, welche die Unwucht des Spannteils 15 ausgleicht, die durch die Neigung des Spannteils 15 zur Drehachse 23 des Werkzeugkopfes aufgrund der Auslenkung des Spannzapfens 16 um den Betrag der Exzentrizität e erzeugt wird. Bei einem Verdrehen der Exzenterhülse 3 ändert sich die Neigung des Spannteils 15, so daß dieses Spannteil einen Massenanteil aufweist, der beim Verdrehen der Exzenterhülse 3 aus der Drehachse des Werkzeugkopfes heraus verlagert wird.

Der wesentliche Massenanteil, der beim Verstellen der Exzenterhülse 3 verlagert wird, ist jedoch auf den Abschnitt des Werkzeughalters 7 zurück zuführen, der sich jenseits des Bundes 6 der Exzenterhülse 3 erstreckt. Zum Ausgleich der Unwucht, die durch den verlagerten Massenanteil des Werk zeugkopfes beim Verdrehen der Exzenterhülse 3 erzeugt wird, sind an dem Grundkörper 1 und an der Exzenterhülse 3 Ausgleichsgewichte 21 und 22 angebracht. Der in Fig. 1 dargestellte Werkzeugkopf ist in der eingezeich neten mittleren Position seines Verstellbereiches vollständig ausgewuchtet. In der dargestellten Ausführungsform ist das Ausgleichsgewicht 21 am Grundkörper 1 beispielsweise durch Aufkleben angebracht. Die Exzen terhülse 3 ist durch Anbringen einer Aussparung 22 mit einem Ausgleichs gewicht versehen. Die Aussparung 22 erzeugt eine Unwucht, welche in die der Aussparung 22 gegenüberliegende radiale Richtung gerichtet ist. In der eingezeichneten mittleren Position des Verstellbereiches der Exzenterhülse 3, in der sämtliche Teile des Werkzeugkopfes weitestgehend ausgewuchtet sind, liegen die Unwuchten, die durch das Ausgleichsgewicht 21 am Grund körper 1 und die Aussparung 22 an der Exzenterhülse 3 erzeugt werden, einander diametral gegenüber. Diese Unwuchten haben den gleichen Betrag und gleichen einander vollständig aus.

Die Fig. 6 zeigt die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Auswuchtung, die eine minimale Unwucht bei jeder beliebigen Verstellposition der Exzen terhülse 3 gewährleistet. In einem Koordinatensystem, dessen Mittelpunkt die Drehachse 23 des Werkzeugkopfes bildet, sind die Massen und Un wuchten für zwei unterschiedliche Verstellpositionen der Exzenterhülse 3 dargestellt. Eingezeichnet sind die verlagerte Masse m_v, die die Unwucht U erzeugt, sowie die Ausgleichsmassen am Grundkörper m_g und an der Exzenterhülse m_e, welche die Ausgleichsunwuchten U₁ bzw. U₂ erzeugen. Diese Massen und Unwuchten sind in einer ersten Position dargestellt, indem die Einzelteile des Werkzeugkopfes vollständig ausgewuchtet sind und daher auch der beim Verstellen verlagerte Massenanteil auf der Dreh achse 23 liegt und in dieser ersten Position als m_v,1 gekennzeichnet ist. In dieser ersten Position weist die Exzentrizität e₁ der Innenbohrung 5 der Exzenterhülse 3 in Fig. 6 nach oben. Da das Bezugskoordinatensystem bezüglich des Grundkörpers 1 des Werkzeugkopfes ortsfest ist, hat die Ausgleichsmasse m_g am Grundkörper 1 sowie deren Unwucht U₁ immer eine feste Lage und ist in die gleiche Richtung wie die Exzentrizität e₁ in der ersten Position orientiert. Die Ausgleichsmasse m_e an der Exzenterhülse 3 befindet sich diametral gegenüber ihrer Exzentrizität. In der ausgewuchte ten Position 1 liegen die Ausgleichsmassen m_g und m_e,1 also einander gegenüber. Die Unwucht U_2,1 aufgrund der Ausgleichsmasse an der Exzen terhülse m_e,1 gleicht die Unwucht U₁ aufgrund der Ausgleichsmasse m_g am Grundkörper 1 in dieser ersten Position vollständig aus.

In der zweiten Position ist die Exzenterhülse um den Winkel α im Gegen uhrzeigersinn verdreht. Beim Verdrehen der Exzenterhülse 3 wird der verlagerte Massenanteil m_v auf einer Kreisbahn aus der Drehachse 23 des Werkzeugkopfes heraus verlagert. Die Kreisbahn hat einen Radius, der der Exzentrizität e der Innenbohrung 5 der Exzenterhülse 3 entspricht. Der in der zweiten Position der Exzenterhülse 3 aus der Drehachse 23 heraus verlagerte Massenanteil m_v,2 erzeugt eine Unwucht U, welche zu einer Geraden, die rechtwinklig zur Richtung der Ausgleichsunwucht U₁ verläuft, einen Winkel von β aufweist. Der Winkel β ist genau halb so groß wie der Verstellwinkel α der Exzenterhülse 3. Die Ausgleichsmasse m_e,2 an der Exzenterhülse 3 ist in dieser zweiten Position um den Winkel α verdreht. Die Unwuchten U_2,2 der Exzenterhülse 3 und U₁ des Grundkörpers 1 addieren sich zu einer Gesamtunwucht auf, die auf der Winkelhalbierenden zwischen der Unwucht U₁ und der Unwucht U₂ liegt und der Unwucht U genau entgegengerichtet ist. Diese Summe der Ausgleichsunwuchten und die Unwucht U sind von gleichem Betrag und gleichen sich daher vollständig aus. Die Zusammenhänge zwischen dem Verdrehwinkel α der Exzenterhülse 3 und den Richtungen und den Beträgen der Unwuchten lassen sich aus den Fig. 7 und 8 entnehmen.

Wie in Fig. 7 zu erkennen ist, wird beim Verdrehen der Exzenterhülse um einen Winkel α der verlagerte Massenanteil m_v des Werkzeugkopfes auf einem Kreisbogen mit dem Radius der Exzentrizität e der Exzenterhülse aus der Drehachse 23 des Werkzeugkopfes 1 ausgelenkt. Die Auslenkungs strecke ist mit dem Bezugszeichen s und der Winkel zwischen der Richtung der Auslenkung und der durch die Drehachse laufenden Tangente an dem Auslenkungskreisbogen ist mit dem Bezugszeichen β gekennzeichnet. In jeder Position ist der Winkel β halb so groß wie der Verdrehwinkel α der Exzenterhülse. Dies ergibt sich daraus, daß bei einer theoretischen vollen Umdrehung der Exzenterhülse um 360° der Winkel β 180° beträgt. Die Beziehung α = 2 · β läßt sich auch anhand der in Fig. 7 gestrichelt einge zeichneten Hilfskonstruktion nachweisen. Es sind folgende geometrischen Zusammenhänge zu erkennen:

s · sin(β) = e · (1 - cos(α)) (1)

s · cos(β) = e · sin(α) (2).

Durch Teilen der Gleichung (1) durch die Gleichung (2) erhält man mit Hilfe des Additionstheorem für trigonometrische Funktionen (vgl. Bron stein/Semendjajew, "Taschenbuch der Mathematik", 22. Auflage, S. 181)

und

die Beziehung

α = 2 · β (5).

Daß die Unwucht U durch die Ausgleichsmassen m_g und m_e in jeder Ver stellposition der Exzenterhülse vollständig ausgeglichen wird, ergibt sich aus Fig. 8 in Verbindung mit Fig. 7. Die Länge der Auslenkungsstrecke s für jeden Verstellwinkel α läßt sich aus der Gleichung (2) ermitteln. Mit der Beziehung α = 2 · β und dem Additionstheorem

sin(2 · β) = 2 · sin(β) · cos(β) (6)

ergibt sich für die Auslenkungsstrecke

s = 2 · e· sin(β) (7).

Der Betrag der Unwucht ist also

U = m_v · 2 · e · sin(β) (8).

Durch die Ausgleichsmassen am Grundkörper und an der Exzenterhülse werden die Unwuchten U₁ und U₂ jeweils mit dem Betrag des Produkts aus verlagertem Massenanteil und Exzentrizität, das heißt m_v · e erzeugt. In dem durch den Grundkörper 1 definierten Bezugssystem mit dem Mittel punkt auf der Drehachse 23 das Werkzeugkopfes ist die Lage der Unwucht U₁ durch die Ausgleichsmasse m_g am Grundkörper 1 ortsfest. Die Lage der Ausgleichsmasse m_e an der Exzenterhülse 3 und die Richtung der hierdurch erzeugten Unwucht U₂ ändert sich beim Verdrehen der Exzenterhülse 3 um den Winkel α. Bei der Vektoraddition der Unwuchten U₁ und U₂ ergibt sich die gesamte Ausgleichsunwucht U₁₊₂, die wegen des gleichen Betra ges der Unwuchten U₁ und U₂ in Richtung der Winkelhalbierenden zwi schen diesen Unwuchten verläuft. Dabei heben sich die Anteile der Un wuchten rechtwinklig zur Winkelhalbierenden auf, und die parallel ver laufenden Anteile addieren sich. In der Konstruktion in Fig. 8 ist zu erken nen, daß die parallel zur Winkelhalbierenden verlaufenden Anteile der Unwuchten U₁ und U₂ den Betrag U₁ · sin(α/2) bzw. U₂ · sin(α/2) haben. Mit der Beziehung α = 2 · β ergibt sich

U₁₊₂ = 2 · m_v · e · sin(β) (9).

Der Betrag der Ausgleichsunwucht U₁₊₂ entspricht also dem Betrag der Unwucht U durch den verlagerten Massenanteil, und die Richtung dieser beiden Unwuchten sind einander entgegengesetzt.

Bezugszeichenliste

1 Grundkörper
2 Aufnahmebohrung
3 Exzenterhülse
4 zylindrische Außenfläche
5 exzentrische Innenbohrung
6 Bund
7 Werkzeughalter
8 Schaft des Werkzeughalters
9 Bohrstange
10 Aufnahmebohrung
11 Madenschraube
12 Schneide
13 Schneide
14 Haltestift
15 Spannteil
16 Spannzapfen
17 Gewindestift
18 Madenschraube
19 Auswuchtbohrung
20 Auswuchtbohrung
21 Ausgleichsmasse am Grundkörper
22 Einkerbung in der Exzenterhülse
23 Drehachse des Werkzeugkopfes
24 Mittelpunkt des Kreises der Massenverlagerung
25 Aussparung in der Exzenterhülse
e Exzentrizität
m_v beim Verdrehen der Exzenterhülse verlagerter Massenanteil
m_g Ausgleichsmasse am Grundkörper
m_e Ausgleichsmasse an der Exzenterhülse
U Unwucht (durch m_v hervorgerufen)
U₁ Ausgleichsunwucht (durch m_g hervorgerufen)
U₂ Ausgleichsunwucht (durch m_e hervorgerufen)
U₁₊₂ Summe der Ausgleichsunwuchten U₁ und U₂
s Strecke der Auslenkung der Unwucht U
α Verstellwinkel der Exzenterhülse
β Winkel zwischen dem Unwuchtvektor und der durch die Drehachse des Werkzeugkopfes verlaufenden Tangente an den Kreisbogen der Auslenkung des verlagerten Massenanteils

Claims

1. Verfahren zum Auswuchten eines Werkzeugkopfes, insbesondere für Dreh- und Ausbohroperationen, mit

- einem Grundkörper (1), der eine in Richtung der Drehachse (23) des Werkzeugkopfes verlaufende Aufnahmebohrung (2) aufweist,
- einer in der Aufnahmebohrung (2) drehbaren Exzenterhülse (3), die eine zur Aufnahmebohrung (2) komplementäre, zylindrische Außen fläche (4), eine dazu exzentrische Innenbohrung (5) und einen radial nach außen stehenden Bund (6) aufweist,
- einem sich mit einem Schaft (8) in die Innenbohrung (5) der Exzen terhülse (3) erstreckenden Werkzeughalter (7),
- und einer Spanneinrichtung (14, 15, 16, 17),

wobei die Lage des Werkzeughalters (7) relativ zum Grundkörper (1) durch Drehen der Exzenterhülse (3) veränderbar und mit der Spanneinrichtung (14, 15, 16, 17) feststellbar ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Auswuchten der Teile des Werkzeugkopfes in einer bestimmten Position des Verstellbereiches der Exzenterhülse (3);
b) Ermitteln des verlagerten Massenanteils (m_v) des Werkzeugkopfes, der beim Verstellen der Exzenterhülse (3) entlang eines Kreises, dessen Radius der Exzentrizität (e) der Exzenterhülse (3) entspricht, aus der Drehachse (23) heraus verlagert wird;
c) Anordnen je einer Ausgleichsmasse (m_g und m_e) an dem Grundkör per (1) und an der Exzenterhülse (3), die im wesentlichen jeweils eine Unwucht mit dem Betrag des Produkts aus dem verlagerten Massenanteil (m_v) und der Exzentrizität (e) erzeugen, wobei
- - bei in der bestimmten, ausgewuchteten Position ihres Verstell bereiches befindlicher Exzenterhülse (3) die Ausgleichsmasse (m_g) am Grundkörper (1) in radialer Richtung der Exzentrizi tät (e) der Innenbohrung (5) der Exzenterhülse (3) liegt und
- - die Ausgleichsmasse (m_e) an der Exzenterhülse (3) der Exzen trizität (e) ihrer Innenbohrung (5) diametral gegenüberliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus gleichsmassen (m_g und/oder m_e) dadurch gebildet werden, daß diametral gegenüber ihrer Position in dem Grundkörper (1) und/oder der Exzenterhül se (3) eine Aussparung (22) angebracht wird, die die Unwucht mit dem Betrag des Produkts aus dem verlagerten Massenanteil (m_v) und der Exzen trizität (e) erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auswuchten des Werkzeugkopfes in der bestimmten Position des Verstell bereiches der Exzenterhülse (3) und beim Ermitteln des verlagerten Massen anteils (m_v) des Werkzeugkopfes ein Werkzeug (9) mit durchschnittlichem Gewicht und durchschnittlicher Form im Werkzeughalter (7) befestigt ist.

4. Werkzeugkopf, insbesondere für Dreh- und Ausbohroperationen, mit

wobei die Lage des Werkzeughalters (7) relativ zum Grundkörper (1) durch Drehen der Exzenterhülse (3) veränderbar und mit der Spanneinrichtung (14, 15, 16, 17) feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswuch ten der durch das Verstellen der Exzenterhülse (3) erzeugten Unwucht (U) am Grundkörper (1) und an der Exzenterhülse (3) je eine Ausgleichsmasse (m_g bzw. m_e) angeordnet ist.