DE9405918U1 - Tool system for machine tools - Google Patents
Tool system for machine toolsInfo
- Publication number
- DE9405918U1 DE9405918U1 DE9405918U DE9405918U DE9405918U1 DE 9405918 U1 DE9405918 U1 DE 9405918U1 DE 9405918 U DE9405918 U DE 9405918U DE 9405918 U DE9405918 U DE 9405918U DE 9405918 U1 DE9405918 U1 DE 9405918U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- tool
- adapter
- tool system
- shaft
- cone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 86
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 238000011161 development Methods 0.000 description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005494 tarnishing Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
- B23Q1/0063—Connecting non-slidable parts of machine tools to each other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Description
3605.5— - l!-&igr; "' ' '..: I *.&Oacgr;8:04.19943605.5— - l!-&igr;"'''.. : I *.&Oacgr;8:04.1994
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeugsysteme für Werkzeugmaschinen, bestehend aus Werkzeugaufnahmen und Adaptern für Werkzeugaufnahmen, mittels derer Werkzeuge mittelbar oder unmittelbar in Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräsmaschinen einspannbar sind, sowie aus Werkzeugen, insbesondere Fräswerkzeugen zur Befestigung in den Werkzeugaufnahmen oder in den Adaptern für Werkzeugaufnahmen .The present invention relates to tool systems for machine tools, consisting of tool holders and adapters for tool holders, by means of which tools can be clamped directly or indirectly in machine tools, in particular milling machines, as well as tools, in particular milling tools for fastening in the tool holders or in the adapters for tool holders.
Aus der Praxis bekannte Fräsmaschinen verfügen im allgemeinen über einen elektrischen Antrieb, der das in einer Werkzeugaufnahme befestigte Fräswerkzeug mit einer Drehzahl von maximal 10 000 - 12 000 U/min antreibt. Solche Fräsmaschinen haben den Nachteil, daß beim Bearbeiten des Werkstücks unerwünscht hohe Toleranzen auftreten. Dies ist erstens darauf zurückzuführen, daß die Abmessungen des Werkstücks, des Werkzeugs und der Werkzeugaufnahme sich infolge der Temperaturerhöhung durch die mechanische Belastung beim Fräsen ändern. Zweitens führt der starke Verschleiß des Fräswerkzeugs, insbesondere beim Bearbeiten von hochfesten Stählen mit einer Festigkeit bis zu 1 800 N/mm2, zu deutlichen Maßänderungen am Fräswerkzeug, so daß vor dem Neubestücken der Fräsmaschine hierdurch unerwünscht hohe Toleranzen auftreten. Drittens ist die Rundlaufgenauigkeit der Werkzeugaufnahmen bekannter Fräsmaschinen für viele Zwecke ungenügend. Die genannten Gründe führen dazu, daß in der Fertigung für die Fertigbearbeitung eines konventionell gefrästen Werkstücks ein großer Aufwand durch Funkenerosion und/ oder (Elektro-)Polieren betrieben, und das Fräswerkzeug nach kurzer Zeit augetauscht bzw. nachgeschliffen werden muß.Milling machines known from practice generally have an electric drive which drives the milling tool fastened in a tool holder at a maximum speed of 10,000 - 12,000 rpm. Such milling machines have the disadvantage that undesirably high tolerances occur when machining the workpiece. Firstly, this is due to the fact that the dimensions of the workpiece, the tool and the tool holder change as a result of the increase in temperature caused by the mechanical stress during milling. Secondly, the heavy wear of the milling tool, particularly when machining high-strength steels with a strength of up to 1,800 N/mm 2 , leads to significant dimensional changes in the milling tool, so that undesirably high tolerances occur before the milling machine is re-equipped. Thirdly, the concentricity of the tool holders of known milling machines is insufficient for many purposes. The reasons mentioned above mean that in production, a great deal of effort is required to finish a conventionally milled workpiece by means of spark erosion and/or (electro-)polishing, and the milling tool must be replaced or reground after a short time.
Aus wissenschaftlichen und experimentellen Untersuchungen kann gefolgert werden, daß bei einem Fräsen mit deutlichFrom scientific and experimental investigations it can be concluded that when milling with significantly
3605.5— - 2!-: ·" &idigr; .· : .*·08:04.19943605.5— - 2!-: ·" &idigr; .· : .*·08:04.1994
höheren Drehzahlen des Fräswerkzeugs die Erwärmung von Werkstück, Werkzeug und Werkzeugaufnahme beträchtlich geringer ist. Aufgrund der hohen Drehzahl ergibt sich nämlich eine hohe Umformgeschwindigkeit im Span, die zusammen mit dem schlechten Wärmeübergang zwischen Span, Werkstück und Werkzeug dazu führt, daß sich die abgetrennten Frässpäne stark - bis zum Auftreten von Anlauffarben erhitzen, während Werkstück und Werkzeug sich nur gering erwärmen.higher speeds of the milling tool, the heating of the workpiece, tool and tool holder is considerably lower. Due to the high speed, there is a high deformation speed in the chip, which, together with the poor heat transfer between chip, workpiece and tool, leads to the separated milling chips heating up considerably - to the point of tarnishing, while the workpiece and tool only heat up slightly.
Bekannte Fräsmaschinen, die die erforderlichen sehr hohen Drehzahlen ermöglichen, sind allerdings außerordentlich teuer und aufwendig. Es handelt sich um Spezialmaschinen, die zu kommerziell auf dem Markt erhältlichen herkömmlichen Fräsmaschinen inkompatibel sind. Die Vorteile des Fräsens mit sehr hohen Umdrehungszahlen konnten daher in der Praxis bisher nicht genutzt werden.However, known milling machines that enable the required very high speeds are extremely expensive and complex. They are special machines that are incompatible with conventional milling machines commercially available on the market. The advantages of milling at very high speeds have therefore not yet been able to be used in practice.
Soll eine Fräsmaschine in der normalen Fertigung mit sehr hohen Drehzahlen betrieben werden, so ist neben dem Problem des Antriebs noch eine Reihe weiterer Aufgaben zu lösen. Bei hohen Drehzahlen ist die Werkzeugaufnahme beträchtlichen mechanischen Belastungen durch Unwuchten unterworfen. Es gilt daher, die Rundlaufgenauigkeit der Werkzeugaufnahme deutlich zu verbessern.If a milling machine is to be operated at very high speeds in normal production, a number of other problems must be solved in addition to the problem of the drive. At high speeds, the tool holder is subjected to considerable mechanical stress due to imbalance. It is therefore necessary to significantly improve the concentricity of the tool holder.
Weiterhin ist der Einsatz von langen schmalen Fräswerkzeugen, sogenannten Schaftfräsern, bei hohen Drehzahlen äußerst schwierig. Mittellange oder lange Schaftfräser neigen unter der beim Fräsen unvermeidlichen Stoßbeanspruchung zum Schwingen, was Werkzeug und Werkzeugaufnahme stark belastet und oft zum Bruch des Schaftfräsers führt. Um die Standzeit der Fräswerkzeuge zu erhöhen, wird in vielen Fällen die eigentliche Schneidstelle des Fräswerkzeugs statt aus (Hart-) Metall aus kera-Furthermore, the use of long, narrow milling tools, so-called end mills, is extremely difficult at high speeds. Medium-length or long end mills tend to vibrate under the impact stresses that are unavoidable during milling, which places a great deal of strain on the tool and tool holder and often leads to the end mill breaking. In order to increase the service life of the milling tools, in many cases the actual cutting point of the milling tool is made of ceramic instead of (hard) metal.
3605.5- - 3IJ M3605.5- - 3IJM
mischen Werkstoffen, &zgr;. B. Cermet gefertigt oder mit bruchfesten Schichten aus z. B. CBN beschichtet. Die extrem harten und verschleißfesten keramischen Werkstoffe sind allerdings noch wesentlich bruchempfindlicher als der Metallschaft. Diese Versuche haben daher, insbesondere bei Schaftfräsern, noch zu keinem brauchbaren Ergebnis geführt.mixed materials, e.g. Cermet or coated with break-resistant layers made of e.g. CBN. The extremely hard and wear-resistant ceramic materials are, however, much more susceptible to breakage than the metal shaft. These tests have therefore not yet led to any useful results, especially with end mills.
Zur Verringerung des Problems des Bruches von Schaftfräsern sind auf dem Markt sogenannte Schaftverlängerungen kommerziell erhältlich. Diese Schaftverlängerungen sind im wesentlichen rotationssymetrische, entlang ihrer Achse langgestreckte Körper, die eine zentrale Bohrung zur Aufnahme des Werkzeugschaftes des Schaftfräsers aufweisen, sowie eine Öffnung in der Seitenwandung zur Aufnahme eines Klemmstückes. Das Werkzeug wird mittels des in der Öffnung eingelegten Klemmstückes eines Spannstücks und einer Spannschraube in der Schaftverlängerung verklemmt. Die Schaftverlängerung weist an ihrer dem Werkzeug entgegengesetzt angeordneten Außenseite eine zylindrische Spannfläche auf, mit der sie im Spannfutter einer Werkzeugaufnahme eingespannt wird. Diese Methode des Einspannens hat aber eine für viele Anwendungszwecke ungenügende Rundlaufgenauigkeit des Fräswerkzeugs zur Folge. Weiterhin weist die Schaftverlängerung in Richtung des Werkzeugs eine kegelförmige Verjüngung auf. Der Kegelöffnungswinkel ist allerdings relativ groß, so daß diese Schaftverlängerung beim Fräsen tiefer Konturen nicht eingesetzt werden kann. Derartige tiefe Konturen kommen in der Praxis häufig vor, z.B. beim Fräsen von Gußformen für Bauteile mit integrierten Kühlrippen.To reduce the problem of end mill breakage, so-called shaft extensions are commercially available on the market. These shaft extensions are essentially rotationally symmetrical bodies that are elongated along their axis and have a central hole to accommodate the tool shaft of the end mill, as well as an opening in the side wall to accommodate a clamping piece. The tool is clamped in the shaft extension by means of the clamping piece of a clamping piece inserted in the opening and a clamping screw. The shaft extension has a cylindrical clamping surface on its outside, which is arranged opposite the tool, with which it is clamped in the chuck of a tool holder. However, this method of clamping results in the milling tool not having sufficient concentricity for many applications. The shaft extension also has a conical taper in the direction of the tool. However, the cone opening angle is relatively large, so that this shaft extension cannot be used when milling deep contours. Such deep contours are common in practice, e.g. when milling casting molds for components with integrated cooling fins.
Schließlich ist auch die Befestigung des Schaftfräsers in der Schaftverlängerung aus Sicherheitsgründen nicht optimal. Bereits bei einer leichten Lockerung des Werk-Finally, the fastening of the end mill in the shaft extension is not optimal for safety reasons. Even a slight loosening of the tool
• ··
3605. 5-- - 4&Idigr; -&iacgr; "&idigr; * ''<■ **·* * *&Igr;*08«04.19943605. 5-- - 4&Idigr;-&iacgr;"&idigr; * ''<■ **·* * *&Igr;*08«04.1994
zeugschaftes in der Schaftverlängerung ist das Klemmstück in der Öffnung der Seitenwandung nicht mehr fest arretiert und kann sich leicht aus der Öffnung lösen. Durch die hohe Zentrifugalkraft beim Fräsen mit hohen Drehzahlen hat ein solches radial fortfliegendes Klemmstück eine geschoßähnliche Wirkung, was zu einer entsprechenden Gefährdung des Bedienpersonals führt. Die bekannten Schaftverlängerungen verkleinern also zwar das Bruchrisiko bei Schaftfräsern, erzeugen allerdings selbst wiederum einige andere Probleme.tool shaft in the shaft extension, the clamping piece is no longer firmly locked in the opening of the side wall and can easily come loose from the opening. Due to the high centrifugal force when milling at high speeds, such a radially flying clamping piece has a projectile-like effect, which leads to a corresponding risk to the operating personnel. The well-known shaft extensions therefore reduce the risk of breakage in end mills, but in turn create a number of other problems.
Es besteht daher die Aufgabe, ein aufeinander abgestimmtes System aus Werkzeugaufnahmen, Adaptern für Werkzeugaufnahmen sowie Werkzeugen zu entwickeln, aus dem für praktisch jeden Anwendungsfall und für jedes Bearbeitungsproblem eine geeignete Kombination von Elementen auswählbar ist und das unter Vermeidung der genannten Nachteile des Standes der Technik für jeden Anwendungsfall ein wirtschaftliches, zuverlässiges, einfaches und sicheres Fräsen, insbesondere mit hohen Drehzahlen ermöglicht.The task is therefore to develop a coordinated system of tool holders, adapters for tool holders and tools from which a suitable combination of elements can be selected for practically every application and for every machining problem and which, while avoiding the disadvantages of the state of the art mentioned above, enables economical, reliable, simple and safe milling for every application, especially at high speeds.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkzeugsystem nach Art eines Bausatzes mindestens eines bzw. ein Paar der nachfolgenden Elemente umfaßt: - eine mit einer Aufnahme für ein Werkzeug sowie mit einem Drehantrieb vesehene Spindel, deren Antrieb das Werkzeug mit einer Drehzahl von 5 000 bis 50 000 U/min antreibt;The object is achieved according to the invention in that the tool system in the form of a kit comprises at least one or a pair of the following elements: - a spindle provided with a holder for a tool and with a rotary drive, the drive of which drives the tool at a speed of 5,000 to 50,000 rpm;
- einen im wesentlichen rotationssymmetrischen, in Richtung seiner Längsachse langgestreckten ersten Adapter
für eine Werkzeugaufnahme, der an einem freien Ende eine Befestigungsvorrichtung für ein Werkzeug und an einem
Anschlußende einen Konus zum Einspannen in der Werkzeugaufnahme aufweist;
- einen im wesentlichen rotationssymmetrischen, in- a substantially rotationally symmetrical first adapter for a tool holder, elongated in the direction of its longitudinal axis, which has a fastening device for a tool at a free end and a cone for clamping in the tool holder at a connecting end;
- a substantially rotationally symmetrical,
3605.5— - 5·.-;· ..· ·**" : .**08?04.19943605.5— - 5·.-;· ..· ·**" : .**08?04.1994
Richtung seiner Längsachse langgestreckten zweiten Adapter für eine Werkzeugaufnahme, der an einem Anschlußende einen Konus zum Einspannen in der Werkzeugaufnahme und eine mit seiner Längsachse koaxiale Bohrung zur Aufnahme eines Schaftes eines Werkzeugs, insbesondere eines Schaftfräsers, aufweist, wobei der Adapter als Stützhülse ausgebildet ist, in der der Werkzeugschaft mit einem wesentlichen Teil seiner Länge stützend aufgenommen und axial sowie radial arretiert ist.A second adapter for a tool holder, which is elongated in the direction of its longitudinal axis and has at one connection end a cone for clamping in the tool holder and a bore coaxial with its longitudinal axis for accommodating a shaft of a tool, in particular an end mill, wherein the adapter is designed as a support sleeve in which the tool shaft is supported with a substantial part of its length and is locked axially and radially.
Das erfindungsgemäße Werkzeugsystem bildet ein komplettes, ergänzungsfähiges Baukastensystem zur Aufrüstung einer herkömmlichen Fräsmaschine, aber auch zum alleinigen Einsatz mindestens eines bzw. eines Paares der Elemente.The tool system according to the invention forms a complete, expandable modular system for upgrading a conventional milling machine, but also for the sole use of at least one or a pair of the elements.
Die Spindel ermöglicht den Antrieb von Werkzeugen, insbesondere Fräswerkzeugen mit Drehzahlen von bis zu 50.000 U/min. Werkzeuge mit derartig hohen Umdrehungszahlen wurden bisher lediglich bei Schleifvorgängen eingesetzt. Die hohe Drehzahl der Spindel gewährleistet - insbesondere in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, bei der die Spindel eine Rundlaufgenauigkeit von wenigen Mikrometern aufweist - eine sehr gute Maßhaltigkeit der bearbeiteten Strukturen im Werkstück sowie eine hervorragende Standzeit des Werkzeugs. Beispielsweise wurde in einem Versuch bei 2.000 gefahrenen Schnittmetern und einer Schnittiefe von 0.4 mm an einem Kugelbahnfräser lediglich ein Verschleiß von 0.04 mm bemessen. Dieser Wert liegt um mehrere Größenordnungen günstiger als der Wert für herkömmliche Fräsanlagen. Infolge des geringen Werkzeugverschleisses und der geschmeidigen Zerspanung aufgrund des geringen Wärmeeintrags in Werkstück, Werkzeug und Werkzeugaufnahme ist eine deutliche Erhöhung der bisher üblichen Vorschubgeschwindigkeiten möglich.The spindle enables tools, especially milling tools, to be driven at speeds of up to 50,000 rpm. Tools with such high rotational speeds have previously only been used in grinding processes. The high speed of the spindle ensures - particularly in an advantageous development of the invention, in which the spindle has a concentricity of a few micrometers - very good dimensional accuracy of the machined structures in the workpiece and an excellent tool life. For example, in a test with 2,000 cutting meters and a cutting depth of 0.4 mm, wear of only 0.04 mm was measured on a ball track milling cutter. This value is several orders of magnitude better than the value for conventional milling systems. As a result of the low tool wear and the smooth machining due to the low heat input into the workpiece, tool and tool holder, a significant increase in the previously usual feed rates is possible.
&Ggr;: &Ogr;. fib·. Ci IaΓ: �O. fib·. Ci Ia
3605.5— - 9Φ&Ggr;* .«* '··' * ** 08*. 04.19943605.5—9 Φ&Ggr; * .«* '··' * ** 08*. 04.1994
Die am gefrästen Werkstück erforderliche Nacharbeit ist äußerst gering, weil aufgrund der geringen Fertigungstoleranzen mit guter Maßhaltigkeit bis an die spätere Finishgrenze herangefahren werden kann und so ein gutes Oberflächenergebnis erreicht wird.The rework required on the milled workpiece is extremely minimal because the low manufacturing tolerances mean that the workpiece can be worked up to the final finish limit with good dimensional accuracy, thus achieving a good surface result.
Die für ein sauberes Fräsergebnis notwendige Mindestdrehzahl der Spindel hängt von den Eigenschaften der jeweiligen Werkstück- und Werkzeugpaarung ab. Generell gilt dabei z.B. bei Kugelbahnfräsern die Regel, daß ein Kugelbahnfräswerkzeug mit einem größeren Durchmesser eine Senkung der Drehzahl bei gleichem Fräsergebnis erlaubt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen der Schneidfläche des Kugelbahnfräsers und dem Werkstückmaterial bei gleicher Drehzahl linear mit dem Durchmesser des Werkzeugs ansteigt. Allerdings ist es nicht einfach so, daß für ein sauberes und schnelles Fräsergebnis jeweils die gleiche Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstückmaterial und Schneidfläche notwendig wäre.The minimum spindle speed required for a clean milling result depends on the properties of the respective workpiece and tool pairing. In general, for example, the rule for ball track milling cutters is that a ball track milling tool with a larger diameter allows a reduction in speed with the same milling result. This is due to the fact that the relative speed between the cutting surface of the ball track milling cutter and the workpiece material increases linearly with the diameter of the tool at the same speed. However, it is not simply the case that the same relative speed between the workpiece material and the cutting surface is necessary for a clean and fast milling result.
Die jeweilige Einspannung der beiden Adapter mittels eines Konus in einer entsprechend ausgestalteten Werkzeugaufnahme ist der bisher üblichen Befestigung in einem Spannfutter, dessen Zangen an einer zylindrischen Spannfläche angreifen, hinsichtlich der Genauigkeit der Zentrierung und der Rundlaufgenauigkeit deutlich überlegen. Die Steigerung der Zentrierungs- und Rundlaufgenauigkeit bewirkt eine weitere Verringerung der Bearbeitungstoleranzen und verstärkt damit die mittels der Spindel erreichten Vorteile.The respective clamping of the two adapters using a cone in a correspondingly designed tool holder is clearly superior to the previously usual fastening in a chuck, whose collets engage a cylindrical clamping surface, in terms of centering accuracy and concentricity. The increase in centering and concentricity accuracy results in a further reduction in machining tolerances and thus reinforces the advantages achieved by means of the spindle.
Der erste Adapter ermöglicht einen raschen und einfachen Austausch des eigentlichen Fräskopfes, der in einer Befestigungsvorrichtung am freien Ende des Adapters angebracht ist. Bei geeigneter Ausgestaltung der Befestigungs-The first adapter enables a quick and easy exchange of the actual milling head, which is mounted in a fastening device at the free end of the adapter. With a suitable design of the fastening
— 7 ——7—
3605.5— - 7·&Agr;· „* %.· &igr; «« 08·. 04.19943605.5— - 7· &Agr; · „* %.· &igr; «« 08·. 04.1994
Vorrichtung können handelsübliche, einfach und preiswert erhältliche Fräsköpfe eingesetzt werden.Commercially available milling heads that are easy and inexpensive to obtain can be used.
Der zweite Adapter ist zur Aufnahme eines Schaftes eines Werkzeugs, insbesondere eines Schaftfräsers ausgestaltet. Der Adapter ist als Stützhülse ausgebildet, die den Werkzeugschaft gegen seitliche Belastungen und Bewegungen abstützt und ihn arretiert.The second adapter is designed to accommodate a shaft of a tool, in particular an end mill. The adapter is designed as a support sleeve that supports the tool shaft against lateral loads and movements and locks it in place.
Während der erste Adapter vorzugsweise beim Prozeß des Vorschlichtens verwendet wird und daher für mittlere Fräswerkzeuge mit einem Durchmesser von 10 bis 15 mm ausgelegt ist, findet der zweite Adapter insbesondere beim Schlichten mit kleineren Fräswerkzeugen mit einem Durchmesser von 3 bis 10 mm Verwendung.While the first adapter is preferably used in the pre-finishing process and is therefore designed for medium-sized milling tools with a diameter of 10 to 15 mm, the second adapter is used in particular for finishing with smaller milling tools with a diameter of 3 to 10 mm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist für die Spindel ein Druckluftantrieb, insbesondere ein direkter Turbinenantrieb oder ein Antrieb mittels eines Elektromotors vorgesehen. Um ein besonders gutes und reproduzierbares Arbeitsergebnis zu bekommen, ist es vorteilhaft, wenn die Drehzahl bei der Bearbeitung konstant bleibt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß dazu die Drehzahl der Spindel gemessen und mit Hilfe eines Reglers die Drehzahl während der Bearbeitung konstant gehalten wird.According to a further development of the invention, a compressed air drive, in particular a direct turbine drive or a drive by means of an electric motor, is provided for the spindle. In order to achieve a particularly good and reproducible work result, it is advantageous if the speed remains constant during processing. According to a further development of the invention, it is provided that the speed of the spindle is measured for this purpose and the speed is kept constant during processing with the help of a controller.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Spindel mit einem Dorn zur Befestigung in der Werkzeugaufnahme einer herkömmlichen Fräsmaschine versehen. Dadurch kann die Spindel sowohl einzeln in Verbindung mit einer entsprechenden Halterung und Führung, als auch als Zusatzteil zu einer herkömmlichen Fräsmaschine eingesetzt werden.According to another advantageous development of the invention, the spindle is provided with a mandrel for fastening in the tool holder of a conventional milling machine. This means that the spindle can be used both individually in conjunction with a corresponding holder and guide, and also as an additional part to a conventional milling machine.
3605.5 —3605.5—
*.' \* * ·· 08«. 04.1994*.' \* * ·· 08«. 04.1994
Wird die Spindel je nach Bedarf vorübergehend oder auf Dauer in der Werkzeugaufnahme einer eventuell beim Anwender vorhandenen herkömmlichen Fräsmaschine eingesetzt, so können die mechanischen und elektronischen Bewegungs- und Steuerkomponenten dieser Fräsmaschine genutzt werden.If the spindle is used temporarily or permanently in the tool holder of a conventional milling machine that the user may have, the mechanical and electronic movement and control components of this milling machine can be used.
Moderne Fräsmaschinen verfügen im allgemeinen über einen Arbeitstisch zur Aufnahme des zu fräsenden Werkstückes und über mehrere Antriebe für den Vorschub zwischen Werkzeug und Arbeitstisch in drei Richtungen. Außerdem sind sie mit einer elektronischen Steuerung zum Fräsen nach einer Schablone (Kopierfräsen) oder nach einem digital abgelegten Programm (CNC-Fräsen) ausgestattet. All diese Komponenten werden bei einem Einsatz der Spindel in der Werkzeugaufnahme einer herkömmlichen Fräsmaschine mitgenutzt. Der Drehantrieb der herkömmlichen Fräsmaschine ruht bei der Bearbeitung des Werkstücks mittels der Spindel, daher ergibt sich keine Beeinträchtigung der hohen Bearbeitungsgenauigkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugsystems durch im Drehantrieb der herkömmlichen Fräsmaschine erzeugte Wärme oder durch deren ungenügende Rundlaufgenauigkeit.Modern milling machines generally have a work table to hold the workpiece to be milled and several drives for the feed between the tool and the work table in three directions. They are also equipped with an electronic control system for milling according to a template (copy milling) or according to a digitally stored program (CNC milling). All of these components are used when the spindle is used in the tool holder of a conventional milling machine. The rotary drive of the conventional milling machine is at rest when the workpiece is being machined using the spindle, so the high machining accuracy of the tool system according to the invention is not impaired by heat generated in the rotary drive of the conventional milling machine or by its insufficient concentricity.
Die Verwendung der Spindel in einer Einzelmaschine erlaubt auf der anderen Seite eine perfekte Abstimmung zwischen der Spindel und der ihrer Halterung und Führung dienenden Einzelmaschine. Außerdem wird dadurch eine eventuell beim Anwender vorhandene herkömmliche Fräsmaschine für andere Arbeitsgänge freigehalten. Z.B. ist es im Rahmen eines Fertigungsverfahrens möglich, das Schruppen, bei dem die mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugssystems erreichte hohe Arbeitsgenauigkeit und Drehzahl nicht notwendig ist, in der herkömmlichen Fräsmaschine durchzuführen, während gleichzeitig mittels der Spindel in einer Einzelmaschine das Vorschlichten oder Schlichten eines anderen Werkstücks vorgenommen wird.On the other hand, the use of the spindle in a single machine allows perfect coordination between the spindle and the single machine that holds and guides it. In addition, this keeps a conventional milling machine that the user may have available for other operations. For example, as part of a manufacturing process, it is possible to carry out roughing in the conventional milling machine, where the high working precision and speed achieved by the tool system according to the invention is not necessary, while at the same time the pre-finishing or finishing of another workpiece is carried out using the spindle in a single machine.
3605,5— - 9\&tgr;* *·' *·· · *· 08·. 04.19943605.5— - 9\tgr;* *·' *·· · *· 08·. 04.1994
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste und der zweite Adapter sich in Richtung ihres jeweiligen freien Endes kegelförmig verjüngen. Bevorzugt sollte dabei der jeweilige Kegelöffnungswinkel der kegelförmigen Verjüngung der Adapter maximal wenige Grad, insbesondere maximal 3 Grad betragen. Durch den kleinen Kegelöffnungswinkel wird es möglich, auch steile und tiefe Konturen zu fräsen, wie es in vielen Einsatzfällen erforderlich ist.An advantageous development of the invention provides that the first and second adapters taper conically in the direction of their respective free ends. Preferably, the respective cone opening angle of the conical taper of the adapters should be a maximum of a few degrees, in particular a maximum of 3 degrees. The small cone opening angle makes it possible to mill steep and deep contours, as is required in many applications.
Die Befestigungsvorrichtung am freien Ende des ersten Adapters wird vorzugsweise als Gewinde ausgebildet, wodurch vorteilhaft bekannte, kommerziell erhältliche Einschraubfräser als Werkzeug verwendet werden können.The fastening device at the free end of the first adapter is preferably designed as a thread, whereby known, commercially available screw-in milling cutters can advantageously be used as a tool.
Es ist vorzuziehen, den Konus am Anschlußende des ersten Adapters sowie den Konus am Anschlußende des zweiten Adapters einstöckig mit dem übrigen Körper des jeweiligen Adapters auszubilden. Dadurch wird die Genauigkeit der Zentrierung und die Rundlaufgenauigkeit der Adapter in ihrer jeweiligen Werkzeugaufnahme weiter gesteigert.It is preferable to form the cone at the connection end of the first adapter and the cone at the connection end of the second adapter as one piece with the rest of the body of the respective adapter. This further increases the accuracy of the centering and the concentricity of the adapters in their respective tool holders.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beträgt die Wandstärke der Wandung am freien Ende des Stützbereichs des zweiten Adapters höchstens 25 % des Außendurchmessers des zweiten Adapters an dieser Stelle. Da der zweite Adapter in diesem Fall lediglich eine relativ dünne Wandung aufweist, wird es möglich, das freie Ende des zweiten Adapters nahe an die Bearbeitungsstelle zu führen. Die Stützhülse des zweiten Adapters sollte vorteilhaft den Werkzeugschaft auf mindestens 50 % seiner Länge aufnehmen und stützen. Je weiter der Werkzeugschaft in den als Stützhülse ausgestalteten zweiten Adapter eingeführt ist, desto geringer ist die Biegebeanspruchung des Werkzeugschafts, und desto kleiner ist damit dasAccording to an advantageous development of the invention, the wall thickness of the wall at the free end of the support area of the second adapter is at most 25% of the outer diameter of the second adapter at this point. Since the second adapter in this case only has a relatively thin wall, it is possible to guide the free end of the second adapter close to the processing point. The support sleeve of the second adapter should advantageously accommodate and support the tool shaft over at least 50 % of its length. The further the tool shaft is inserted into the second adapter designed as a support sleeve, the lower the bending stress on the tool shaft, and thus the smaller the
- 10 -- 10 -
3605.5 —3605.5—
f KJ. jU··f KJ. jU··
·· 08». 04.1994·· 08». 04.1994
Risiko des Werkzeugbruchs. Ein kleiner Kegelöffnungswinkel des zweiten Adapters erlaubt in Verbindung mit einer geringen Wandstärke, den Werkzeugschaft weitgehend in die Bohrung des zweiten Adapters einzuführen, und dennoch Ecken und Kanten tiefer Konturen zu erreichen. Mit den bekannten Schaftverlängerungen ist dies aufgrund ihres deutlich größeren Kegelöffnungswinkels und ihrer dadurch bedingten größeren Wandstärke an ihrem freien Ende nicht möglich.Risk of tool breakage. A small cone opening angle of the second adapter, in conjunction with a small wall thickness, allows the tool shaft to be inserted largely into the hole of the second adapter and still reach corners and edges of deep contours. This is not possible with the known shaft extensions due to their significantly larger cone opening angle and their consequently larger wall thickness at their free end.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der zweite Adapter eine Öffnung in der Wandung sowie eine Nut in der Innenseite der Wandung auf, wobei die Nut parallel zur Längsachse der Bohrung verläuft, im Abstand vor dem freien Ende des zweiten Adapters endet und mit der Öffnung in der Wandung in Verbindung steht.According to an advantageous development of the invention, the second adapter has an opening in the wall and a groove in the inside of the wall, wherein the groove runs parallel to the longitudinal axis of the bore, ends at a distance from the free end of the second adapter and is connected to the opening in the wall.
Vorteilhaft weist der Schaft des zur Befestigung in der Bohrung des zweiten Adapters vorgesehenen Werkzeugs eine Ausnehmung auf.Advantageously, the shaft of the tool intended for fastening in the bore of the second adapter has a recess.
Die Erfindung wird bevorzugt so weitergebildet, daß - wenn der Schaft des Werkzeugs so weit in die Bohrung eingeführt ist, daß die Ausnehmung der Öffnung in der Wandung des zweiten Adapters gegenüberliegt - ein Körper durch die Öffnung in der Wandung hindurch teilweise und so weit in die Ausnehmung des Schaftes des Werkzeugs einführbar ist, daß der Körper in der Nut geführt ist, wenn der Schaft zum Erreichen einer formschlüssigen radialen Arretierung des Schafts in der Bohrung axial in Richtung auf das freie Ende des zweiten Adapters hin verschoben wird, bis der Körper das Ende der Nut erreicht und der Schaft befestigt ist. Der zum Teil von der Ausnehmung des Schaftes des Werkzeugs und zum Teil von der Nut des zweiten Adapters aufnehmbare Körper istThe invention is preferably further developed in such a way that - when the shaft of the tool is inserted into the bore so far that the recess is opposite the opening in the wall of the second adapter - a body can be inserted through the opening in the wall partially and so far into the recess of the shaft of the tool that the body is guided in the groove when the shaft is displaced axially in the direction of the free end of the second adapter in order to achieve a positive radial locking of the shaft in the bore until the body reaches the end of the groove and the shaft is secured. The body which can be received partly by the recess of the shaft of the tool and partly by the groove of the second adapter is
- 11 -- 11 -
&Ggr;: O. &Ggr;: L.. Ql.:*&Ggr;: O. &Ggr;: L.. Ql.:*
3605.5— - &eegr;»·-»** ·.,' : *·*08· 04.19943605.5— - &eegr;»·-»** ·.,' : *·*08· 04.1994
vorzugsweise als Kugel ausgestaltet.preferably designed as a ball.
Dieses neuartige Befestigungsprinzip bietet gegenüber dem bekannten Verspannen mittels eines Klemmstücks zwei wesentliche Vorteile. Erstens ist nach Erreichen der Arbeitsposition des Werkzeugs der Körper nicht mehr einer öffnung in der Wandung benachbart angeordnet, sondern befindet sich, axial in einer Nut geführt, im Abstand von dieser. Ein einfaches Ablösen und Wegschleudern des Klemmstücks wie beim Stand der Technik ist daher nicht mehr möglich. Dies verringert die Unfallgefahr bedeutend. Zweitens ist, bei gleicher Arbeitsposition des Werkzeugs, die notwendige Öffnung in der Wandung des zweiten Adapters weiter entfernt vom freien Ende angeordnet als die Öffnung in der Wandung der bekannten Schaftverlängerung. Da jede Öffnung prinzipiell eine Schwächung der Wandung darstellt, die Wandung sich in beiden Fällen aber in der Richtung weg vom freien Ende hin verdickt, wird dadurch diese Schwachstelle in einen stärken belastbaren Wandungsteil des zweiten Adapters verlegt.This new fastening principle offers two significant advantages over the known clamping using a clamping piece. Firstly, after the tool has reached its working position, the body is no longer positioned next to an opening in the wall, but is located at a distance from it, axially guided in a groove. It is therefore no longer possible to simply detach and throw the clamping piece away as in the prior art. This significantly reduces the risk of accidents. Secondly, with the same working position of the tool, the necessary opening in the wall of the second adapter is located further away from the free end than the opening in the wall of the known shaft extension. Since every opening essentially represents a weakening of the wall, but in both cases the wall thickens in the direction away from the free end, this weak point is moved to a wall part of the second adapter that can bear more loads.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Adapter im Bereich seines Anschlußendes mit einem Gewinde versehen. In die Bohrung des zweiten Adapters ist vorteilhaft ein Bolzen mit einem Schraubgewinde einführbar, der durch seine axiale Bewegung aufgrund des gegenseitigen Eingriffs der beiden Gewinde auf den in den zweiten Adapter eingeführten Schaft des Werkzeugs eine Kraft in Richtung auf das freie Ende des zweiten Adapters ausübt. Der Schaft des Werkzeugs 40 wird bevorzugt in der Bohrung des zweiten Adapters in axialer Richtung form- und/oder kraftschlüssig arretiert, indem der Körper durch den Bolzen gegen das dem freien Ende des zweiten Adapters benachbart angeordnete Ende der Nut gedrückt ist.According to an advantageous development of the invention, the second adapter is provided with a thread in the area of its connection end. A bolt with a screw thread can advantageously be inserted into the bore of the second adapter, which bolt exerts a force on the shaft of the tool inserted into the second adapter in the direction of the free end of the second adapter due to its axial movement due to the mutual engagement of the two threads. The shaft of the tool 40 is preferably locked in the bore of the second adapter in a form-fitting and/or force-fitting manner in the axial direction by the body being pressed by the bolt against the end of the groove arranged adjacent to the free end of the second adapter.
- 12 -- 12 -
3605.5— - 1*2.S-!I5 * :-S S *·*08·04.19943605.5— - 1*2. S -!I 5 * : - S S *·*08·04.1994
Die Befestigung in axialer Richtung erfolgt also auf der einen Seite durch eine Beschränkung der Bewegung der Kugel mittels des dem freien Ende des zweiten Adapters benachbart angeordneten Endes der Nut sowie auf der anderen Seite durch den in die Bohrung eingeführten Schraubbolzen. Das dargestellte neuartige Prinzip der Befestigung eines Werkzeugschaftes in einer Bohrung kann auch auf viele andere Einsatzgebiete übertragen werden, z.B. auf das Befestigen von Bohrern in Bohrmaschinen, auf Schäfte von Drehwerkzeugen in Drehbänken, oder auf Schäfte von Schleif- oder Polierwerkzeugen in entsprechenden Bearbeitungsmaschinen. Die Werkzeugschäfte können neben zylindrischen auch quadratische, rechteckige, elliptische etc.The fastening in the axial direction is therefore achieved on the one hand by restricting the movement of the ball by means of the end of the groove arranged next to the free end of the second adapter and on the other hand by the screw bolt inserted into the hole. The new principle of fastening a tool shaft in a hole can also be transferred to many other areas of application, e.g. to fastening drills in drilling machines, to shafts of turning tools in lathes, or to shafts of grinding or polishing tools in corresponding processing machines. The tool shafts can be cylindrical, square, rectangular, elliptical, etc.
Querschnitte aufweisen.cross-sections.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadadurch gekennzeichnet, daß der Konus des ersten Adapters und der Konus des zweiten Adapters jeweils zum Einspannen in der Werkzeugaufnahme der Spindel ausgebildet sind. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der erste Adapter und/oder der zweite Adapter mittels eines Übergangsstücks in der Werkzeugaufnahme einer herkömmlichen Fräsmaschine befestigbar ist. Dazu ist das Übergangsstück vorteilhaft mit einem Dorn zur Befestigung in der Werkzeugaufnahme einer herkömmlichen Fräsmaschine versehen.An advantageous development of the invention is characterized in that the cone of the first adapter and the cone of the second adapter are each designed to be clamped in the tool holder of the spindle. A further advantageous development of the invention provides that the first adapter and/or the second adapter can be fastened in the tool holder of a conventional milling machine by means of a transition piece. For this purpose, the transition piece is advantageously provided with a mandrel for fastening in the tool holder of a conventional milling machine.
Auf diese Weise können beide Adapter sowohl in Verbindung mit der Spindel oder einer bekannten Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine
beim Fräsen mit sehr hohen Umdrehungszahlen, als auch in Verbindung mit einer herkömmlichen Fräsmaschine
beim Fräsen mit üblichen Umdrehungszahlen verwendet werden.
35In this way, both adapters can be used in conjunction with the spindle or a known high-speed milling machine when milling at very high speeds, as well as in conjunction with a conventional milling machine when milling at normal speeds.
35
- 13 -- 13 -
3605.5— - &Idigr;3.·-..· ·..* J .·08·. 04.19943605.5— - &Idigr;3.·-..· ·..* J .·08·. 04.1994
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung der Erfindung, bei der der Konus des ersten Adapters und der Konus des zweiten Adapters die gleiche Form und Größe aufweisen. Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn der Dorn der Spindel und der Dorn des Übergangsstücks die gleiche Form und Größe aufweisen. Auf diese Weise erhält man ein komplettes und vollständiges System zueinander passender und aufeinander abgestimmter Komponenten, die in Verbindung mit der Spindel oder einer bekannten Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine ein Fräsen mit sehr hohen Drehzahlen erlauben. Erster und zweiter Adapter weisen aber auch beim Fräsen mit herkömmlichen Umdrehungszahlen, z.B. an herkömmlichen Fräsmaschinen, wie gezeigt beträchtliche Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik auf.A particularly advantageous development of the invention is one in which the cone of the first adapter and the cone of the second adapter have the same shape and size. It is also advantageous if the mandrel of the spindle and the mandrel of the transition piece have the same shape and size. In this way, a complete and full system of matching and coordinated components is obtained which, in conjunction with the spindle or a known high-speed milling machine, allow milling at very high speeds. However, the first and second adapters also have considerable advantages over the known state of the art when milling at conventional speeds, e.g. on conventional milling machines, as shown.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using several embodiments, which are shown in the drawing. In the drawing:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Spindel;Fig. 1 is a side view of an embodiment of the spindle;
Fig. 2 a, b, c eine Seitenansicht bzw. Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des ersten Adapters;Fig. 2 a, b, c a side view and a longitudinal sectional view of an embodiment of the first adapter;
Fig. 3 a, b eine Seitenansicht bzw. Längsschnittdarstellung des Ausführungsbeispsiels von Fig. 2a, b, c, in Verbindung mit einem anderen Fräswerkzeug; 30Fig. 3 a, b a side view or longitudinal section of the embodiment example of Fig. 2a, b, c, in conjunction with another milling tool; 30
Fig. 4 a, b, c, d eine Längsschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des zweiten Adapters;Fig. 4 a, b, c, d a longitudinal sectional view of an embodiment of the second adapter;
Fig. 4 e eine Längsschnittdarstellung einer bekannten Schaftverlängerung nach dem Stand der Technik;Fig. 4 e is a longitudinal sectional view of a known shaft extension according to the prior art;
- 14 -- 14 -
&Ggr;:&Ogr;:.&Ggr;|&Ggr;:&Ogr;:.&Ggr;|
3605.5— - 14.*-..· '··" · ·· 0ar?04.19943605.5— - 14.*-..· '··" · ·· 0ar ? 04.1994
Fig. 5 a, b eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 a, b, c, d bei Befestigung in der Spindel;Fig. 5 a, b a side view of the embodiment of Fig. 4 a, b, c, d when attached in the spindle;
Fig. 6a, b, c eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels von Fig. 4a, b, c, d bei Befestigung in der Werkzeugaufnahme einer herkömmlichen Fräsmaschine.Fig. 6a, b, c a side view of the embodiment of Fig. 4a, b, c, d when mounted in the tool holder of a conventional milling machine.
In Fig. 1 ist schematisch in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der Spindel 1 dargestellt. Die Spindel 1 verfügt als Antrieb 3 über einen Drucklufturbinenantrieb mit einer Leistung von 1,6 kW über den gesamten Drehzahlbereich. Die Drehzahl ist bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen 7 000 und 35 000 U/min mit Hilfe eines Reglers 9 stufenlos regelbar. Die Regelung erfolgt, indem der Regler 9 die Drehzahl der Spindel 1 mißt und entsprechend seiner eingestellten Drehzahlvorgabe die Druckluftzuführung zu der Drucklufturbine dosiert. Der Regler 9 verfügt über eine digitale Drehzahlanzeige. Die Kühlung der Spindel 1 erfolgt durch die Antriebsluft.Fig. 1 shows a schematic side view of an embodiment of the spindle 1. The spindle 1 has a compressed air turbine drive with an output of 1.6 kW over the entire speed range as drive 3. In this embodiment, the speed can be continuously adjusted between 7,000 and 35,000 rpm using a controller 9. The control is carried out by the controller 9 measuring the speed of the spindle 1 and dosing the compressed air supply to the compressed air turbine according to its set speed. The controller 9 has a digital speed display. The spindle 1 is cooled by the drive air.
Der Spanndorn 4 ist auswechselbar gestaltet, um ihn an die ruhende Werkzeugaufnahme 2 einer herkömmlichen Fräsmaschine anpassen zu können. Es stehen Spannkegel SK 50, SK 40 sowie ein Zylinder &phgr; 18 mm zur Verfügung.The clamping mandrel 4 is designed to be interchangeable so that it can be adapted to the stationary tool holder 2 of a conventional milling machine. Clamping cones SK 50, SK 40 and a cylinder φ 18 mm are available.
Die Rundlaufgenauigkeit der Werkzeugaufnahme 5 der Spindel 1 beträgt mindestens 2 um. Dies wird durch (nicht dargestellte) Präzisionswälzlager erreicht, aufgrund derer das Werkzeug 6 wesentlich ruhiger und stoßfreier umläuft, als dies je in der Werkzeugaufnahme 2 einer herkömmlichen Fräsmaschine möglich wäre.The concentricity of the tool holder 5 of the spindle 1 is at least 2 um. This is achieved by precision roller bearings (not shown), due to which the tool 6 rotates much more smoothly and without impact than would ever be possible in the tool holder 2 of a conventional milling machine.
Bei dem Werkzeug 6 handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Schaftfräser mit einem Hartmetall-In the illustrated embodiment, tool 6 is an end mill with a hard metal
- 15 -- 15 -
3605.5— - fs·*-··* *··* : ·" 08*. 04.19943605.5— - fs·*-··* *··* : ·" 08*. 04.1994
oder HSS-Schaft, der über eine Cermetkuppe 7 verfügt. Praktische Versuche ergaben auch gute Arbeitsergebnisse mit reinen Hartmetallwerkzeugen oder mit mit kubischem Bohrnitrid CBN beschichteten Werkzeugen. Mit diesem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel der Spindel wurden die eingangs erwähnten Leistungsdaten von 2 000 gefahrenen Schnittmetern bei einer Schnittiefe von 0,4 mm und einem Verschleiß von 0,04 mm an einem Cermet-Kugelbahnfraser erreicht.or HSS shaft, which has a cermet tip 7. Practical tests also produced good working results with pure hard metal tools or with tools coated with cubic bore nitride CBN. With this schematically shown embodiment of the spindle, the performance data mentioned at the beginning of 2,000 cutting meters at a cutting depth of 0.4 mm and a wear of 0.04 mm on a cermet ball track milling cutter were achieved.
Ein zweites, nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel der Spindel mit einem elektrischen Antrieb erreicht eine Leistung von 3,5 kW bei der maximalen Drehzahl von 40 000 U/min. Während die Version mit Druckluftantrieb besonders klein, leicht und preisgünstig zu bauen ist, weist die Version mit elektrischem Antrieb eine größere Leistung und eine höhere Maximaldrehzahl auf.A second, not shown embodiment of the spindle with an electric drive achieves an output of 3.5 kW at a maximum speed of 40,000 rpm. While the version with compressed air drive is particularly small, light and inexpensive to build, the version with an electric drive has a higher output and a higher maximum speed.
In Fig. 2a, b, c ist ein Ausführungsbeispiel eines ersten Adapters 10 in Seitenansicht dargestellt. Der Adapter 10 weist an seinem Anschlußende 16 einen Konus 17 zum Einspannen in einer Werkzeugaufnahme 12 auf. Die entsprechend gestaltete Werkzeugaufnahme 12 ist in Fig. 2b in Längsschnittdarstellung gezeigt. Die Befestigung des Konus 17 des Adapters 10 in der Werkzeugaufnahme 12 geschieht mittels einer Überwurfmutter 12a.In Fig. 2a, b, c, an embodiment of a first adapter 10 is shown in side view. The adapter 10 has a cone 17 at its connection end 16 for clamping in a tool holder 12. The correspondingly designed tool holder 12 is shown in longitudinal section in Fig. 2b. The cone 17 of the adapter 10 is fastened in the tool holder 12 by means of a union nut 12a.
Der Kegelöffnungswinkel der kegelförmigen Verjüngung des Adapters 10 in Richtung auf das freie Ende 13 hin beträgt lediglich 2,5°. Damit ist es möglich, mit dem Adapter 10 auch in Ecken und Kanten steiler und tiefer Konturen hineinzugelangen. Das freie Ende 13 des Adapters 10 ist mit einem Innengewinde als Befestigungsvorrichtung versehen, in das kommerziell erhältliche Einschraubfräser 15 eingeschraubt werden können. Bei dem in Fig.The cone opening angle of the conical taper of the adapter 10 in the direction of the free end 13 is only 2.5°. This makes it possible to reach into corners and edges of steep and deep contours with the adapter 10. The free end 13 of the adapter 10 is provided with an internal thread as a fastening device into which commercially available screw-in milling cutters 15 can be screwed. In the case of the adapter shown in Fig.
- 16 -- 16 -
3605.5— - US.-··* *··* : ·· 08·.04.19943605.5— - US.-··* *··* : ·· 08·.04.1994
2c in Seitenansicht dargestellten Einschraubfräser 15 handelt es sich um einen sogenannten Rollenfraser.The screw-in milling cutter 15 shown in side view in Figure 2c is a so-called roller milling cutter.
In Fig. 3a, 3b ist der Adapter 10 aus Fig. 2a, b, c nochmais dargestellt, ebenso die Werkzeugaufnahme 12 in Längsschnittdarstellung. In diesem Beispiel wird als Einschraubfräser 15' ein sogenannter Kugelfräser eingesetzt.In Fig. 3a, 3b, the adapter 10 from Fig. 2a, b, c is shown again, as is the tool holder 12 in a longitudinal section. In this example, a so-called ball cutter is used as the screw-in cutter 15'.
In Fig. 4a, b, c, d ist ein Ausführungsbeispiel des zweiten Adapters 20 in Längsschnittdarstellung gezeigt. Dieser zweite Adapter 20 weist an seinem Anschlußende 26 einen Konus 27 auf, der die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie der Konus 17 des Adapters 10 aus Fig. 2a, b, c, Fig. 3a, b besitzt. Die Werkzeugaufnahme 22 kann daher identisch mit der Werkzeugaufnahme 12 aus Fig. 2b, 3b ausgebildet sein und weist ebenfalls eine Überwurfmutter 12a auf. Der Kegelöffnungswinkel der kegelförmigen Verjüngung des Adapters 20 in Richtung auf das freie Ende 23 hin beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 3°. Der Körper des Adapters 20 ist als Stützhülse 30 ausgebildet. In die koaxiale Bohrung 28 kann von der Unterseite der Schaft 41 eines Werkzeugs 40 eingeführt werden. Der Schaft 41 weist eine Ausnehmung 42 auf, die bei geeigneter Positionierung in einer sogenannten Aufnahmeposition des Werkzeugs 40 einer Öffnung 32 in der Wandung 33 des Adapters 20 benachbart angeordnet ist. Durch diese Öffnung 32 wird sodann eine Kugel 31a eingeführt werden, die zum Teil von der etwa halbkugelförmigen Ausnehmung 42 aufgenommen wird. Mit der Öffnung 32 steht eine Nut 34 in der Innenseite 35 der Bohrung 28 in Verbindung, die sich auf der einen Seite bis zum Anschlußende 26 des Adapters 20 erstreckt, und auf der anderen Seite vor dem freien Ende 23 endet. Die Nut ist so bemessen, daß der nicht von der Ausnehmung 42 aufgenommene Teil der Kugel 31a von dieser Nut 34 aufgenommen werden kann. Das Werkzeug 40 wird nun in RichtungIn Fig. 4a, b, c, d an embodiment of the second adapter 20 is shown in longitudinal section. This second adapter 20 has a cone 27 at its connection end 26, which has the same shape and the same dimensions as the cone 17 of the adapter 10 from Fig. 2a, b, c, Fig. 3a, b. The tool holder 22 can therefore be designed identically to the tool holder 12 from Fig. 2b, 3b and also has a union nut 12a. The cone opening angle of the conical taper of the adapter 20 in the direction of the free end 23 is 3° in this embodiment. The body of the adapter 20 is designed as a support sleeve 30. The shaft 41 of a tool 40 can be inserted into the coaxial bore 28 from the underside. The shaft 41 has a recess 42 which, when suitably positioned in a so-called receiving position of the tool 40, is arranged adjacent to an opening 32 in the wall 33 of the adapter 20. A ball 31a is then inserted through this opening 32, which is partially received by the approximately hemispherical recess 42. A groove 34 in the inner side 35 of the bore 28 is connected to the opening 32, which extends on one side to the connection end 26 of the adapter 20, and on the other side ends in front of the free end 23. The groove is dimensioned such that the part of the ball 31a not received by the recess 42 can be received by this groove 34. The tool 40 is now moved in the direction
- 17 -- 17 -
3605.5— - I·?.·-..· ·..' : ..4OS!. 04.19943605.5— - I·?.·-..· ·..' : .. 4 OS!. 04.1994
des freien Endes 23 des Adapters 20 bewegt, wodurch die Kugel 31a in der Nut 34 im Inneren des Adapters 20 mitgeführt wird.of the free end 23 of the adapter 20, whereby the ball 31a is carried in the groove 34 inside the adapter 20.
Das Anschlußende 26 des Adapters 20 ist mit einem Innengewinde 36 versehen. In die Bohrung 28 wird vom Anschlußende her ein Bolzen 37 eingeführt, der an seinem vom Adapter 20 abgewandten Ende ein Außenschraubgewinde 38 trägt. Der in den Adapter 20 eingesetzte Bolzen 37 drückt auf die Stirnfläche 41a des Werkzeugschafts 41 und preßt so die Kugel 31a gegen das Ende der Nut 34. Um den Kolben 37 schraubend in der Bohrung 28 zu bewegen, ist der Kopf des Bolzens mit einem Innensechskant 39 versehen, in das ein entsprechender Außensechskantschlussel eingreifen kann.The connection end 26 of the adapter 20 is provided with an internal thread 36. A bolt 37 is inserted into the bore 28 from the connection end, which has an external screw thread 38 at its end facing away from the adapter 20. The bolt 37 inserted into the adapter 20 presses on the end face 41a of the tool shaft 41 and thus presses the ball 31a against the end of the groove 34. In order to screw the piston 37 into the bore 28, the head of the bolt is provided with a hexagon socket 39 into which a corresponding hexagon wrench can engage.
Die radiale Arretierung des Werkzeugs 40 geschieht also durch die formschlüssige gemeinsame Aufnahme der Kugel 31a in der Nut 34 in der Innenseite 35 der Wandung 33 und in der Ausnehmung 42 des Schafts 41. Die axiale Fixierung geschieht durch das Andrücken der Kugel 31a gegen das Ende der Nut 34 mittels des Schraubbolzens 37.The radial locking of the tool 40 is therefore achieved by the positive joint reception of the ball 31a in the groove 34 in the inner side 35 of the wall 33 and in the recess 42 of the shaft 41. The axial fixation is achieved by pressing the ball 31a against the end of the groove 34 by means of the screw bolt 37.
Im Vergleich zu einer bekannten Schaftverlängerung nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 4e dargestellt ist, werden die Vorteile des neuartigen Adapters 20 und seines Befestigungsprinzips sofort deutlich. Die Schaftverlängerung 60 zeigt im Vergleich zum Adapter 20 einen beträchtlich größeren Kegelöffnungswinkel und eine größere Wanddicke. Sie ist also deutlich weniger geeignet, um Ecken und Kanten tiefer und steiler Konturen zu fräsen. Das Werkzeug 61 ist mittels eines Klemmstücks 62 und eines Spannstücks 64 sowie einer Spannschraube 65 in der Schaftverlängerung verklemmt. Wie man in Fig 4e leicht sieht, ist das Klemmstück 62 auch während des Einsatzes der Schaftverlängerung 60 beim Fräsen in der Öffnung 68 derIn comparison to a known shaft extension according to the state of the art, as shown in Fig. 4e, the advantages of the new adapter 20 and its fastening principle are immediately apparent. The shaft extension 60 has a considerably larger cone opening angle and a larger wall thickness compared to the adapter 20. It is therefore significantly less suitable for milling corners and edges of deeper and steeper contours. The tool 61 is clamped in the shaft extension by means of a clamping piece 62 and a clamping piece 64 as well as a clamping screw 65. As can easily be seen in Fig. 4e, the clamping piece 62 is also in the opening 68 of the shaft extension 60 when milling.
- 18 -- 18 -
3605.5— - !&·-..· ·.·' · ·· 09.04.19943605.5— - !&·-..· ·.·' · ·· 09.04.1994
Schaftverlängerung 60 angeordnet. Es wird lediglich durch den Anpreßdruck der Spannschraube 65 gehalten. Schon bei einer leichten Lockerung des Werkzeugs 61 kann das Klemmstück 62 dadurch während des Fräsens radial davonfliegen.Shaft extension 60 is arranged. It is only held in place by the pressure of the clamping screw 65. Even if the tool 61 is slightly loosened, the clamping piece 62 can fly away radially during milling.
Bei dem Ausführungsbeispiel des zweiten Adapters 20 von Fig. 4a, b, c, d ist dies anders: Hier ist der Körper 31 lediglich in der Aufnahmeposition des Werkzeugs 40 der Öffnung 32 benachbart angeordnet (vgl. Fig. 4b). In der Arbeitsposition (vgl. Fig. 4c, d)ist es nicht möglieh, daß die Kugel 31a aus der öffnung 32 hinausgelangt. Weiterhin ist im Vergleich zur Fig. 4e klar erkennbar, daß die Öffnung 32 des Adapters 20 wesentlich näher zum Anschlußende 26 und damit in einem Bereich größerer Wandstärke angeordnet ist, als bei der Schaftverlängerung 60 nach dem Stand der Technik, bei der sich die Öffnung 62 in der Nähe des freien Endes 63 befindet.This is different in the embodiment of the second adapter 20 of Fig. 4a, b, c, d: Here the body 31 is only arranged adjacent to the opening 32 in the receiving position of the tool 40 (see Fig. 4b). In the working position (see Fig. 4c, d) it is not possible for the ball 31a to come out of the opening 32. Furthermore, in comparison with Fig. 4e it is clearly visible that the opening 32 of the adapter 20 is arranged much closer to the connection end 26 and thus in an area of greater wall thickness than in the shaft extension 60 according to the prior art, in which the opening 62 is located near the free end 63.
Schließlich ermöglicht die zylindrische Spannfläche 67 der Schaftverlängerung 60 nach dem Stand der Technik nur ein Einspannen mit deutlich schlechterer Zentrierung und Rundlaufgenauigkeit im Vergleich zum Konus 26 des Adapters 20.Finally, the cylindrical clamping surface 67 of the shaft extension 60 according to the state of the art only allows clamping with significantly poorer centering and concentricity compared to the cone 26 of the adapter 20.
In Fig. 5a, b ist in Seitenansicht dargestellt, wie der zweite Adapter 20 in der Werkzeugaufnahme 5 der SpindelIn Fig. 5a, b is shown in side view how the second adapter 20 in the tool holder 5 of the spindle
1 befestigbar ist. Alternativ kann er (vgl. Fig. 6a, b, c) auch mittels eines Übergangstücks 50 in der Werkzeugaufnahme1. Alternatively, it can also be attached (see Fig. 6a, b, c) by means of a transition piece 50 in the tool holder
2 einer herkömmlichen Fräsmaschine eingesetzt werden. Das Übergangsstück 50 verfügt dazu über einen entsprechenden Spanndorn 51; bei dem in Fig. 6b dargestellten Ausführungsbeispiel einen Morsekegel. 2 of a conventional milling machine. The transition piece 50 has a corresponding clamping mandrel 51; in the embodiment shown in Fig. 6b, a Morse taper.
Wie insbesondere aus den Fig. 5a, b, 6a, b, c deutlich wird, handelt es sich bei der Erfindung um ein vielfältig einzusetzendes und aufeinanderabgestimmtes Werk-As is particularly clear from Fig. 5a, b, 6a, b, c, the invention is a versatile and coordinated tool.
- 19 -- 19 -
3605.5— - 19 -'..' ..* ·..* : 08*.04.a.9943605.5— - 19 -'..' ..* ·..* : 08*.04.a.994
zeugsystem nach Art eines Baukastens, dessen einzelne
Elemente sowohl in Kombination miteinander, als auch
einzeln in Verbindung mit herkömmlichen Fräsmaschinen sinnvoll und nutzbringend einsetzbar sind. Das System
5 erlaubt ein wirtschaftliches, einfaches, sicheres und
rasches Fräsen, insbesondere bei hohen Drehzahlen.tool system in the form of a modular system, the individual elements of which can be used in combination with each other, as well as
can be used individually in conjunction with conventional milling machines in a sensible and beneficial way. System 5 allows economical, simple, safe and rapid milling, especially at high speeds.
- 2 - *..· ..· ·..· : os*ioi:i994- 2 - *..· ..· ·..· : os*ioi:i994
Claims (1)
05that the wall thickness of the wall (33) at the free end (23) of the support region of the second adapter (20) is at most 25% of the outer diameter of the second adapter (20) at this point.
05
35(38) which, due to its axial movement due to the mutual engagement of the threads (36, 38), exerts a force on the shaft (41) of the tool (40) inserted into the second adapter (20) in the direction of the free end (23) of the second adapter (20).
35
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9405918U DE9405918U1 (en) | 1994-04-09 | 1994-04-09 | Tool system for machine tools |
| DE29505586U DE29505586U1 (en) | 1994-04-09 | 1995-04-07 | Tool system for machine tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9405918U DE9405918U1 (en) | 1994-04-09 | 1994-04-09 | Tool system for machine tools |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9405918U1 true DE9405918U1 (en) | 1994-06-30 |
Family
ID=6907117
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9405918U Expired - Lifetime DE9405918U1 (en) | 1994-04-09 | 1994-04-09 | Tool system for machine tools |
| DE29505586U Expired - Lifetime DE29505586U1 (en) | 1994-04-09 | 1995-04-07 | Tool system for machine tools |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29505586U Expired - Lifetime DE29505586U1 (en) | 1994-04-09 | 1995-04-07 | Tool system for machine tools |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (2) | DE9405918U1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19620485A1 (en) * | 1996-05-21 | 1997-11-27 | Ludt Zerspanungstechnik W | Tool unit for a milling machine |
-
1994
- 1994-04-09 DE DE9405918U patent/DE9405918U1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-07 DE DE29505586U patent/DE29505586U1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE29505586U1 (en) | 1995-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2812142B1 (en) | Screwdriving tool and tool holder for such a screwdriving tool | |
| DE3108439C1 (en) | Boring tool, in particular a boring bar | |
| EP2560778B1 (en) | Drill head for a deep hole drilling tool for bta deep hole drilling, and deep hole drilling tool | |
| EP0404883B1 (en) | Drilling/chamfering tool | |
| EP0103235B1 (en) | Drill | |
| DE102012022610B4 (en) | Rotary cutting tool with a cooling channel, which is arranged to reduce the voltage in a non-circular recess | |
| DE69909856T2 (en) | End mill and cutting method | |
| DE7721135U1 (en) | DRILLING TOOL FOR DRILLING HOLES IN SOLID METAL OF WORKPIECES | |
| DE3831535A1 (en) | HEAD MILLING | |
| DE828787C (en) | Cutting tool | |
| WO2011015259A1 (en) | Tool carrier having exchangeable tool holders, and tool holder | |
| EP0523404B1 (en) | Tool for milling and drilling with two cutting edges | |
| DD272618A1 (en) | TURNING TOOLS FOR OUTDOOR PROCESSING OF ROTATIONAL SYMMETRIC WORKSTUECTS | |
| DE2852209C2 (en) | Countersinking tool | |
| DE4416040A1 (en) | Drilling tool | |
| DE102004008166A1 (en) | Tool for machining precision bores | |
| DE9405918U1 (en) | Tool system for machine tools | |
| DE202007014828U1 (en) | Chuck for exciting parts | |
| DE8401019U1 (en) | Drilling and boring tool | |
| DE2204137A1 (en) | PLANE GROOVING TOOL | |
| EP3838462B1 (en) | Machine reaming tool, cutting insert and base body for receiving cutting inserts | |
| DE2808866A1 (en) | Large dia. metal drilling bit - has two exchangeable unequal width cutting alloy blades projecting equally beyond shaft circumference | |
| DE102021130601B3 (en) | Cutting head for a cutting tool | |
| DE20105764U1 (en) | Device for machining workpieces | |
| DE8705288U1 (en) | Milling cutters, in particular face milling cutters, and suitable arbors for pre-adjustable mounting in a machine tool |