JP6491660B2 - ツール保持具 - Google Patents

ツール保持具 Download PDF

Info

Publication number
JP6491660B2
JP6491660B2 JP2016530529A JP2016530529A JP6491660B2 JP 6491660 B2 JP6491660 B2 JP 6491660B2 JP 2016530529 A JP2016530529 A JP 2016530529A JP 2016530529 A JP2016530529 A JP 2016530529A JP 6491660 B2 JP6491660 B2 JP 6491660B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool holder
sleeve
tool
holder according
region
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.)
Active
Application number
JP2016530529A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016525457A (ja
Inventor
ポップ,コンラッド
エルゲス,ヨハン
ヘドリッヒ,ルネ
メルク,ロバート
クリンガー,ユルゲン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haimer GmbH
Original Assignee
Haimer GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Haimer GmbH filed Critical Haimer GmbH
Publication of JP2016525457A publication Critical patent/JP2016525457A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6491660B2 publication Critical patent/JP6491660B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • B23B31/1179Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers using heating and cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/10Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/006Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts being at different temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/27Composites
    • B23B2226/275Carbon fibre reinforced carbon composites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2231/00Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/24Cooling or lubrication means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2240/00Details of connections of tools or workpieces
    • B23B2240/28Shrink-fitted connections, i.e. using heating and cooling to produce interference fits
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00Chucks or sockets
    • Y10T279/17Socket type
    • Y10T279/17111Fluid-conduit drill holding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00Chucks or sockets
    • Y10T279/17Socket type
    • Y10T279/17957Friction grip
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49863Assembling or joining with prestressing of part
    • Y10T29/49865Assembling or joining with prestressing of part by temperature differential [e.g., shrink fit]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)

Description

本発明は、請求項1の前提部分によるツール(工具)保持具に関する。
このタイプのツール保持具は、回転駆動されるツールと工作機械のワークスピンドルとの間のインターフェースとして利用されている。これらは、高度な正確性と迅速なツール交換を伴なって、機械加工のためにツールを定位置に正確に保持することができるものでなければならない。従来技術によって知られているツール保持具は、典型的には、鋼鉄製であり、ツールのツールシャンクのための受領開口部を備えた前方クランプ領域と、工作機械のワークスピンドルに保持される後方保持領域とを含んだ保持本体部を備えている。そのクランプシステムに応じて、後方保持領域は種々の方法で設計できる。しかしながら、鋼鉄製の保持本体部は、要求される剛性を達成するために、所定の寸法を有する必要があるため、公知のツール保持具も比較的大きい質量と、これに対応する大きな質量慣性モーメントとを有している。したがって、駆動装置およびツール交換システムもそれに従って寸法化されなければならない。
本発明の目的は、同じ剛性を示すが、質量が大幅に減少しており、より小さな質量慣性モーメントを示すツール保持具を提供することである。
技術的な目的は、請求項1に開示された特徴を提供するツール保持具によって達成される。本発明の実際的でさらに開発された有利な実施態様は、従属請求項に開示されている。
本発明によるツール保持具の場合には、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)またはその他の繊維強化プラスチック製のスリーブが、少なくとも前方クランプ領域に配置されている。このスリーブは適宜、回転力、クランプ力および加工力によって発生する力の流れにしたがった繊維配向を有する複数の繊維層からなる。このスリーブは比較的軽量であるが、ツール保持具の高い剛性と安定性とを確実なものとすることができる。よって、従来のツール保持具で安定性のために利用されている鋼鉄量は少なくとも部分的に置換され、その結果、ツール保持具の重量が大幅に減少され、かつ、質量慣性モーメントが大きく減少される。焼き嵌め(締り嵌め、シュリンクフィット)チャックの場合には、この特徴は、同等の鋼鉄構造物に比べて、ツール保持具の重量を50%も減少させ、質量慣性モーメントを60%も減少させる。この結果、工作機械の多くの部材が、この特徴により直ちに利益を得ることができる。このように、ワークスピンドルにてツール保持具を交換するとき、慣性力がさらに小さくなり、ベアリング構造を備えたワークスピンドルと保持具の両方を保護する。減少した質量によって、ツール保持具を交換するとき、衝撃力もさらに小さくなり、摩耗に対して有利な効果が得られる。さらに、ツール保持具の直線移動および加速に必要とされる駆動力が小さくて済み、その結果、駆動装置に必要とされる駆動力は小さくなり、工作機械の生産性を向上させることができる。その駆動装置は、より小さな制動力(ブレーキ力)で済むので、より低い冷却性能とより低いエネルギー投入で済む。特に、減少した質量慣性モーメントは、さらに速い速度変化の提供も可能にし、よってスピンドルの始動と停止を迅速化させることができる。
ツール保持具での繊維強化プラスチックの利用は、ツール交換作業における有利な効果も有する。移動される質量が小さいので、ツール交換作業を迅速に実施することができ、ツールチェンジャ(ツール交換装置)とツールマガジン(ツール入れ)を移動させるためにさらに小さい力でよい。その結果、ツール交換システム全体の寿命を延長することができる。
機械側への有利な効果に加えて、ツール保持具の繊維サンドイッチ構造は、ワークピース側の品質の向上にもつながる。より小さな振動質量のため、アンバランスを減少することができ、ツールの同心性を向上させることができる。この特徴は、ツールの耐用年数を向上させ、表面品質を向上させるのに役立つ。さらに、繊維強化プラスチック製のスリーブは、ツール保持具の減衰特性を向上させることができ、その特徴により、重要な領域での振動を減少させ、表面品質に対する有利な効果を有することができる。
このツール保持具は、金属製の保持本体部の前方クランプ領域に取り付けられる繊維強化プラスチックスリーブを備えた焼き嵌めチャックとして設計することができる。そのようなスリーブの限定的な熱負荷容量のため、ツールを固定するための収縮プロセスは、ここでは、従来の焼き嵌めチャックと比較して逆になる。ツールを保持するためのツール保持具を加熱する代わりに、ツール保持具への挿入前にツールが冷却される。
繊維強化プラスチック製のスリーブは、金属製の保持本体部の前方クランプ領域上に収縮できる。この目的のため、保持本体部は、スリーブが取り付けられる前に冷却され得る。保持本体部がその後再加熱されると、スリーブはプレスフィットによって保持される。スリーブは、例えばその他の寸法や特性を有するスリーブが使用される場合には、再びそれを冷却することによって、取り外しまたは取り替えることもできる。しかしながら、スリーブを接着剤による接着またはその他の適切な方法で保持本体部に取り付けることもできる。
別の有用な実施態様では、繊維強化プラスチック製のスリーブは、保持本体部の前方クランプ領域と、中央領域の少なくとも一部とを形成することができる。例えば保持本体部の後方保持領域、中央領域の外側部分、および前端面上のカバー部材などの、より大きな応力を受ける部分のみを鋼鉄製にしてもよい。
ツール保持具の外側全体を、繊維強化プラスチック製のスリーブとして設計する実施態様も考えられる。保持本体部は、例えば、ツール保持具の外側輪郭全体を形成するスリーブによって完全に包囲された薄壁金属インサートで構成することもできる。
繊維強化プラスチック製のスリーブが提供されたツール保持具は、必ずしも焼き嵌めホルダとして設計される必要はなく、ウェルドン(Weldon)ホルダとして、コレットを備えたコレットチャックとして、または例えば、前方クランプ領域がクランプ要素によって径方向(放射状)に変形され、かつ、前方クランプ領域が繊維強化プラスチック製のスリーブによって包囲されているクランプホルダとして構成することもできる。クランプ要素は、前方クランプ領域が、ツールをクランプするために、クランプ要素の軸方向動作によって受領開口部の領域で圧縮されるか、または、前方クランプ領域が、ツールを解放するために開かれるよう設計されていてもよい。クランプ要素は例えば、前方クランプ領域の円錐状前方部分で軸方向に移動可能で、かつ、前方部分の円錐状外面に適合した円錐状内面を備えたクランプブッシュであってもよい。クランプ要素の軸方向調節は、内側ネジリングとして設計されており、クランプ要素上の外側ネジおよびクランプ領域の拡大された直径を有する後方部分上の外側ネジと係合する調節リングによって実行できる。しかしながら、クランプ要素の軸方向移動は、その他の調節オプションによっても実行できる。
しかしながら、前方クランプ領域は複数の部材から構成することもでき、すなわちモジュール式に構成することもできる。第1の実施態様では、保持本体部とスリーブとは、それらがネジ込みツールのための支持面/当接面を形成するよう、前方クランプ領域の端部に形成される。特に好適な実施態様では、これらの支持面/当接面は、異なる円錐角を備えた二重円錐(ダブルコーン)として設計されており、保持本体部は前方クランプ領域に、ネジ込みツールの外側ネジを受領するように設計された内側ネジを有している。
追加の実施態様では、少なくとも一つのその他のモジュールを備えた前方クランプ領域は数個の部分で構成されている。理想的には、保持本体部とスリーブは両方とも適切な支持面を有している。しかしながら、別の実施態様では、スリーブは保持本体部を越えて延び、モジュールのために単独の保持部を形成することもできる。適切なモジュールが、支持面に対応する当接面を有していることは言うまでもない。そのようなモジュールは、例えば焼き嵌めホルダまたは液圧式チャックでよい。
ツール保持具がそのようなモジュール式に組み立てられる場合、スリーブを軸方向張力下に置く追加のオプションも存在する。この特徴は、RUNモードのツール保持具のさらに増加した振動でさえも減衰を可能にする。好適にはネジジョイントによるモジュールの取り付けは、保持本体部のツールのためのクランプスペースを有した保持具へとねじ込むことによって、スリーブを軸方向張力下に置くことを可能にする。軸方向の張力を印可することで、特に目的達成を意図して、ツール保持具で励起させることが特に容易である関連する振動モードおよび関連する共振周波数だけでなく、ツール保持具全体のバネ剛性も変更、特に増加させることが可能である。
良く知られているように、例えばツール保持具などの部材の共振周波数は、バネ剛性および質量の商の平方根から決定される。バネ剛性を明確に変化させることによって、ねじり振動挙動(すなわち、回転軸周りでのツール保持具の振動に関する)と横振動挙動(すなわち、回転軸に垂直なツール保持具の振動偏差を伴なう、回転軸を含む平面でのツール保持具の振動に関する)の両方に特定の影響を与えることも可能である。金属材料の弾性領域での大きな機械的応力の場合には、その減衰性は個々のケースで向上することも証明されている。
さらに、繊維強化プラスチック製のスリーブは、減衰挙動に有利な効果を有する、空洞部の多様な構造を含むことができる。これらの空洞部は、例えば巻き付け加工において導入される空隙、または巻き付け部間に配置された(レーザ)焼結材料の層によって発生する。空洞部の特に有利な分布は、それらの空洞部が、少なくとも二つの、好適には三つの、一方が他方の内側に同軸配置された仮想の筒状面または円錐状面に配置された構成である。
冷却剤導入システムを、空洞部に類似した形態でスリーブ内に組み込むこともできる。冷却剤導路はそのようなシステムでは穴あけ加工される必要がなく、製造中に既に導入されており、それらの形状は特定されない。その結果、冷却剤導路の経路は、例えばS形状経路または軸方向で“蛇行”するよう、様々な直線および/または曲線部分から構成することができる。冷却剤導路は、スリーブ内側のツール保持具の回転軸周囲を螺旋状に上昇することも可能である。
別の実施態様では、冷却剤導入システムは後からスリーブ内に組み込むこともできる。そうすることで、冷却剤導路の経路は、材料除去方法によって、保持本体部3に当接して内側に露出される。これら冷却剤導路は金属製保持本体部との接触を通して後で画定される。そのような冷却剤導入システムは、クランプ部分およびツールシャンクが、特に螺旋経路の場合に、ほんのわずかに冷却されるだけではないという利点を有する。
後方保持領域7からスリーブへ冷却剤を導入するため、ツール保持具は、後方保持領域から前方保持領域への冷却剤ガイドと、スリーブ11に接続された前方クランプ領域4での保持本体部3の突破口とを有している。
スリーブ11のさらに容易な取り付けを可能にするため、一つの有利な実施態様において、保持本体部は、最良の実行可能な方法での配置のため、ガイド面または類似する要素を有することができる。そのようなガイド面は例えば、スリーブ11内の対応する対向面を見つける、保持本体部3の外径上の平坦係合面(平坦係合面以外は、保持本体部3の外径は丸い)でよい。そのような方法は、受領状態で突破口として提供された接続ポイントと、スリーブ内で冷却剤導入システムの接続ポイントとが、互いに衝突する(突き当たる)ことを確実にする。
スリーブと保持本体部との関連性を向上させるため、金属と繊維強化プラスチックとの間の摩擦力を増加させることが有利である。この特徴を達成するための最も簡単な方法は、金属面を粗くするか、または例えばゴムなどの適切な材料を繊維強化プラスチックに導入することである。
強化スリーブとして使用されるスリーブは、好適には、炭素繊維、ガラス繊維またはアラミド繊維で強化された合成プラスチック材料で製造できる。
本発明の追加の特徴および利点は、図面と関連する好適実施例の以下の解説から明確となるであろう。
図1は、長手方向でのツール保持具の第1の実施例である。 図2は、長手方向でのツール保持具の第2の実施例である。 図3は、長手方向でのツール保持具の第3の実施例である。 図4は、長手方向でのツール保持具の第4の実施例である。 図5は、長手方向でのツール保持具の第5の実施例である。 図6は、長手方向でのツール保持具の第6の実施例である。
図1は、穿孔ツール、フライスツール、リーマ加工(拡孔)ツールまたはその他の任意の回転駆動ツール2を非ポジティブ(積極)的に保持するためのHSKインターフェースを備えた本実施例で提供されたツール保持具1を示している。図示の実施例では、ツール保持具1はサーマルチャック(熱チャック)として設計されており、回転対称保持本体部3を備えている。回転対称保持本体部3は、そのツール側前方端にツール2のツールシャンク6用の受領開口部5を備えたクランプ領域(締結領域)4を有しており、その機械側後方端に本実施例では円錐形であり、工作機械のワークスピンドルに保持される円錐状外側クランプ面8を有している。さらに鋼鉄製の保持本体部3は、ツールチェンジャ(ツール交換装置)との係合のためのグリッパ溝10を備えた筒状中央領域9も有している。炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製またはその他の任意の繊維強化プラスチック製のスリーブ11は、保持本体部3の前方クランプ領域4に配置されている。
図1に示す実施例では、CFRPスリーブ11は、金属製の保持本体部3の前方クランプ領域4上にプレスフィット(圧入)によって配置されている。CFRPスリーブ11を取り付けるため、保持本体部3は例えば−180℃にまで冷却される。その後、冷却によって収縮する前方クランプ領域4に常温のスリーブ11を取り付けることができる。保持本体部3が再加熱され、その結果膨張すると、スリーブ11が固定される。同時に、スリーブ11の内径の、前方クランプ領域4の外径に対する比は、冷却されていた保持本体部3が常温に再加熱されて径方向に膨張するとき、スリーブ11が前方クランプ領域4の径方向のプレストレスによって堅固に保持されるように選択されている。
プレスフィット加工の代わりに、またはこれに追加して、保持本体部3とスリーブ11を形状フィットによって相互接続できる。1好適実施例では、保持本体部3は例えば、スリーブ11が圧入される、径方向外向きの薄片の形態である凹凸部(不規則部)を有している。このように、部材の弾性変形によってポジティブ接続が達成できる。スリーブ11は好適には、保持本体部3の凹凸部に対応し、非応力状態と同じくらい早く相互にポジティブ係合する凹部を有している。
別の好適実施例では、スリーブは組立用要素のようにはスライド式に組み込まれず、ラッピング工程で複数の層に適用される。この目的のため、保持本体部3はそのクランプ領域4に、好適には、保持本体部に堅固に接続されており、ラッピング工程時にスリーブに差し込まれ、そうすることで理想的な状態においては向上された減衰特性を有する非常に安定した複合体を形成する、複数の針状および/またはピン状の要素を有している。当業者にとって、“ラッピング工程”という用語には、例えば製織など、特に繊維強化プラスチックの複数のウェブのスリーブを編み込むなど、従来技術から知られる多くの方法が含まれることは明白であろう。
図1に示すように、前方クランプ領域4は、スリーブ11の外径と比較して相対的に薄い薄壁に形成されている。この実施例ではクランプ領域4は、わずかに円錐形の薄い前方部分12であって、ツールシャンク6のためにそこに配置された受領開口部5を有する前方部分12と幅広後方部分13とを含んでいる。スリーブ11は、薄い前方部分12と幅広後方部分13とを覆って延びており、保持本体部3の筒状中央領域9の前端面の凹部14と係合する。この実施例では、ツール保持具3は後方保持領域7の拡張後方空洞部16を備えた連続開口部15を有している。空洞部16の内側には、ワークスピンドルでツール保持具1を内側でクランプするためのコレットまたはその他のクランプ要素のためのクランプ面17が存在している。
ツール保持具1が、ツールをクランプするために先ず加熱され、その後に再び冷却される従来のサーマルチャックとは対照的に、この場合にはクランプの目的のため、ツール2はツール保持具1内で先ず冷却される。ツールシャンク6の直径が冷却によって減少すると、ツール2を受領開口部5に挿入することができる。挿入後、ツール2が再び常温に達することで再び膨張したなら、ツールシャンク6は受領開口部5内に固定される。この場合にも、受領開口部5の内径の、ツールシャンク6の外径に対する比は、ツール2が標準的な作業温度で、ツール保持具1の受領開口部5内に堅固に保持されるように選択される。
ツール2を解放するため、ツール保持具1とツール2とから構成されるユニット全体が冷却される。繊維の方向によっては、スリーブ11の内径は実質的には変化しない。同時に薄壁の前方部分12はスリーブ11と共に焼き嵌め構造体を形成する。換言すれば、外側からの径方向プレストレスの影響下にある。前方部分12における冷却工程は体積の減少につながるが、一旦プレストレスが緩和されると、その効果として受領開口部5がさらに小さくなる。ツールシャンク6の直径は冷却工程によって減少するため、受領開口部5の直径は同じに保たれ、ツール2を取り除くことができる。
図2は、ツール保持具1の追加の実施例を示している。ツール保持具1は、鋼鉄製で、ツール2をクランプするための前方クランプ領域4を有した保持本体部3と、工作機械のワークスピンドルに保持される後方保持領域7とを含んでいる。この場合にも、前方クランプ領域4は円錐形状の薄い前方部分12と、わずかに拡大された直径を有する後方部分13とによって形成されている。しかしながら、この実施例では、ツール2は収縮によってではなく、円錐形状の薄い前方部分12の径方向圧縮によってクランプされている。前方部分12の径方向圧縮は、前方部分12上で軸方向に移動できるクランプ要素18によって実行される。この実施例においてクランプブッシュとして設計されているクランプ要素18は、保持本体部3に対して軸方向に調節することができ、前方部分12の円錐形状外面に適合した円錐形状内面19を有している。これを前方領域において薄壁状であるブッシュ形状のクランプ要素18は、その外側に、CFRPまたはその他の任意の繊維強化プラスチック製で、かつ、強化のためにも利用されるスリーブ11を備えている。
スリーブ11に囲まれたクランプ要素18の保持本体部3に対する軸方向調節は、ネジリングとして設計されている調節リング20によって実行される。その調節リングは、クランプブッシュ18上で外側ネジ21、および、クランプ領域4の、前方部分12と比較して拡大した直径を有する後方部分上で外側ネジ22と相互作用する。二つの外側ネジは異なったスロープ(傾斜)を有しており、そのため、調節リング20を回転させることによって、ブッシュ形状のクランプ要素18は、ツール2をクランプするために保持領域7の方向に後方に移動できるか、またはツール2を解放するために前方に移動できる。クランプ要素18の軸方向調節は、左右ネジを備えたターンバックルによって、または同様の調節手段によって実行できる。
図3に示す実施例では、前方クランプ領域4のほぼ全体と、さらに筒状中央領域9の大部分は、CFRP製またはその他の任意の繊維強化プラスチック製のスリーブ11よって形成されている。この実施例では、ツール保持具のワークスピンドル1への挿入で大きな応力を受ける保持領域7と、筒状中央領域9の外側部分23と、ツール保持具の前方端面に配置されたカバー部材24とだけが鋼鉄製である。ツール保持具1は、内部でツール2が挿入のために冷却されるサーマルチャックとしても設計されている。
ツールシャンク6とスリーブ11との間の摩擦を増加させるため、ツールシャンク6の外面とスリーブ11の内面の両方を加工できる。この加工は、例えば、その表面を機械的に若しくは化学的に粗くすることによって、またはコーティングを施すことによって実施できる。基部本体部3とスリーブ11とを相互接続するために同様の方法が利用できることは言うまでもない。
図4は、繊維強化炭素製のスリーブ11が提供されたツール保持具1の別の実施例を示している。この実施例では、保持本体部3は、繊維強化炭素製で、ツール保持具1の外側輪郭全体を形成するスリーブ11によって完全包囲された、金属製の薄壁インサート(薄壁挿入体)からなる。前方クランプ領域4の外側輪郭部と、後方保持領域7の外側輪郭部もスリーブ11によって形成されている。インサートとして設計されている保持本体部3は、ツール2のツールシャンク6のための受領開口部5を備えた、薄い薄壁前方部分12も有している。グリッパ溝10を形成するために、金属製のインサート(挿入体)25をスリーブ11の外側に埋め込むことができる。
図5に示す実施例では、保持本体部3は、前方クランプ領域4にねじ込みツール27のための受領部(収容部)26を有している。受領部26は、図示の実施例では二重円錐として設計されている。保持本体部3および/またはスリーブ11には、ボアホール29、通路30、溝、間隙等の冷却剤導入システム28が提供されている。
図6に示す実施例では、スリーブ11はラッピング工程によって施される。保持本体部3のクランプ領域4は、巻付け工程中にスリーブ11へ差し込まれる、複数の針状および/またはピン状の要素31を有している。この実施例でも、前方クランプ領域4の保持本体部3は、ねじ込みツール27のために設計された、例えば、二重円錐のような受領部26を備えている。
ここでは個別には図示されていないその他の実施例では、ツール保持具1はウェルドンツール保持具またはコレットチャックとして設計されることもできる。本発明は、HSKツール保持具に限定されないことは言うまでもない。SK、JIS、BT、ABS、Captoまたはその他の適切なインターフェースを対応する状態で保持本体部3に提供することも可能である。

Claims (23)

  1. 回転駆動ツール(2)のためのツール保持具(1)であって、前記ツール保持具(1)は、前記ツール(2)のツールシャンク(6)のための受領開口部(5)を備えた前方クランプ領域(4)と、工作機械のワークスピンドルに保持される後方保持領域(7)とを有する回転対称保持本体部(3)を備え、繊維強化プラスチック製のスリーブ(11)が、少なくとも前記前方クランプ領域(4)に配置されており、前記回転対称保持本体部(3)の前記前方クランプ領域(4)は、複数の針状および/またはピン状要素(31)を有することを特徴とするツール保持具。
  2. 前記スリーブ(11)は、金属製の前記回転対称保持本体部(3)の前記前方クランプ領域(4)に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  3. 前記スリーブ(11)は、前記前方クランプ領域(4)上に収縮されることを特徴とする請求項1または2記載のツール保持具。
  4. 前記回転対称保持本体部(3)と繊維強化プラスチック製の前記スリーブ(11)との間にポジティブ接続が形成されることを特徴とする請求項1または2記載のツール保持具。
  5. 前記ツール保持具は、モジュール式に複数の部材で構成されており、前記回転対称保持本体部(3)と前記スリーブ(11)とは、少なくとも一つのモジュールを形成することを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  6. 繊維強化プラスチック製の前記スリーブ(11)は、少なくとも一つの追加モジュールによって軸方向にプレストレスされることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  7. 前記スリーブ(11)は、冷却剤導入システム(28)を備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のツール保持具。
  8. 前記冷却剤導入システム(28)は、部分的に直線領域および曲線領域で構成された経路を有する冷却剤導路を備えていることを特徴とする請求項7記載のツール保持具。
  9. 前記冷却剤導入システムは、金属製の前記回転対称保持本体部(3)と前記スリーブ(11)とによって部分的に画定されていることを特徴とする請求項7または8記載のツール保持具。
  10. 前記スリーブ(11)は、前記回転対称保持本体部(3)の前記前方クランプ領域(4)および前記回転対称保持本体部(3)の中央領域(9)の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  11. 前記後方保持領域(7)、前記中央領域(9)の外側部分(23)、および前記回転対称保持本体部(3)の前端面上のカバー部材(24)は鋼鉄製であることを特徴とする請求項10記載のツール保持具。
  12. 前記回転対称保持本体部(3)は、前記ツール保持具(1)の外側輪郭全体を形成するスリーブ(11)によって完全包囲された薄壁インサートからなることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  13. 前記回転対称保持本体部(3)および/または前記スリーブ(11)は、ねじ込みツール(27)のための受領部(26)を有することを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のツール保持具。
  14. 前記受領部(26)は、二重円錐として設計されていることを特徴とする請求項13記載のツール保持具。
  15. 前記前方クランプ領域(4)は、クランプ要素(18)によって径方向に変形可能であり、かつ、前記スリーブ(11)によって包囲されていることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  16. 前記クランプ要素(18)は、前記前方クランプ領域(4)の円錐状前方部分(12)上で軸方向に移動可能で、かつ、前記前方部分(12)の円錐状外面に適合した円錐状内面(19)を有するクランプブッシュとして設計されていることを特徴とする請求項15記載のツール保持具。
  17. 前記クランプ要素(18)は、内側ネジリングとして設計されている調節リング(20)によって調節可能であることを特徴とする請求項16記載のツール保持具。
  18. 前記調節リング(20)は、前記クランプ要素(18)上の外側ネジ(21)と係合し、前記クランプ領域(4)の、拡大された直径を有した後方部分(13)上の外側ネジ(22)と係合することを特徴とする請求項17記載のツール保持具。
  19. 前記スリーブ(11)は、その内部に少なくとも一つの空洞部を有していることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  20. 前記空洞部は、繊維強化プラスチック製の二つの領域間で、回転軸に対して長手方向に延びる層として形成されている層内での焼結加工によって形成されることを特徴とする請求項19記載のツール保持具。
  21. 前記スリーブ(11)は、ラッピング工程および/または編組工程によって形成されることを特徴とする請求項1記載のツール保持具。
  22. 前記複数の針状および/またはピン状要素(31)は、巻付け工程および/または編組工程中に前記スリーブ(11)へ差し込まれることを特徴とする請求項21記載のツール保持具。
  23. 前記スリーブ(11)は、炭素繊維、ガラス繊維またはアラミド繊維で強化されたプラスチック製であることを特徴とする請求項1から22のいずれか1項に記載のツール保持具。
JP2016530529A 2013-07-31 2014-07-31 ツール保持具 Active JP6491660B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013108209.2 2013-07-31
DE102013108209.2A DE102013108209B3 (de) 2013-07-31 2013-07-31 Werkzeugaufnahme
PCT/EP2014/066466 WO2015014925A1 (de) 2013-07-31 2014-07-31 Werkzeugaufnahme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016525457A JP2016525457A (ja) 2016-08-25
JP6491660B2 true JP6491660B2 (ja) 2019-03-27

Family

ID=51263391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016530529A Active JP6491660B2 (ja) 2013-07-31 2014-07-31 ツール保持具

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10245647B2 (ja)
EP (1) EP3027353B1 (ja)
JP (1) JP6491660B2 (ja)
CN (1) CN105492158B (ja)
DE (1) DE102013108209B3 (ja)
WO (1) WO2015014925A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013008019U1 (de) 2013-09-09 2013-09-26 Peter Langbein Dämpfungselemente für Werkzeugspannsysteme
CN106216724A (zh) * 2016-08-17 2016-12-14 宁波市鄞州金本机械有限公司 一种薄壁件的快速车加工夹具
DE102016120298A1 (de) * 2016-10-25 2018-04-26 Röhm Gmbh Koppelglied, Werkzeugmaschinenzusatzeinrichtung, Werkzeugmaschine sowie Medienzuführungsverfahren
JP7007825B2 (ja) * 2017-07-11 2022-01-25 三桜工業株式会社 把持装置
DE102017215837A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Haimer Gmbh Adapter für Spannzangenfutter mit Halterung
DE102017121363A1 (de) * 2017-09-14 2019-03-14 Franz Haimer Maschinenbau Kg Gewindeeinsatz zur Befestigung eines Werkzeugs in einer Werkzeugaufnahme und Werkzeugaufnahme mit einem derartigen Gewindeeinsatz
US10464140B1 (en) 2018-05-07 2019-11-05 Techniks, LLC Method and apparatus for retaining a tool in a tool holder
EP3632624A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-08 Hilti Aktiengesellschaft Exzenterantrieb für eine handwerkzeugmaschine
CN113231864A (zh) * 2021-04-19 2021-08-10 广州市昊志机电股份有限公司 一种主轴通用拉刀装置、电主轴和机床
DE102021110743A1 (de) 2021-04-27 2022-10-27 Bilz Werkzeugfabrik Gmbh & Co. Kg Schrumpffutter und Verfahren zum Schrumpfspannen eines Werkzeugs
DE102021119935A1 (de) 2021-07-30 2023-02-02 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schrumpffutter mit neuartiger Bedämpfung

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2593907A (en) * 1949-05-31 1952-04-22 Frank M Marshall Safety friction toolholder
DE2648753A1 (de) * 1976-10-27 1978-05-11 Boehringer Gmbh Geb Werkzeug mit weit auskragendem schaft, insbesondere bohrstange
US4348844A (en) * 1980-09-25 1982-09-14 Morris Schupack Electrically isolated reinforcing tendon assembly and method
DE3116289C2 (de) 1981-04-24 1986-08-14 Günter Horst 7927 Sontheim Röhm Spanndorn mit einer elastischen, hydraulisch dehnbaren Spannhülse
JPS6024525Y2 (ja) * 1981-07-21 1985-07-22 報国機械株式会社 ワンタツチ着脱と工具刃先位置調整を可能にしたドリルタツプ兼用スピンドル
DE8210066U1 (de) 1982-04-08 1982-08-12 Mergenthaler Linotype Gmbh, 6236 Eschborn Kassette fuer fotosetzmaschinen
JPS6090741A (ja) * 1983-10-24 1985-05-21 Mazda Motor Corp 防振パネルの製造方法
US4611960A (en) * 1985-01-25 1986-09-16 The Jacobs Manufacturing Company Tool holder
CH667832A5 (de) * 1985-04-10 1988-11-15 Metoxit Ag Verfahren zum kraftschluessigen verbinden eines zylindrrischen keramikteils mit einem aus eisenwerksstoff besstehenden flansch.
CA1271623A (en) * 1988-01-28 1990-07-17 Yvon Tasse Method of securing plastic roll to metal core roller
JPH0539806U (ja) * 1991-11-05 1993-05-28 ヤマザキマザツク株式会社 ボーリングバー
JPH05277865A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Nisshin Koki Kk 切削工具
CH686714A5 (it) * 1992-12-16 1996-06-14 Tecnopinz Sa Pinza biconica cava per il fissaggio di un utensile su un mandrino ricavata in materiale sintetico.
JP3244322B2 (ja) * 1993-01-27 2002-01-07 日立ビアメカニクス株式会社 工具ホルダ
JPH07204908A (ja) * 1993-12-30 1995-08-08 Nippon Seiko Kk スピンドル装置
JPH08226059A (ja) * 1995-02-20 1996-09-03 Kobe Steel Ltd 繊維強化樹脂成形品及びその製法
DE19531211A1 (de) * 1995-08-24 1997-02-27 Schunk Fritz Gmbh Spannwerkzeug mit Dehnhülse
JPH09317048A (ja) * 1996-05-27 1997-12-09 Hitachi Zosen Corp 防音・制振材及びその製造方法
JPH1029106A (ja) * 1996-07-12 1998-02-03 Daishowa Seiki Co Ltd ハイドロリックチャック装置
JPH10225032A (ja) * 1997-02-04 1998-08-21 Shinko Electric Co Ltd 永久磁石型回転電機のロータとその製造方法
US5865571A (en) 1997-06-17 1999-02-02 Norton Company Non-metallic body cutting tools
JP2001527469A (ja) * 1997-06-17 2001-12-25 ノートン カンパニー 研磨工具の耐摩耗性を改良する方法
DE19829251B4 (de) * 1998-01-14 2008-05-21 Röhm Gmbh Bohrvorrichtung
JP2000084783A (ja) * 1998-09-16 2000-03-28 Manyoo Tool Kk 工具ホルダ
SE516545C2 (sv) * 1999-02-09 2002-01-29 Sandvik Ab Chuck
JP4288905B2 (ja) * 2002-07-18 2009-07-01 三菱マテリアル株式会社 刃部交換式切削工具及びリング部材
US8579562B2 (en) * 2004-01-16 2013-11-12 Franz Haimer Maschinenbau Kg Vibration-damped tool holder
DE102004019869A1 (de) * 2004-01-16 2005-08-11 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schwingungsgedämpfter Werkzeughalter
CN100579695C (zh) * 2004-06-14 2010-01-13 弗朗茨·海默机械制造两合公司 工具夹具以及用于将旋转工具夹紧在工具夹具中的方法
ATE426476T1 (de) * 2004-12-13 2009-04-15 Schunk Gmbh & Co Kg Spanneinrichtung
DE102005024039A1 (de) * 2005-05-25 2006-12-07 Lukas Hydraulik Gmbh Werkzeugarm aus Verbundmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Werkzeugeinheit
DE102005043626A1 (de) * 2005-09-13 2007-03-22 Franz Haimer Maschinenbau Kg Schwingungsarmer Werkzeughalter
DE102006016290C5 (de) * 2006-04-06 2022-02-17 Gühring KG Mehrteiliges Schaftwerkzeug, insbesondere Feinbearbeitungswerkzeug
DE202007019480U1 (de) * 2007-04-05 2012-11-09 Franz Haimer Maschinenbau Kg Auszugssicherung von Werkzeugen aus Werkzeughaltern mit einer Werkzeugaufnahme
US7959387B2 (en) * 2007-10-03 2011-06-14 Kennametal Inc. Shrink fit sleeve for tool holder
US8459659B2 (en) * 2007-12-19 2013-06-11 Illinois Tool Works Inc. Hybrid lathe chuck
EP2263927B1 (de) * 2009-06-17 2011-12-14 Voith Patent GmbH Übergangskupplung zum Adaptieren von Kupplungen unterschiedlicher Bauart
US20120180299A1 (en) * 2009-07-10 2012-07-19 Progressive Ip Ltd. Integrity of the union between components
DE102010028561A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Helmut Diebold Gmbh & Co. Goldring-Werkzeugfabrik Werkzeugaufnahme
DE102010036869A1 (de) * 2010-08-05 2012-02-09 Gühring Ohg Zerspanungswerkzeug
JP2012096306A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Kitagawa Iron Works Co Ltd 高剛性チャック及びその製造方法
DE102011119246B4 (de) * 2011-11-22 2013-09-19 Daimler Ag Leichtbauelement für eine Karosserie
DE102011057055A1 (de) * 2011-12-27 2013-06-27 Georg ROTH Aufnahme für ein Fräs- und/oder Bohrwerkzeug
DE202012102742U1 (de) * 2012-07-23 2013-04-25 Röhm Gmbh Bohrfutter
DK2713060T3 (en) * 2012-10-01 2019-02-18 Ge Energy Power Conversion Technology Ltd Mechanical devices
US20170173704A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Haimer Gmbh Tool holding fixture

Also Published As

Publication number Publication date
EP3027353A1 (de) 2016-06-08
CN105492158A (zh) 2016-04-13
WO2015014925A1 (de) 2015-02-05
US20160158847A1 (en) 2016-06-09
EP3027353B1 (de) 2023-05-17
US10245647B2 (en) 2019-04-02
JP2016525457A (ja) 2016-08-25
CN105492158B (zh) 2019-05-31
DE102013108209B3 (de) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6491660B2 (ja) ツール保持具
KR101136382B1 (ko) 형상기억합금을 이용한 공구 홀더 및 공구 고정방법
JP5167132B2 (ja) 収縮嵌めにより工具を固定する工具ホルダー
JPH05212606A (ja) 工作機械の作業スピンドルに直接に収容するための回転加工工具用の標準シャフト
JP2016500345A (ja) キャビティを組み込んだ工具保持具
CA2699592C (en) Shrink fit sleeve for tool holder
JP6799685B2 (ja) 回転可能アセンブリ、マシニングバーアセンブリ
WO2011109785A1 (en) Damping insert for tool holder
US20170173704A1 (en) Tool holding fixture
JP4083680B2 (ja) 高剛性複合材料工具バー
EP1985395A1 (en) Fluttering prevention device for working machine
JP2023526158A (ja) 工具組立体用の工具ホルダ及びこの工具ホルダを備える工具組立体
JP2001191230A (ja) 焼嵌めによって工具を固定するためのチャック
KR102420467B1 (ko) 진동-감쇠된 고속 공구 홀더
JPH11277308A (ja) 防振中ぐり工具
CN206794810U (zh) 一种分体式弹性夹头
CN108637283B (zh) 一种用于大悬伸镗刀杆的减振环及使用方法
EP4313482B1 (en) Damper device, machine tool and method of assembling said damper device
CN107008931A (zh) 一种分体式弹性夹头
CN111872863B (zh) 可液压夹紧的工具固定器/工件固定器
US20230035681A1 (en) Shrink-fit chuck with novel damping, method of using the chuck and tool-clamping system
Zhenyu et al. Research on the tool holder mode in high speed machining
JP2020138306A (ja) 内部接続式剛性保持装置を有するツール挟持装置
EP2926931A1 (en) Tool holder using shape memory alloy
JPH05277865A (ja) 切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170720

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180809

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190301

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6491660

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250