WO2004024389A1 - Gedämpfte werkzeuge - Google Patents

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WO2004024389A1
WO2004024389A1 PCT/EP2003/009083 EP0309083W WO2004024389A1 WO 2004024389 A1 WO2004024389 A1 WO 2004024389A1 EP 0309083 W EP0309083 W EP 0309083W WO 2004024389 A1 WO2004024389 A1 WO 2004024389A1
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WO
WIPO (PCT)
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tool
tool according
cavity
liquid
mixture
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/009083
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Adams
Original Assignee
Freis, Franz
Freis, Horst
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 Freis, Franz, Freis, Horst filed Critical Freis, Franz
Priority to AU2003258618A priority Critical patent/AU2003258618A1/en
Publication of WO2004024389A1 publication Critical patent/WO2004024389A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/002—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor with vibration damping means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/007—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor for internal turning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/02—Boring bars
    • B23B29/022—Boring bars with vibration reducing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/003—Milling-cutters with vibration suppressing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/006—Details of the milling cutter body
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/01—Vibration-dampers; Shock-absorbers using friction between loose particles, e.g. sand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2260/00—Details of constructional elements
    • B23B2260/142—Valves

Definitions

  • the invention relates to vibration-damped shaping tools such as drilling tools, boring bars and boring tools and the like, which as such have a high internal damping.
  • vibrations or vibrations always occur. This is the case both when the tool is moving, e.g. B. rotates to give the workpiece a shape, be it for example when milling or drilling, as well as when the tool itself is fixed and the workpiece to be machined is itself moved.
  • vibrations and vibrations are of great disadvantage, be it that you work with more or less complicated machine tools or with a simple drill.
  • the vibrations that occur when machining with the tool on the workpiece also cause the parts, such as the assemblies of machine tools, to vibrate; the vibrations in the assemblies can in turn adversely affect the moving tool. This affects the precision when working, and also reduces the lifespan of the machine tools and tools due to the constant impairment caused by the vibrations.
  • the vibrations can also adversely affect the buildings in which the machine tools are installed.
  • vibrations often lead to unacceptable noise pollution. Attempts have already been made in various ways to reduce the vibrations which occur in machine tools, in particular in the various assemblies. One of the methods is described in DE 100 46 868 AI.
  • the damping behavior of the machine tools is influenced very advantageously by the measures described in this application, but the invention described there does not prevent the tool itself from being set into vibrations or vibrations when machining workpieces.
  • a vibration and vibration-damped shaping tool which has a cavity which is wholly or partly filled with a mixture of a liquid and discrete particles of a solid.
  • the solid preferably has a granular structure. It is advantageous if the mixture of liquid and discrete particles has a pulpy consistency.
  • the solid preferably has an average grain size of 0.01 to 5 mm.
  • the liquid can be a mixture of different liquids.
  • the discrete particles of the solid can also be composed of a mixture of different solids.
  • the solid consists entirely or partially of sand, in particular quartz sand.
  • the sand or quartz sand is preferably ground sand or ground quartz sand.
  • the liquid is advantageously an oil.
  • the liquid is preferably biodegradable.
  • the cavity has a feed line for the purpose of supplying a gas in order to vary the pressure inside the cavity. It is particularly advantageous if the cavity has an inflatable balloon-like gas container, by means of which the pressure in the cavity of the tool can be varied.
  • the tool is preferably a boring bar, a boring tool or a boring tool.
  • the vibration-damping shaping tools such as drilling tools, boring bars and boring tools can be used on lathes, deep hole drilling machines, milling machines and the like.
  • the tools such as drilling tools, boring bars and boring tools can be used both rotating and fixed. In the case of rotation, the tool, the drilling tool etc. are inserted into a spindle and the workpiece stops.
  • These machine tools include. B. milling machines, honing machines and the like.
  • the workpiece rotates (lathe, deep hole drilling machine).
  • the vibration-damped tools such as drilling tools etc. consist of correspondingly hard metals, in particular steel. They are hollow on the inside, the cavity being able to make up approximately 10 to 90% of the volume of the tool. According to the invention, the cavity is either completely or partially filled with a mixture of solids and liquids.
  • the vibration-damped tools according to the invention can be used wherever vibrations arise or are present during machining. Vibrations that originate from the lathes, deep hole drilling machines and milling machines themselves are damped, but in particular the vibrations that occur at the cutting edge of the tool are damped. The damping of the vibrations increases the operating time of the cutting edge several times compared to undamped drilling tools. Higher feed rates and speeds can be realized, the costs of the tools are drastically reduced. When machining workpieces with tools according to the invention, the machining times are shortened, the risk of the cutting edge being reduced, the surface and the accuracy of the machined workpiece are considerably improved.
  • vibration-damped tools With vibration-damped tools according to the invention, even rotating workpieces can be machined much better.
  • the impacts that hit the cutting edge due to the restless running of workpieces are absorbed considerably better by vibration-damped drilling tools.
  • the vibrations are thus passed on to the tool holder of a machine much less, which also leads to the result that the machine works quietly or with less vibration.
  • Vibrations caused by non-round surfaces of forged workpieces or by interrupted cuts when milling or turning can also be better absorbed by damped tools.
  • the manufacture of the vibration-damping shaping tools according to the invention is very simple, moreover, the tools do not have to be maintained, as is the case for. B. is the case with tools in which a tie rod is installed.
  • the filling of the cavities by means of the mixture of liquid, discrete solid particles can be carried out very easily.
  • a coolant or lubricant can additionally be carried out through the center.
  • Drilling tools that are made entirely of metal are often too heavy for the tool holder.
  • a boring bar with 400 mm diameter and 3 500 mm turning length and 3x diameter clamping length has a weight of approx. 4 725 kg
  • the cavity can be closed by welding or with a screw system.
  • the damping material consists of a mixture of solids, preferably quartz sand, and a mixture of liquids, preferably oil.
  • the oils can be biodegradable.
  • the mushy mixture consists of granular quartz sand, which is ground to the required grain size. Grain sizes of 0.01 mm to 5.00 mm with a smooth or preferred rough or angular surface are preferred.
  • the solids can consist of a wide variety of materials. Quartz sand is preferred.
  • the liquids used to fill the cavities of the grain of the solids can also be different.
  • a biodegradable oil is preferred.
  • the mixture of granular solid and liquids contains further additives, preferably an anti-corrosion agent.
  • the granular solid can comprise a single material, such as sand or quartz sand, but a mixture of different solids can also be used.
  • liquids can be taken as liquids. This includes water and especially oils.
  • the liquids used should not dissolve the granular solid. Combinations such as sand, quartz sand, metals, wood, slags with water are very suitable.
  • Liquids are suitable for salts which do not dissolve the salts, e.g. B. oils.
  • the ratio of liquids to granular solids in the mixture can be varied within relatively wide limits.
  • Porridge-like consistency within the meaning of the invention is particularly given when the voids in the mixture between the individual grains are essentially filled with liquids, but the grains themselves are still in contact with one another and only a more or less thin, film-like layer of liquid is on the contact surfaces is present, but it can also be interrupted.
  • the parts of the tool which in particular consist of the middle tube, right connection and left connection, consist mainly of steel, which are welded or screwed.
  • the filling material (2) is filled in the cavity (20), and only a part of the cavity can be filled.
  • the tool preferably has an closable opening (5) in an outer wall, through which the filling material (2) can be filled into the cavity in the form of a slurry or suspension.
  • the mixture of liquid and granular solid can advantageously additionally contain an anti-corrosion agent.
  • additives such as surface-active agents, bactericidal substances, thixotropic agents and the like. The like can also be used.
  • the shaping tool is designed so that the individual components ensure mechanical strength.
  • Figure 1 shows in a non-rotating shaping drilling and tool (1), which is partially or completely filled with a mixture (2).
  • the middle part of the drilling tool consists of a tube (3) which is tightly welded on the left side to the connection side on the left (4) with a weld seam (6).
  • the tool cutting edge (8) is fastened on the connection side (4).
  • a valve (11) is screwed into the connection side on the right (5), via which air, gas or a liquid (12) can be filled into the balloon (9) in order to pressurize the mixture (2).
  • the balloon is held in place by the clamp (10).
  • the vibration-damping or vibration-damping shaping tool is provided with a valve (11), which merely ensures that air, gas or a liquid is fed into the cavity without this being fed into a balloon. In this way it is possible to change the pressure conditions in the cavity and thus to influence the damping.
  • FIG. 2 shows a shaping drilling tool (1) that can rotate around itself during processing.
  • the drilling tool (1) can be partially or completely filled with the mixture (2).
  • the drilling tool (1) consists of a base body, the tool holder (13) of which can be designed as a steep-taper or short-taper design or otherwise.
  • the tool is drawn into the cone of the tool holder with the pull bolt (14).
  • the connection side on the left (4) can be fixed absolutely tight using a continuous weld or a screw connection (7).
  • FIG. 3 shows a non-rotating shaping drilling tool (17) which is partially or completely filled with a mixture (2).
  • the double tube boring bar (17) consists of 2 tubes (3) + (18), each of which is provided with a connection side (4) at the ends.
  • the connection sides (4) are welded (6) or screwed (7) to the pipes (3) and (18).
  • the tube (3) and tube (18) are connected to one another via one or more webs (16).
  • the webs (16) are continuously welded to the diameter on the inner tube (18).
  • the webs (16) are welded to the outer tube (3) by means of hole welding (15).
  • the hole welds (15) are welded every 120 degrees over a length of approx. 40 mm. All weld seams can be designed variably.
  • the tool cutting edge is attached to the connection side on the left (4).
  • a valve (11) can be used to fill a balloon (9) with air, gas or liquid (12) in order to press the mixture into all cavities and thereby obtain optimal damping. It is also possible to fill air, gas or liquid into the cavity without using a balloon.
  • a negative pressure can also be generated in the cavity via the valve 11, as a result of which the damping behavior can be influenced.
  • the stability of the drilling tool is significantly increased by the double pipe arrangement.
  • the damped tools have a very advantageous effect on the overall damping behavior even on machine tools which in turn have no special damping system. Corresponding machine tools run much more quietly and have considerably less wear than is the case when using tools according to the prior art. It was also particularly surprising that the damped tool according to the present invention and combination with a damped machine tool according to DE 100 46 868 AI can achieve an optimal effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es wird ein vibrations- oder schwingungsgedämpftes formgebendes Werkzeug (1) beschrieben, das einen Hohlraum aufweist, der ganz oder teilweise mit einer Mischung (2) aus einer Flüssigkeit und diskreten Teilchen eines Feststoffs gefüllt ist. Das Dämpfungsverhalten des Werkzeugs kann durch Variieren des inneren Drucks im Hohlraum beeinflusst werden. Das Werkzeug lässt sich in einem grossen Frequenzbereich einsetzen, hat längere Standzeiten und ermöglicht ein Arbeiten mit höherer Präzision. Es ist sehr kostengünstig herzustellen.

Description

Gedämpfte Werkzeuge
Beschreibung
Die Erfindung betrifft schwingungsgedämpfte formgebende Werkzeuge wie Bohrwerkzeuge, Bohrstangen und Ausdrehwerkzeuge und dergleichen, die als solche eine hohe Eigendämpfung aufweisen.
Beim Bearbeiten von Werkstücken mit Werkzeugen entstehen stets Schwingungen bzw. Nibrationen. Dies ist der Fall, sowohl wenn das Werkzeug sich selbst bewegt, z. B. rotiert, um dem Werkstück eine Form zu geben, sei es nun beispielsweise beim Fräsen oder Bohren, als auch, wenn das Werkzeug selbst feststehend angeordnet ist und das zu bearbeitende Werkstück selbst bewegt wird.
' Diese Schwingungen und Nibrationen sind von großem Nachteil, sei es nun, daß man mit mehr oder weniger kompliziert aufgebauten Werkzeugmaschinen arbeitet oder auch mit einer einfachen Bohrmaschine. So werden durch die Schwingungen, die beim Bearbeiten mit dem Werkzeug am Werkstück entstehen, auch die Teile wie die Baugruppen von Werkzeugmaschinen in Schwingungen versetzt, die Schwingungen in den Baugruppen können ihrerseits wieder nachteilig auf das sich bewegende Werkzeug einwirken. Dadurch wird einmal die Präzision beim Arbeiten in Mitleidenschaft gezogen, ferner wird durch die ständige Beeinträchtigung durch die Schwingungen die Lebenszeit der Werkzeugmaschinen und Werkzeuge reduziert. Auch können sich die Schwingungen nachteilig auf die Gebäude auswirken, in denen die Werkzeugmaschinen aufgestellt sind. Schließlich führen Schwingungen häufig auch zu unzumutbaren Lärmbelästigungen. Man hat bereits auf verschiedene Weise versucht, die Schwingungen, welche bei den Werkzeugmaschinen insbesondere bei den verschiedenen Baugruppen auftreten, zu verringern. Eine der Methoden wird in der DE 100 46 868 AI beschrieben.
Die Lehre dieser Patentanmeldung betrifft Werkzeugmaschinen insbesondere Drehmaschinen, welche Baugruppen umfassen, welche ganz oder teilweise gefüllt sind, wobei die Baugruppen in Schweißkonstruktionen ausgebildet sind und die Hohlräume der Baugruppen ganz oder teilweise mit einer Mischung aus Flüssigkeit und körnigem Feststoff gefüllt sind.
Durch die in dieser Anmeldung beschriebenen Maßnahmen wird das Dämpfungsverhalten der Werkzeugmaschinen sehr vorteilhaft beeinflusst, jedoch wird durch die dort beschriebene Erfindung nicht verhindert, dass zunächst bei dem Bearbeiten von Werkstücken das Werkzeug selbst in Schwingungen bzw. Nibrationen versetzt wird.
Es gibt allerdings auch bereits Vorschläge, auch die Werkzeuge selbst zu dämpfen. So gibt es Bohrstangen, welche im Kern des Bohrwerkzeuges einen Zuganker installiert haben, der das Bohrwerkzeug unter Spannung hält. Dadurch wird die Eigenschwingung des Bohrwerkzeuges während der Bearbeitung eines Werkstücks gedämpft. Jedoch lässt das Dämpfungsverhalten der Bohrstange noch zu wünschen übrig. Außerdem ist die Installation eines Zugankers in ein Bohrwerkzeug sehr kompliziert und mit hohen Kosten verbunden. Abgesehen davon, dass die Dämpfung nur mäßig ist, muss der Zuganker, der meistens unter hoher Spannung steht, regelmäßig ausgetauscht werden. Zudem muss der Zuganker auch regelmäßig gewartet werden.
Obwohl bereits eine Reihe von Möglichkeiten bekannt sind, die Dämpfung beim Bearbeiten von Werkstücken mit Werkzeugen zu verbessern, besteht noch ein Bedürfnis nach Werkzeugen, die selbst über eine verbesserte Eigendämpfung verfügen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Vibrations- und schwingungsgedämpftes formgebendes Werkzeug, das einen Hohhaum aufweist, der ganz oder teilweise mit einer Mischung aus einer Flüssigkeit und diskreten Teilchen eines Feststoffs gefüllt ist. Der Feststoff hat vorzugsweise körnige Struktur. Es ist vorteilhaft, wenn die Mischung aus Flüssigkeit und diskreten Teilchen breiige Konsistenz hat.
Vorzugsweise weist der Feststoff eine mittlere Körnung von 0,01 bis 5 mm auf. Die Flüssigkeit kann ein Gemisch aus verschiedenen Flüssigkeiten sein. Auch die diskreten Teilchen des Feststoffs können sich aus einem Gemisch aus verschiedenen Feststoffen zusammensetzen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Feststoff ganz oder teilweise aus Sand insbesondere aus Quarzsand besteht. Vorzugsweise ist der Sand bzw. Quarzsand gemahlener Sand bzw. gemahlener Quarzsand.
Die Flüssigkeit ist vorteilhaft ein Öl. Bevorzugt ist die Flüssigkeit biologisch abbaubar.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs besitzt der Hohlraum eine Zuleitung zwecks Zufuhr eines Gases, um im Inneren des Hohlraums den Druck zu variieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum einen aufblasbaren ballonartigen Gasbehälter aufweist, mittels dessen der Druck im Hohlraum des Werkzeugs variiert werden kann.
Das Werkzeug ist bevorzugt eine Bohrstange, ein Bohrwerkzeug oder ein Ausdrehwerkzeug.
Die schwingungsgedämpften formgebenden Werkzeuge wie Bohrwerkzeuge, Bohrstangen und Ausdrehwerkzeuge können auf Drehmaschinen, Tieflochbohrmaschinen, Fräsmaschinen und dergleichen eingesetzt werden. Die Werkzeuge wie Bohrwerkzeuge, Bohrstangen und Ausdrehwerkzeuge können sowohl rotierend als feststehend eingesetzt werden. Im Falle des Rotierens wird das Werkzeug, das Bohrwerkzeug usw. in eine Spindel eingesetzt und das Werkstück bleibt stehen. Zu diesen Werkzeugmaschinen gehören z. B. Fräsmaschinen, Hohnmaschinen und dergleichen.
Bei einem feststehenden Bohrwerkzeug wie einer Bohrstange oder Ausdrehwerkzeug dreht sich das Werkstück (Drehmaschine, Tieflochbohrmaschine).
Die schwingungsgedämpften Werkzeuge wie Bohrwerkzeuge usw. bestehen aus entsprechend harten Metallen insbesondere aus Stahl. Sie sind innen hohl, wobei der Hohlraum etwa 10 bis 90 % des Volumens des Werkzeuges ausmachen kann. Der Hohlraum ist erfindungsgemäß mit einem Gemisch aus Feststoffen und Flüssigkeiten entweder ganz oder teilweise gefüllt.
Die erfindungsgemäßen schwingungsgedämpften Werkzeuge können überall dort eingesetzt werden, wo Schwingungen beim Bearbeiten entstehen oder vorliegen. Es werden Schwingungen gedämpft, die von den Drehmaschinen, Tieflochbohrmaschinen und Fräsmaschinen selbst ausgehen, es werden aber insbesondere die Schwingungen gedämpft, die an der Schneide des Werkzeuges entstehen. Durch das Dämpfen der Schwingungen erhöht sich die Einsatzzeit der Schneide gegenüber ungedämpften Bohrwerkzeugen um ein Mehrfaches. Es können höhere Vorschübe und Drehzahlen realisiert werden, die Kosten der Werkzeuge werden drastisch gesenkt. Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit erfindungsgemäßen Werkzeugen werden die Bearbeitungszeiten verkürzt, die Bruchgefahr der Schneide wird reduziert, die Oberfläche und die Genauigkeit des bearbeiteten Werkstücks werden erheblich verbessert.
Mit schwingungsgedämpften Werkzeugen gemäß der Erfindung können auch unruhig rotierende Werkstücke wesentlich besser bearbeitet werden. Die Schläge, die auf die Schneide durch den unruhigen Lauf von Werkstücken auftreffen, werden von schwingungsgedämpften Bohrwerkzeugen erheblich besser absorbiert. Die Schwingungen werden somit auch deutlich geringer an den Werkzeughalter einer Maschine weitergegeben, was dann auch zu dem Ergebnis führt, dass die Maschine in sich ruhiger bzw. schwingungsarmer arbeitet.
Auch Schwingungen, die durch unrunde Oberflächen von geschmiedeten Werkstücken oder durch unterbrochenen Schnitt beim Fräsen oder Drehen entstehen, können besser von gedämpften Werkzeugen aufgenommen werden.
Die Herstellung der schwingungsgedämpften formgebenden Werkzeuge gemäß der Erfindung ist sehr einfach, darüber hinaus müssen die Werkzeuge nicht gewartet werden, wie das z. B. bei Werkzeugen der Fall ist, in denen ein Zuganker installiert ist. Die Füllung der Hohlräume mittels des Gemisches Flüssigkeit diskrete Festkörperteilchen lässt sich sehr einfach durchführen.
Bei großen schwingungsgedämpften Bohrwerkzeugen mit Bohrlängen bis zu 3 500 mm und einem Durchmesser von 400 mm und mehr macht sich beispielsweise die Reduzierung des Gewichtes ganz erheblich bemerkbar. So wirdt das Gewicht bis zum 4-fachen reduziert. Bei einem Doppelrohrsystem gemäß Figur 3 kann zusätzlich durch die Mitte ein Kühlmittel oder Schmiermittel durchgeführt werden.
Bohrwerkzeuge, die voll aus Metall bestehen, sind häufig zu schwer für die Werkzeugträger. Eine Bohrstange mit 400 mm Durchmesser und 3 500 mm Drehlänge und 3xDurchmesser Einspannlänge hat ein Gewicht von ca. 4 725 kg-
Bohrstangen, die hohl sind, erzeugen so starke Schwingungen, dass es äußerst schwierig ist, eine glatte Oberfläche zu erzeugen. Hier hilft die Erfindung diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Durch den Einsatz des Dämpfungsmaterials in die Hohlräume wird gezielt eine Dämpfung erreicht. Je nach Anordnung der Größe der Feststoffe und Flüssigkeiten kann das Dämpfungsverhalten größer oder kleiner ausgelegt werden.
Der Hohlraum kann durch Schweißen oder mit einem Verschraubungssystem verschlossen werden.
Das dämpfende Material besteht aus einer Mischung aus Feststoffen, bevorzugt aus Quarzsand, und aus einer Mischung Flüssigkeiten, bevorzugt aus Öl. Die Öle können biologisch abbaubar sein.
Die breiige Mischung besteht aus körnigem Quarzsand, der zur benötigten Korngröße gemahlen wird. Bevorzugt werden Korngrößen von 0,01 mm bis 5,00 mm mit glatter oder bevorzugter rauer oder kantiger Oberfläche. Die Feststoffe können aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen. Bevorzugt wird ein Quarzsand.
Auch die zum Einsatz gebrachten Flüssigkeiten, die die Hohkäume der Körnungen der Feststoffe füllen, können unterschiedlich sein. Bevorzugt wird ein biologisch abbaubares Öl.
Es ist vorteilhaft, wenn das Gemisch aus körnigem Feststoff und Flüssigkeiten weitere Additive, vorzugsweise ein Antikorrosionsmittel enthält.
Der körnige Feststoff kann ein einziges Material umfassen, wie beispielsweise Sand oder Quarzsand, es kann aber auch eine Mischung von verschiedenen Feststoffen eingesetzt werden.
Als Flüssigkeit können grundsätzlich alle Flüssigkeiten genommen werden. Hierzu gehören Wasser und insbesondere Öle. Die eingesetzten Flüssigkeiten sollen den körnigen Feststoff nicht lösen. So sind Kombinationen wie Sand, Quarzsand, Metalle, Holz, Schlacken mit Wasser sehr geeignet. Für Salze sind Flüssigkeiten geeignet, welche die Salze nicht auflösen, z. B. Öle.
Das Verhältnis von Flüssigkeiten zu körnigen Feststoffen in der Mischung kann in verhältnismäßig weiten Grenzen variiert werden.
Breiige Konsistenz im Sinne der Erfindung ist besonders gegeben, wenn in der Mischung die Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern im wesentlichen mit Flüssigkeiten ausgefüllt sind, die Körner selbst aber noch miteinander in Kontakt stehen und an den Berührungsflächen lediglich eine mehr oder weniger dünne, filmartige Schicht Flüssigkeit vorhanden ist, die aber auch unterbrochen sein kann.
Die Teile des Werkzeugs, welche insbesondere aus dem mittleren Rohr, rechter Anschluss und linker Anschluss, bestehen vorwiegend aus Stahl, welche verschweißt oder verschraubt werden.
Das Füllgut (2) ist in dem Hohlraum (20) eingefüllt, es kann auch nur ein Teil des Hohlraumes gefüllt sein.
Bevorzugt weist das Werkzeug in einer Außenwand eine verschließbare Öffnung (5) auf, durch welche das Füllgut (2) in Form eines Breies oder Suspension in den Hohlraum einfüllbar ist. Das Gemisch aus Flüssigkeit und körnigem Feststoff kann vorteilhaft zusätzlich ein Antikorrosionsmittel enthaften.
Andere Additive wie oberflächenaktive Mittel, bakterizid wirkende Stoffe, Thi- xotropiermittel u. dgl. können ebenfalls eingesetzt werden.
Das formgebende Werkzeug ist so gestaltet, dass die einzelnen Komponenten die mechanische Festigkeit gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1, 2 und 3 näher erläutert: Es zeigen:
Figur 1 stellt in ein nicht rotierendes formgebendes Bohr- und Werkzeug (1) dar, das mit einem Gemisch (2) teilweise oder ganz gefüllt ist. Das Mittelteil des Bohr- Werkzeuges besteht aus einem Rohr (3), das auf der linken Seite mit der Anschlussseite links (4) mit einer Schweißnaht (6) dicht verschweißt ist. Auf der Anschlussseite (4) ist die Werkzeugschneide (8) befestigt. Auf der rechten Seite des Rohrs (3) ist die Anschlussseite rechts (5) mit der Verschraubung (7) verbunden.
In der Anschlussseite rechts (5) ist ein Ventil (11) eingeschraubt, über das Luft, Gas oder eine Flüssigkeit (12) in den Ballon (9) eingefüllt werden kann, um das Gemisch (2) unter Druck zu setzen. Der Ballon wird über die Klemmung (10) festgehalten.
Durch das Füllen des Ballons werden alle Hohlräume, die sich außerhalb des Ballons befinden, komplett ausgefüllt und das Gemisch ist formschlüssig mit der inneren Mantelfläche des Bohr- Werkzeuges, dadurch entsteht eine optimale Dämpfung.
In einer weiteren Ausführungsform ist das vibrations- oder schwingungsgedämpfte formgebende Werkzeug mit einem Ventil (11) versehen, das lediglich für eine Zuführung von Luft, Gas oder einer Flüssigkeit in den Hohlraum sorgt, ohne dass diese Zufuhr in einen Ballon geschieht. Auf diese Weise ist es möglich, die Druckverhältnisse im Hohlraum zu verändern und somit Einfluss auf die Dämpfung zu nehmen.
Figur 2 stellt ein formgebendes Bohr- Werkzeug (1) dar, dass sich beim Bearbeiten um sich selbst drehen kann. Das Bohr-Werkzeug (1) kann teilweise oder komplett mit dem Gemisch (2) gefüllt sein. Das Bohr-Werkzeug (1) besteht aus einem Grundkörper, dessen Werkzeugaufnahme (13) in Steilkegel- bzw. Kurzkegelausführung oder sonstige, ausgelegt sein kann. Mit dem Anzugsbolzen (14) wird das Werkzeug in den Konus der Werkzeugaufnahme eingezogen. Die Anschlussseite links (4) kann mittels durchgehender Schweißnaht oder über eine Verschraubung (7) absolut dicht befestigt werden.
Die Figur 3 stellt ein nicht rotierendes formgebendes Bohr-Werkzeug (17) dar, das mit einem Gemisch (2) teilweise oder ganz gefüllt ist. Die Doppelrohr- Bohrstange (17) besteht aus 2 Rohren (3) + (18), die jeweils an den Enden mit Anschlussseite (4) versehen sind. Die Anschlussseiten (4) sind mit den Rohren (3) und (18) verschweißt (6) oder verschraubt (7).
Um eine höhere Stabilität zu erhalten sind Rohr (3) und Rohr (18) über ein oder mehrere Stege.(16) miteinander verbunden. Die Stege (16) sind auf dem inneren Rohr (18) durchgehend am Durchmesser verschweißt. Die Stege (16) sind mit dem äußeren Rohr (3) über Lochschweißung (15) verschweißt. Die Loch- Schweißnähte (15) sind alle 120 Grad über eine Länge von ca. 40 mm verschweißt. Alle Schweißnähte können aber variabel ausgelegt werden. Auf der Anschlussseite links (4) ist die Werkzeugschneide befestigt. Auch in dieser Ausführung kann über ein Ventil (11), ein Ballon (9) mit Luft, Gas oder Flüssigkeit (12) gefüllt werden, um somit das Gemisch in alle Hohlräume zu drücken und dadurch optimale Dämpfung zu erhalten. Es ist auch möglich, Luft, Gas oder Flüssigkeit ohne Einsatz eines Ballons in den Hohlraum zu füllen. Desgleichen kann z. B. über das Ventil 11 auch ein Unterdruck in dem Hohlraum erzeugt werden, wodurch das Dämpfungsverhalten beeinflusst werden kann.
Durch die Doppelrohranordnung wird die Stabilität des Bohrwerkzeuges wesentlich erhöht.
Bezugszeichen:
1. Formgebende Bohr- Werkzeuge
2. Dämpfimgsgemisch
3. Rohr 4. Anschlussseite links
5. Anschlussseite rechts
6. Schweißnaht
7. Verschraubung
8. Werkzeugschneide
9. Ballon
10. Klemmung Ballon
11. Ventil zum Aufblasen des Ballons mit Gas, Luft, Flüssigkeiten oder lediglich zum Füllen ohne Ballon oder Erzeugen eines Unterdrucks
12. Luft, Gas, Flüssigkeiten
13. Werkzeugaufnahme SK, HSK oder andere
14. Anzugsbolzen
15. Lochschweißung alle 120 Grad 40 mm auf dem Durchmesser
16. Steg zur Verstärkung
17. Doppelrohr- Bohrstange
18. Doppel- Rohr.
19. Durchgangsbohrung für Kühlflüssigkeit oder zur Laservermessung
20. Hohlraum
Es war besonders überraschend, dass es mit Hilfe der Erfindung möglich ist, die Probleme, welche bei Schwingungen und Vibrationen auftreten, auf einfache Weise zu lösen und zwar mit Konstruktionen, die schnell, einfach und kostengünstig hergestellt werden können, die ein erheblich verbessertes Dämpfungs- verhalten gegenüber herkömmlichen Dämpfungssystemen zeigen.
Es war besonders überraschend, dass die gedämpften Werkzeuge auch auf Werkzeugmaschinen, die ihrerseits kein besonderes Dämpfungssystem aufweisen, sehr vorteilhaft auf das gesamte Dämpfungsverhalten einwirken. So laufen entsprechende Werkzeugmaschinen wesentlich ruhiger und weisen einen erheblich geringeren Verschleiß auf als das beim Einsatz von Werkzeugen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Besonders überraschend war es ferner, dass durch das gedämpfte Werkzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung und Kombination mit einer gedämpften Werkzeugmaschine gemäß der DE 100 46 868 AI ein optimaler Effekt erreichen lässt.

Claims

Patentansprüche
1. Vibrations- oder schwingungsgedämpftes formgebendes Werkzeug, das einen Hohlraum aufweist, der ganz oder teilweise mit einer Mischung aus einer Flüssigkeit und diskreten Teilchen eines Feststoffs gefüllt ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff körnige Struktur hat.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Flüssigkeit und diskreten Teilchen breiige Konsistenz hat.
4. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff eine mittlere Körnung von 0,01 bis 5 mm aufweist.
5. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein Gemisch verschiedener Flüssigkeiten ist.
6. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die diskreten Teilchen des Feststoffs ein Gemisch aus verschiedenen Feststoffen sind.
7. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff ganz oder teilweise aus Sand insbesondere aus Quarzsand besteht.
8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sand bzw. Quarzsand gemahlener Sand bzw. gemahlener Quarzsand ist.
9. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit ein Öl ist.
10. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit biologisch abbaubar ist.
11. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine Zuleitung zwecks Zufuhr eines Gases aufweist, um im Inneren des Hohlraums den Druck zu variieren.
12. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohhaum einen aufblasbaren ballonartigen Gasbehälter aufweist, mittels dessen der Druck im Hohlraum des Werkzeugs variiert werden kann.
13. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug eine Bohrstange ist.
14. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Bohrwerkzeug ist.
15. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus Ausdrehwerkzeug ist.
16. Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 und 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Ventil (11) aufweist über das Luft, Gas oder Flüssigkeit in den Hohlraum geleitet werden kann oder in dem Hohlraum ein Unterdruck erzeugt werden kann.
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