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Dokumentenidentifikation DE202004014045U1 23.12.2004
Titel Meßadapter
Anmelder Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik, 74348 Lauffen, DE
Vertreter Paul und Kollegen, 41460 Neuss
DE-Aktenzeichen 202004014045
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 23.12.2004
Registration date 18.11.2004
Application date from patent application 07.09.2004
IPC-Hauptklasse B23B 31/117

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Meßadapter für die Werkzeuglängenvoreinstellung in der Werkzeugaufnahme eines Werkzeughalters mit einem Adapterkörper, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme für ein Werkzeug und an seinem anderen Endbereich einen im wesentlichen zylindrischen Schaft zum Einschieben in die Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters aufweist, wobei an der Stirnseite des Schaftes ein Betätigungselement zur Drehverstellung eines Axialanschlages in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters vorgesehen ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Voreinstellvorrichtung zur Werkzeuglängenvoreinstellung eines Werkzeughalters.

In der Praxis ist es allgemein üblich, Rotationswerkzeuge wie beispielsweise Fräser oder Bohrer in einer zentralen Werkzeugaufnahme eines Werkzeughalters durch einen Wärmeschrumpfsitz zu fixieren. Dazu wird ein Hülsenabschnitt des Werkzeughalters, welcher die Werkzeugaufnahme bildet, mittels einer Heizeinrichtung soweit erwärmt, daß der Schaft des Rotationswerkzeugs in die Werkzeugaufnahme eingesteckt oder aus dieser wieder entnommen werden kann.

Der Außendurchmesser des Schafts ist dabei etwas größer als der Nenn-Innendurchmesser der Werkzeugaufnahme, so daß der Schaft in der Werkzeugaufnahme durch einen Preßsitz gehalten wird, wenn sich das Hülsenteil wieder abgekühlt hat.

Herkömmliche Werkzeughalter dieser Art haben eine Normkupplung, beispielsweise eine Steilkegelkupplung oder eine HSK-Kupplung, über welche der Werkzeughalter an der Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann. Eine Referenzfläche erlaubt es hierbei, die axiale Position des Rotationswerkzeugs relativ zu der Arbeitsspindel bzw. zum Werkzeughalter zu bestimmen, indem der Abstand zwischen der Referenzfläche der Arbeitsspindel bzw. des Werkzeughalters einerseits und der Spitze des Rotationswerkzeugs andererseits gemessen wird, und die axiale Position des Werkzeugs reproduzierbar einzustellen. Hierzu ist es weiterhin bekannt, in der zentralen Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters einen Axialanschlag für den Werkzeugschaft vorzusehen, der in die Werkzeugaufnahme eingeschraubt und durch ein geeignetes Werkzeug verdreht und auf diese Weise axial verstellt werden kann.

Auch wenn es möglich ist, an Werkzeugmaschinen die Länge der Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Rotationswerkzeug als Maschinenparameter einzugeben, hat es sich doch als vorteilhaft erwiesen, den Axialanschlag des Werkzeughalters in einer getrennt von der Werkzeugmaschine vorgesehenen Voreinstellvorrichtung zu positionieren, um die Rüstzeit an der Werkzeugmaschine zu minimieren.

Eine solche Voreinstellvorrichtung, wie sie insbesondere aus der DE 202 03 783 U1 bekannt ist, umfaßt eine Haltevorrichtung, in welcher ein Werkzeughalter in definierter Lage gespannt werden kann, und eine Meßvorrichtung, welche es erlaubt, eine Gesamtlänge L zwischen einer Referenzfläche und der Werkzeugspitze zu bestimmen, indem eine Länge L1 zwischen der Referenzfläche und einer Anschlagfläche des Axialanschlages in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters sowie die Länge L2 des Rotationswerkzeugs selbst vermessen wird, wobei die Gesamtlänge L dann die Summe aus dem Abstand L1 und der Länge L2 des Werkzeugs ist. Mit dieser Voreinstelleinrichtung ist es somit möglich, die Gesamtlänge L der Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Werkzeug rechnerisch zu ermitteln, ohne das Rotationswerkzeug in der Werkzeugaufnahme spannen zu müssen.

Alternativ ist bekannt, zur Voreinstellung von Wärmeschrumpf-Werkzeughaltern einen Meßadapter der eingangs genannten Art zu verwenden, welcher mit seinem Schaft in die Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters eingesetzt wird und in seiner zentralen Aufnahme das Rotationswerkzeug an einer axialen Anschlagfläche hält. In diesem Fall wird die Gesamtlänge L1 zwischen einer Referenzfläche des Werkzeughalters und der Werkzeugspitze vermessen, und von dieser Gesamtlänge wird dann eine Referenzlänge L2 zwischen der Stirnfläche des Schafts des Adapterköpers und der axialen Anschlagfläche der zentralen Aufnahme des Adapterkörpers abgezogen, um die Gesamtlänge L zwischen der Referenzfläche des Werkzeughalters und der Werkzeugspitze zu erhalten, wenn das Rotationswerkzeug direkt in den Werkzeughalter eingesetzt ist. Dabei ist an der schaftseitigen Endfläche des Adapterkörpers ein Betätigungswerkzeug beispielsweise in Form eines Sechskantkopfes vorgesehen, welcher mit dem Axialanschlag in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters in Eingriff bringbar ist, um diesen durch eine Drehbewegung axial zu verstellen.

Auch diese Ausführungsform ermöglicht es, die Gesamtlänge L der Einheit bestehend aus Werkzeughalter und Rotationswerkzeug zu bestimmen, ohne das Werkzeug in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters zu spannen, Als problematisch wird jedoch angesehen, daß der Schaft des Meßadapters in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters genau sitzen muß, um die Werkzeuglänge hochgenau einstellen zu können. Dies ist insofern aufwendig, als für Werkzeughalter mit unterschiedlichen Spanndurchmessern und/oder Passungen jeweils ein eigener Meßadapter erforderlich ist. Des weiteren wird als nachteilig angesehen, daß nicht immer gewährleistet ist, daß der Meßadapter an dem Axialanschlag des Werkzeughalters exakt anliegt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Meßadapter für die Werkzeuglängenvoreinstellung in der Werkzeugaufnahme eines Werkzeughalters der eingangs genannten Art sowie eine Voreinstellvorrichtung mit einem solchen Meßadapter anzugeben, die eine hochgenaue Vermessung und Einstellung der Werkzeuglänge ermöglichen und flexibel für unterschiedliche Spanndurchmesser und Werkzeughaltertypen einsetzbar sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein elastisches Ringelement in eine Ringnut, welche in der Mantelfläche des Schaftes vorgesehen ist, eingesetzt ist und für eine Kontaktierung der Wandung der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters über die Mantelfläche des Schaftes nach außen vorsteht und das Betätigungselement zur Drehverstellung des Axialanschlages in der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters an dem Schaft des Adapterkörpers lösbar angebracht, insbesondere festgeschraubt ist.

Der Erfindung liegt damit die Überlegung zugrunde, durch elastische Ringelemente, welche insbesondere über die Länge des Schaftes verteilt vorgesehen und als O-Ringe ausgebildet sein können, das Spiel zwischen der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters und dem darin eingesetzten Schaft auszugleichen, so daß der Schaft des Meßadapters eine stabile Lage in der Werkzeugaufnahme einnimmt. Gleichzeitig bewirken die Ringelemente auch, daß der Schaft des Meßadapters bei der Justierung des Axialanschlages an diesem gehalten wird. Wenn nämlich der Axialanschlag aus einer Ausgangslage unter Verkleinerung der axialen Spannlänge weiter in die Werkzeugaufnahme verstellt wird, indem er über den Meßadapter gedreht wird, werden die Ringelemente gleichzeitig elastisch verformt. Dies hat zur Folge, daß die sich in den Ringelementen aufbauenden Rückstellkräfte den Meßadapter gegen die axiale Anschlagfläche ziehen, wenn der Meßadapter losgelassen wird. Entsprechend ermöglichen es die erfindungsgemäßen Maßnahmen, die Werkzeuglänge hochgenau zu vermessen und einzustellen. Gleichzeitig muß der Schaft des Meßadapters nicht in Passung zu der Werkzeugaufnahme des Werkzeughalters ausgebildet sein, da ein gewisses Spiel durch die elastischen Ringelemente ausgeglichen werden kann. Dadurch wird die Anzahl unterschiedlicher Meßadapter gering gehalten.

Dadurch, daß das Betätigungselement lösbar am Schaft angebracht, beispielsweise festgeschraubt ist, wird weiterhin die Möglichkeit gegeben, das Betätigungselement auszutauschen, wenn es beschädigt ist oder möglicherweise nicht zu dem korrespondierenden Gegenelement bzw. der korrespondierenden Gegenkontur des Axialanschlages entspricht. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Axialanschläge üblicherweise mit Innensechskantkonturen versehen sind, deren Schlüsselweiten je nach Werkzeughalter und Spanndurchmesser variieren. Damit ist der erfindungsgemäß ausgestaltete Meßadapter universell für einen vorgegebenen Spanndurchmesserbereich einsetzbar.

Schließlich ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Adapterkörper einteilig ausgebildet ist und die axiale Anschlagfläche der zentralen Aufnahme sowie die Stirnfläche des Schafts im Erodierverfahren insbesondere durch Drahterodierung hergestellt sind. Dieser Ausführungsform der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Einstellgenauigkeit der Werkzeuglänge abhängig ist von der Genauigkeit des Referenzmaßes des Adapterkörpers. Üblicherweise werden Meßadapter in zweiteiliger Bauweise ausgeführt, wodurch ein hochgenaues Längenmaß mit einer kleinen Toleranz von beispielsweise +/- 2 &mgr;m schwer herzustellen ist. Durch die vorgesehene einteilige Bauweise des Adapters in Verbindung mit der speziellen Fertigung im Erodierverfahren, die in einer Werkzeugeinspannung erfolgen kann, können hochgenaue Längenmaße erzielt werden. Durch das Drahterodieren kann nämlich über eine Startlochbohrung zunächst die plane, axiale Anschlagfläche für den Werkzeugschaft in der Form eines rechteckförmigen Langloches hergestellt werden. Anschließend wird der Meßadapter in der Länge mittels Drahterodieren abgetrennt. Die Genauigkeit der Steuerung ermöglicht hochgenaue Verfahrenswege der Drahtposition.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

1 einen Meßadapter gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung,

2 den Meßadapter aus 1 im Längsschnitt,

3 eine Längsschnittansicht des Meßadapters, der in einen Werkzeughalter eingesetzt ist, und

4 in vergrößerter Schnittdarstellung einen Ausschnitt des Adapterkörpers im Bereich der axialen Anschlagfläche der zentralen Aufnahme.

In der Zeichnung ist ein Meßadapter 1 dargestellt, der als Hilfsmittel eingesetzt wird, um die Werkzeuglängenvoreinstellung in der Werkzeugaufnahme 3 eines Werkzeughalters 2 vorzunehmen. Der Meßadapter 1 besitzt einen einteilig ausgebildeten Adapterkörper, der an seinem einen axialen Endbereich eine zentrale Aufnahme 4 aufweist, in die der Schaft eines Werkzeugs W eingeschoben werden kann, wobei die Aufnahme 4 innenseitig durch eine Anschlagfläche 4a begrenzt ist. Der andere axiale Endbereich des Adapterkörpers ist als ein im wesentlichen zylindrischer Schaft 5 ausgebildet und trägt an seiner von der Aufnahme 4 wegweisenden Stirnfläche 5a ein Betätigungselement in der Form einer Außensechskantschraube, welche in die Stirnfläche 5a des Schaftes 5 koaxial zu dem Adapterkörper eingeschraubt ist. In der Außenmantelfläche des Schaftes 5 sind insgesamt vier sich in Umfangsrichtung erstreckende Ringnuten 7 vorgesehen, die einander paarweise zugeordnet an den beiden axialen Endbereichen des Schaftes 5 vorgesehen sind. In die Ringnuten 7 sind nicht dargestellte O-Ringe eingesetzt, die über die Mantelfläche des Schaftes 5 radial nach außen vorstehen.

Der Adapterkörper des dargestellten Meßadapters 1 ist teilweise im Erodierverfahren hergestellt, um einen axialen Abstand L2 zwischen der axialen Anschlagfläche 4a der zentralen Aufnahme 4 und der Stirnfläche 5a des Schaftes 5 exakt vorzugeben. Bei diesem Verfahren wird in dem Rohling des Adapterkörpers zunächst eine quer zur Längsachse X verlaufende Durchgangsbohrung 4b hergestellt, und ausgehend von dieser Startlochbohrung 4b wird die plane, axiale Anschlagfläche 4a für den Werkzeugschaft in der Form eines im wesentlichen rechteckförmigen Langloches im Drahterodierverfahren hergestellt.dieses Langloch ist in den 1 und 4 mit der Bezugsziffer 4c bezeichnet. Anschließend wird der Adapterkörper an der Stirnfläche 5a des Schaftes in der Länge ebenfalls mittels Drahterodieren abgetrennt. Die beiden Erodiervorgänge können in einer Werkstückeinspannung vorgenommen werden, wobei die Genauigkeit der Steuerung hochgenaue Verfahrenswege der Drahtposition ermöglichen, so daß die Länge L2 zwischen der Anschlagfläche 4a und der Stirnfläche 5a bis auf wenige Mikrometer genau hergestellt werden kann. Anschließend erfolgt die weitere Bearbeitung des Rohlings in üblicher Weise.

Wie bereits vorstehend angedeutet, wird der beschriebene Meßadapter 1 eingesetzt, um eine Werkzeuglängenvoreinstellung in der Werkzeugaufnahme 3 eines Werkzeughalters 2 vorzunehmen. Ein solcher Werkzeughalter 2 ist in der 3 dargestellt und kann als Dehnspannfutter oder auch als Wärmeschrumpf-Werkzeughalter ausgebildet sein. Der Werkzeughalter 2 besitzt einen Axialanschlag 8, der in eine axiale Durchgangsbohrung 9 des Werkzeughalters 2 eingeschraubt ist und mit seinem einen, in der 3 linken Endbereich in die Werkzeugaufnahme 4 hineinragt. Die axiale Position des Axialanschlags 8 kann verändert werden, indem der Axialanschlag 8 verdreht wird. Hierzu ist der Axialanschlag 8 mit einem Innensechskant 10 versehen, mit welchem der Außensechskantkopf 6 des Meßadapters 1 in Eingriff gebracht werden kann.

Um nun eine Werkzeuglängenvoreinstellung an dem Werkzeughalter 2 vorzunehmen, wird zunächst der Axialanschlag 8 soweit wie möglich aus der Werkzeugaufnahme 4 hinaus, d.h. in der 3 nach rechts verstellt. Anschließend wird der Meßadapter 1 mit seinem Schaft 5 in die Werkzeugaufnahme 4 eingesetzt, bis seine Stirnfläche 5a an der in die Werkzeugaufnahme 4 hineinragenden Stirnfläche 8a des Werkzeughalters 2 anliegt, wobei der Sechskantkopf 6 in den Axialanschlag 8 eingreift. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Innendurchmesser der Werkzeugaufnahme 4 und der Außendurchmesser des Schaftes 5 zueinander korrespondieren, wobei ein verbleibendes Spiel durch die O-Ringe, welche in die Ringnuten 7 des Schaftes 5 eingesetzt sind, überbrückt wird, so daß der Schaft 5 in der Werkzeugaufnahme 4 eine stabile Lage einnimmt. Dabei ist in die zentrale Aufnahme 4 des Meßadapters 1 das Werkzeug W eingesetzt, welches später durch den Werkzeughalter 2 unmittelbar gespannt werden soll.

Zur Durchführung der eigentlichen Vermessung wird der Werkzeughalter 2 mit dem eingesetzten Meßadapter 1 in eine Haltevorrichtung einer entsprechenden Voreinstellvorrichtung in definierter, aufrechter Lage, in welcher die Werkzeugspitze nach oben weist, mit seiner Steilkegelkupplung 10 eingesetzt und fixiert. Anschließend wird mittels einer geeigneten Meßvorrichtung der Voreinstellvorrichtung die Gesamtlänge L1 der Anordnung zwischen einer Referenzfläche R des Werkzeughalters 2 und der Spitze des Werkzeugs W gemessen. Wenn man von dieser Gesamtlänge L1 die Länge L2 zwischen der Anschlagfläche 4a und der Stirnfläche 5a des Meßadapters 1 abzieht, erhält man eine Länge L zwischen der Referenzfläche R und der Werkzeugspitze, wenn das Werkzeug W ohne den Meßadapter 1 direkt in der Werkzeugaufnahme 4 gespannt ist. Wenn diese Gesamtlänge L kleiner ist als eine gewünschte Länge, wird der Axialanschlag 8 durch Verdrehen des Meßadapters 1 in die Werkzeugaufnahme – d.h. in der 3 nach links – axial hineinbewegt, wodurch der Meßadapter 1 aus der Werkzeugaufnahme 4 entsprechend herausgeschoben wird mit der Folge, daß sich die Gesamtlänge L1 zwischen der Referenzfläche R und der Werkzeugspitze und mithin auch die Länge L vergrößert, bis der jeweils gewünschte Wert erreicht ist. Die Vermessung der Länge L1 kann an dieser Stelle hochgenau erfolgen, da der Meßadapter 1 in der Werkzeugaufnahme 4 über die O-Ringe des Schaftes 5 stabil positioniert ist und außerdem auch gewährleistet ist, daß die Stirnfläche 5a des Schaftes 5 an der Stirnfläche 8a des Axialanschlages 8 exakt anliegt. Wenn nämlich der Meßadapter 1 gedreht wird, um den Axialanschlag 8 in die Aufnahme 3 nach links zu verstellen, führt dies zu elastischen Verformungen der O-Ringe und damit zum Aufbau von Rückstellkräften, welche den Meßadapter 1 gegen den Axialanschlag 8 ziehen.


Anspruch[de]
  1. Meßadapter für die Werkzeuglängenvoreinstellung in der Werkzeugaufnahme (3) eines Werkzeughalters (2) mit einem Adapterkörper, der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme (4) für ein Werkzeug (W) und an seinem anderen Endbereich einen im wesentlichen zylindrischen Schaft (5) zum Einschieben in die Werkzeugaufnahme (3) des Werkzeughalters (2) aufweist, wobei an der Stirnseite (5a) des Schaftes (5) ein Betätigungselement (6) zur Drehverstellung eines Axialanschlages (8) in der Werkzeugaufnahme (3) des Werkzeughalters (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein elastisches Ringelement in eine Ringnut (7), welche in der Mantelfläche des Schaftes (5) vorgesehen ist, eingesetzt ist und für eine Kontaktierung der Wandung der Werkzeugaufnahme (3) des Werkzeughalters (2) über die Mantelfläche des Schaftes (5) nach außen vorsteht und das Betätigungselement (6) lösbar an dem Schaft (5) angebracht ist.
  2. Meßadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elastische Ringelemente über die Länge des Schaftes (5) verteilt vorgesehen sind.
  3. Meßadapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Ringelemente als O-Ringe ausgebildet sind.
  4. Meßadapter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (6) an dem Schaft (5) festgeschraubt ist.
  5. Meßadapter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapterkörper einteilig ausgebildet ist und eine axiale Anschlagfläche (4a) der zentralen Aufnahme (4) sowie zumindest die Stirnfläche (5a) des Schafts (5) im Erodierverfahren, insbesondere durch Drahterodieren hergestellt sind.
  6. Voreinstellvorrichtung für einen den Schaft eines Rotationswerkzeugs (W), insbesondere eines Fräs- oder Bohrwerkzeugs, in einer Werkzeugaufnahme (3) haltenden und bei Erwärmung freigebenden Werkzeughalter (2), welcher innerhalb der Werkzeugaufnahme (3) einen durch Drehverstellung justierbaren Axialanschlag (8) aufweist, mit einer den Werkzeughalter (2) axial positioniert haltenden Werkzeughalteraufnahme, mit Mitteln, um den Werkzeughalter (2) und ein darin eingesetztes Werkzeug (W) axial zu vermessen, und mit einem Meßadapter (1), der an seinem einen Endbereich eine zentrale Aufnahme (4) für das Werkzeug (W) und an seinem anderen Endbereich einen im wesentlichen zylindrischen Schaft (5) zum Einschieben in die Werkzeugaufnahme (3) des Werkzeughalters (2) aufweist, wobei an der Stirnfläche des Schaftes (5) ein Betätigungselement (6) zur Drehverstellung des Axialanschlages (8) des Werkzeughalters (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßadapter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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