DE4106468C1

DE4106468C1 - Reaming and tapping tool - has tool cutting bit mounted on load-limiting arrangement with spring-loaded balls

Info

Publication number: DE4106468C1
Application number: DE19914106468
Authority: DE
Inventors: Peter 5810 Witten De Wellach; Adolf 4422 Ahaus De Wellach
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1992-03-19
Anticipated expiration: 2011-03-01

Abstract

The tool is intended for hole finishing operations such as reaming and tapping. It consists of a cutting tool part (1) which rotates with but can slide axially on the machine spindle part (2). Under normal cutting conditions thrust is transmitted through the radially spring-loaded balls (11) and sleeve (9) to the stiff plastics washers (8). If however a threshold value of cutting force is exceeded the balls (11) and forced out of depressions in the sleeve (9) and the machine spindle part (2) can move forward relative to the cutting tool part against the soft spring (14), thus relieving the load on the tool. When the tool is withdrawn the two parts are re-aligned under the action of spring (14) and are again locked together by the balls (11). USE/ADVANTAGE - Provides rigid support up to threshold load. Prevents damage if pre-machined hole is missing or not at full depth.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für Werkzeugma schinen mit einem maschinenseitigen und einem werkzeugseitigen Halterteil, die drehfest und axial verschieblich miteinander verbunden sind, und mit einer zwischen den Halterteilen ange ordneten Feder für einen Längenausgleich auf Druck, siehe bei spielsweise die DE-OS 38 29 800.The invention relates to a tool holder for Werkzeugma machines with one on the machine and one on the tool Holder part that are rotatable and axially displaceable with each other are connected, and with a between the holder parts arranged spring for length compensation on pressure, see at for example, DE-OS 38 29 800.

Derartige Werkzeughalter eignen sich grundsätzlich für sämt liche Bearbeitungsvorgänge, vor allen Dingen allerdings für solche, bei denen eine bereits vorhandene Bohrung weiterbear beitet werden soll, beispielsweise durch Reiben. Hauptanwen dungsgebiet ist das Gewindeschneiden.Such tool holders are basically suitable for everyone processing operations, but above all for those in which an existing hole continues to be machined should be processed, for example by rubbing. Main users The area of application is thread cutting.

Ein wesentliches Problem besteht darin, einerseits eine aus reichende Anpreßkraft zur Erzielung eines möglichst verzöge rungsfreien Anschnitts zur Verfügung zu stellen und anderer seits das Werkzeug vor unzulässigen Stoßbelastungen zu schüt zen. Dieses Problem spielt insbesondere bei der modernen Hoch geschwindigkeitsfertigung eine überragende Rolle. Man will nicht nur Stillstandszeiten vermeiden, wie sie beim Werkzeug wechsel auftreten, sondern vor allen Dingen auch verhindern, daß solcher Ausschuß entsteht, dessen Fehler sich erst bei spä teren Bearbeitungsvorgängen bemerkbar machen.A major problem is one out sufficient contact pressure to achieve a delay as possible to provide free bleed and others to protect the tool from impermissible shock loads Zen. This problem plays especially with the modern high speed production plays an outstanding role. You want not only avoid downtimes like those with tools change, but above all also prevent that such a committee arises, the error of which can only be make other machining operations noticeable.

Die zueinander gegenläufigen Forderungen nach raschem An schnitt und Stoßdämpfung müssen von der den Längenausgleich auf Druck ermöglichenden Feder erfüllt werden. Zur Gewährleistung eines möglichst verzögerungsfreien Anschnittes muß die Feder hart sein, d. h. sie muß über einem relativ kurzen Federweg eine relativ hohe Kraft aufbauen. Diese Eigenschaft begrenzt hinge gen das Dämpfungsverhalten der Feder. Dabei geht es nicht nur darum, relativ kurze Stöße aufzufangen, sondern auch darum, re lativ lange Federwege bereitzustellen. Diese wiederum lassen bei steiler Federcharakteristik die auf das Werkzeug einwir kende Kraft rasch in unzulässige Bereiche ansteigen. Es wurde gefunden, daß der mit der bekannten Feder erzielbare Kompromiß verbesserungsfähig ist.The contradicting demands for a quick start Cut and shock absorption must be based on the length compensation Pressure-enabling spring can be met. To guarantee The spring must have a gate that is as delay-free as possible be hard, d. H. it must have a relatively short travel build up relatively high strength. This property is limited damping behavior of the spring. It's not just about that about absorbing relatively short impacts, but also about re provide relatively long travel. Leave this again with steep spring characteristics that act on the tool strength quickly increase in impermissible areas. It was found that the compromise achievable with the known spring can be improved.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art zu schaffen, der über einen verbesserten Längenausgleich auf Druck verfügt.Accordingly, the invention is based on the object to create a tool holder of the type mentioned at the outset, which has an improved length compensation on pressure.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Werkzeughalter nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zwei Federab schnitte unterschiedlicher Härte aufweist, die an einem gemein samen, axial verschieblichen Lagerstück angreifen, wobei der harte Federabschnitt auf den werkzeugseitigen Halterteil und der weiche Federabschnitt auf den maschinenseitigen Halterteil einwirkt, und daß zwischen dem maschinenseitigen Halterteil und dem Lagerstück eine druckkraftabhängig lösbare Sperreinrichtung angeordnet ist.To solve this task, the tool holder is after Invention characterized in that the spring two Federab cuts of different hardness that are common to one attack the seed, axially displaceable bearing piece, the hard spring section on the tool-side holder part and the soft spring section on the machine-side holder part acts, and that between the machine-side holder part and the bearing piece a locking device releasable depending on the pressure force is arranged.

Beim Anfahren des Werkzeugs an das Werkstück dämpft der harte Federabschnitt die auftretenden Stöße und baut gleichzei tig die für einen möglichst sofortigen Anschnitt erforderliche Kraft auf. Sind die Stöße zu heftig oder treten Hindernisse auf, die einen größeren Federweg erfordern, so überschreitet die von dem harten Federabschnitt übertragene Kraft einen vor bestimmten Schwellenwert, wodurch die Sperreinrichtung ausge löst wird. Das Lagerstück ist also nicht mehr arretiert, son dern kann sich relativ zu dem maschinenseitigen Halterteil ver schieben, und zwar gegen die Wirkung des weichen Federab schnitts. Dessen Federkennlinie ist flach und erreicht auch bei maximalem Federweg nicht den für den harten Federabschnitt maß geblichen Schwellenwert. Die Funktion der weichen Feder besteht im wesentlichen darin, die Bewegung des freigegebenen Lager stücks und damit die des werkzeugseitigen Halterteils zu dämp fen und letzteren zu gegebener Zeit in Richtung auf die Ar beitsposition zurückzuführen.When the tool approaches the workpiece, the dampens hard spring section the shocks occurring and builds at the same time necessary for a gate that is as immediate as possible Force on. If the bumps are too violent or there are obstacles that require a longer travel, so exceeds the force transmitted from the hard spring portion ahead certain threshold, whereby the locking device is switched off is resolved. The bearing piece is no longer locked, son who can ver relative to the machine-side holder part push against the action of the soft spring cut. Its spring characteristic is flat and also reaches at maximum travel does not measure for the hard spring section expected threshold. The function of the soft spring exists essentially in the movement of the released camp piece and thus that of the tool-side holder part to dampen fen and the latter towards the ares in due course working position.

Man wird den harten Federabschnitt so auslegen, daß er opti mal an die rasche Erzeugung hoher Anpreßkräfte und die Dämpfung harter Stöße bei kurzem Federweg angepaßt ist. Für längere Fe derwege ist dann der weiche Federabschnitt nach Entriegelung der Sperreinrichtung zuständig. Dabei besteht die Möglichkeit, auch solche Fehlfunktionen zerstörungsfrei aufzufangen, wie sie auftreten, wenn das Werkzeug keine Bohrung oder eine Bohrung unzureichender Tiefe vorfindet.You will design the hard spring section so that it opti times of the rapid generation of high contact forces and damping hard shocks with short travel is adjusted. For longer feet therefore the soft spring section is then after unlocking responsible for the locking device. There is the possibility to catch such malfunctions non-destructively as they do occur when the tool is not a hole or a hole insufficient depth.

Die Federabschnitte sind vorteilhafterweise als Druckfedern ausgebildet.The spring sections are advantageously as compression springs educated.

Vorzugsweise ist die Druckkraftabhängigkeit der Sperrein richtung einstellbar, so daß sich der Werkzeughalter an unter schiedliche Betriebsbedingungen anpassen läßt.The pressure force dependence is preferably the lock direction adjustable, so that the tool holder on under can adapt to different operating conditions.

Die Konstruktion der Sperreinrichtung kann grundsätzlich be liebig sein, solange gewährleistet ist, daß die Sperreinrich tung das Lagerstück bis zum Erreichen des Schwellenwertes si cher festhält und sodann zuverlässig freigibt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die Sperreinrichtung min destens einen Riegel aufweist, der von dem Lagerstück gegen Fe derkraft radial verschiebbar ist. In der Regel wird man mit ei ner Mehrzahl von über den Umfang verteilten Riegeln arbeiten.The construction of the locking device can basically be be kind as long as it is guaranteed that the lockout facility until the threshold si is reached cher holds and then releases reliably. As special It has proven advantageous that the locking device min at least has a bolt that from the bearing piece against Fe derkraft is radially displaceable. As a rule, one is with egg Work a plurality of bars distributed over the circumference.

Eine erfindungsgemäße Weiterbildung dieser Konstruktion sieht vor, daß der Riegel in einer Radialbohrung des maschinen seitigen Halterteils angeordnet ist und mit einem sphärischen Vorsprung in eine Ausnehmung einer Außenwand des Lagerstücks eingreift. Diese Konstruktion ist günstig in der Fertigung und Montage der Einzelteile. Zur Einstellbarkeit des Schwellenwer tes der Sperreinrichtung stützt sich die zugehörige Feder an einem Stopfen ab, der mehr oder weniger tief in die Radialboh rung eingeschraubt werden kann. Als Riegel sind vor allem Ku geln geeignet.A further development of this construction according to the invention provides that the bolt in a radial bore of the machine side holder part is arranged and with a spherical Projection in a recess of an outer wall of the bearing piece intervenes. This construction is cheap to manufacture and Assembly of the individual parts. The adjustability of the threshold The associated spring is supported on the locking device a plug that is more or less deep in the radial hole tion can be screwed in. Ku are the main bars suitable.

Ferner ist es vorteilhaft, daß die axiale Erstreckung der sich an die Ausnehmung anschließenden Außenwand des Lagerstücks größer als dessen maximaler Hubweg ist. Dies bedeutet, daß die Außenwand des Lagerstücks den Riegel nach dem Auslösen der Sperreinrichtung ständig in zurückgedrückter Lage hält, so daß der weiche Federabschnitt das Lagerstück mit vergleichsweise geringer Kraft in die Arbeitsposition zurückführen kann. Kei nesfalls muß zum Verriegeln der Sperreinrichtung dieselbe Kraft wie zu deren Entriegelung (Schwellenwert) aufgebracht werden. Konstruktiv besonders günstig ist es, die Federabschnitte und das Lagerstück auf einem gemeinsamen axialen Bolzen anzu ordnen, der an einem der Halterteile befestigt ist und in eine Bohrung des anderen Halterteils eingreift.It is also advantageous that the axial extent of the the outer wall of the bearing piece adjoining the recess is greater than its maximum stroke. This means that the Outer wall of the bearing piece the latch after triggering the Locking device keeps in the depressed position, so that the soft spring section compares the bearing piece with low force can return to the working position. Kei nesfalls must lock the locking device the same force how to apply for their unlocking (threshold value). It is particularly favorable in terms of construction, the spring sections and to put the bearing piece on a common axial bolt arrange, which is attached to one of the holder parts and into one Bore of the other holder part engages.

Ferner wird eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung darin gesehen, daß mindestens der harte Federabschnitt aus min destens einem im wesentlichen massiven Element aus elastischem Kunststoff besteht. Es wurde gefunden, daß der elastische Kunststoff nur äußerst geringe Ermüdungserscheinungen zeigt, so daß ein Nachstellen des Werkzeughalters zur Kompensation von Änderungen der Federcharakteristik praktisch entfallen kann.Furthermore, an essential development of the invention seen in that at least the hard spring section from min least an essentially solid element made of elastic Plastic is made. It was found that the elastic Plastic shows very little signs of fatigue, so that an adjustment of the tool holder to compensate for Changes in the spring characteristic can be practically omitted.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen Werkzeughalter.The invention is based on a preferred Embodiment in connection with the accompanying Drawing explained in more detail. The figure shows an axial section by a tool holder according to the invention.

Der Werkzeughalter weist einen maschinenseitigen Halterteil 1 und einen werkzeugseitigen Halterteil 2 auf, die längsver schieblich und drehfest miteinander verbunden sind. Hierzu ist der Halterteil 2 mit einer axialen Nut 3 versehen, in die eine am Halterteil 1 gelagerte Rolle 4 eingreift.The tool holder has a machine-side holder part 1 and a tool-side holder part 2 , which are connected to one another in a longitudinally displaceable and rotationally fixed manner. For this purpose, the holder part 2 is provided with an axial groove 3 into which a roller 4 mounted on the holder part 1 engages.

Ferner ist der Halterteil 2 vorzugsweise mit einer Oldham- Kupplung 5 versehen, die dem Werkzeug begrenzte Radialbewegun gen zum Ausgleich von Fluchtfehlern ermöglicht.Furthermore, the holder part 2 is preferably provided with an Oldham coupling 5 , which allows the tool limited radial movements to compensate for misalignments.

Der Halterteil 2 ist mit einem axialen Bolzen 6 verbunden, der in eine Bohrung 7 des Halterteils 1 eingreift. Auf den Bol zen 6 ist ein harter Federabschnitt 8 aufgesteckt, der aus zwei massiven Elementen aus elastischem Kunststoff besteht und sich an dem Halterteil 1 abstützt. An den harten Federabschnitt 8 schließt sich ein in Längsrichtung verschiebliches Lagerstück 9 an. Dieses wird in seiner Arbeitsposition von einer Sperrein richtung 10 gehalten. Die Sperreinrichtung 10 umfaßt eine Mehr zahl von Riegeln 11 in Form von Kugeln, die in zugehörigen Ra dialbohrungen des Halterteils 1 angeordnet sind und unter der Wirkung von je einer Feder 12 in eine Ausnehmung der zugehöri gen Außenwand des Lagerstücks 9 eingreifen. Jede Feder 12 ist einstellbar, und zwar mittels eines Stopfens 13, der mehr oder weniger tief in die radiale Bohrung des Halterteils 2 einge schraubt wird. An das Lagerstück 9 schließt sich ein weicher Federabschnitt 14 an. Dieser ist ebenfalls auf den Bolzen 6 aufgesteckt und stützt sich einerseits am Lagerstück 9, ande rerseits am Halterteil 1 ab.The holder part 2 is connected to an axial bolt 6 which engages in a bore 7 of the holder part 1 . On the Bol zen 6 , a hard spring section 8 is attached, which consists of two solid elements made of elastic plastic and is supported on the holder part 1 . The hard spring section 8 is followed by a longitudinally displaceable bearing piece 9 . This is held in its working position by a locking device 10 . The locking device 10 comprises a more number of bars 11 in the form of balls which are arranged in associated Ra dial bores of the holder part 1 and engage under the action of a spring 12 in a recess of the associated outer wall of the bearing piece 9 . Each spring 12 is adjustable, namely by means of a plug 13 which is screwed more or less deeply into the radial bore of the holder part 2 . At the bearing piece 9, a soft spring section 14 connects. This is also attached to the bolt 6 and is supported on the one hand on the bearing piece 9 , on the other hand on the holder part 1 .

Der dargestellte Werkzeughalter ist zur Aufnahme eines Ge windebohrers bestimmt. Wenn dieser an ein Werkstück angesetzt wird, so fängt der harte Federabschnitt 8 die auftretenden Stöße auf, und zwar bei kurzem Federweg. Dies führt zu einer nur geringfügigen Verzögerung beim Aufbau der Anschnittkraft. Sollte das Werkzeug auf unzulässige Widerstände stoßen, so baut sich eine Druckkraft auf, die einen über die Sperreinrichtung 10 eingestellten Schwellenwert - im vorliegenden Fall 12 kp - überschreitet. Die Kugeln 11 werden also in die zugehörigen Ra dialbohrungen zurückgedrängt, und das Lagerstück 9 kann sich - in der Figur nach links - innerhalb des Halterteils 1 verschie ben. Die von dem weichen Federabschnitt 14 aufgebaute Kraft liegt auch am Ende des Hubes von hier 30 mm unterhalb des Schwellenwertes, reicht allerdings aus, das Lagerstück 9 und den Halterteil 2 zurück in die Arbeitsposition zu verbringen. Während der gesamten Bewegungsphase stützen sich die Kugeln 11 auf der Außenwand des Lagerstücks 9 ab. Bei Erreichen der Ar beitsposition springen sie in dessen Ausnehmungen wieder hin ein.The tool holder shown is intended for receiving a Ge thread drill. When this is attached to a workpiece, the hard spring section 8 absorbs the shocks that occur, with a short spring travel. This leads to only a slight delay in the build-up of the gating force. If the tool encounters impermissible resistances, a compressive force builds up that exceeds a threshold value set in the locking device 10 - in the present case 12 kp. The balls 11 are thus pushed back into the associated Ra dial bores, and the bearing piece 9 can - in the figure to the left - ben within the holder part 1 ben. The force built up by the soft spring section 14 is also 30 mm below the threshold value at the end of the stroke, but is sufficient to bring the bearing piece 9 and the holder part 2 back into the working position. During the entire movement phase, the balls 11 are supported on the outer wall of the bearing piece 9 . When they reach the working position, they jump back into its recesses.

Im Rahmen der Erfindung sind ohne weiteres Abwandlungsmög lichkeiten gegeben. So kann die Sperreinrichtung zwischen dem Lagerstück und dem Bolzen wirksam werden, sofern letzterer am maschinenseitigen Halterteil befestigt ist. Auch sind Konstruk tionen möglich, bei denen auf den Bolzen ganz verzichtet wird. Ferner kann die Anordnung in Umkehr der gezeigten Konstruktion so getroffen werden, daß der werkzeugseitige Halterteil zumin dest den weichen Federabschnitt umgreift. Der weiche Federab schnitt ist im Falle des Ausführungsbeispiels als Schraubenfe der dargestellt. Er kann jedoch auch aus elastischem Kunststoff bestehen. Anstelle von Kugeln kommen andere Riegel für die Sperreinrichtung in Betracht, beispielsweise Stifte mit sphäri schen Köpfen oder auch mit Schrägflächen. Die Erfindung ist gleichermaßen mit Systemen praktizierbar, die nur Zugfedern oder Druck- und Zugfedern umfassen.Within the scope of the invention, modifications are readily possible given. So the locking device between the Bearing piece and the bolt take effect, provided the latter on machine-side holder part is attached. Also construct possible in which the bolt is completely dispensed with. Furthermore, the arrangement can reverse the construction shown so that the tool-side holder part at least at least encompasses the soft spring section. The soft spring cut is in the case of the embodiment as a screw the shown. However, it can also be made of elastic plastic consist. Instead of balls come other bars for them Locking device into consideration, for example pens with spheri heads or with inclined surfaces. The invention is equally practicable with systems that only tension springs or include compression and tension springs.

Claims

1. Tool holder for machine tools with a machine-side and a tool-side holder part, which are connected to one another in a rotationally fixed and axially displaceable manner, and with a spring arranged between the holder parts for a length compensation for pressure, characterized in that
that the spring has two spring sections ( 8 , 14 ) of different hardness, which engage a common, axially displaceable bearing piece ( 9 ), the hard spring section ( 8 ) on the tool-side holder part ( 2 ) and the soft Federab section ( 14 ) acts on the machine-side holder part ( 1 ) and
that between the machine-side holder part and the La gerstück a pressure-releasable locking device ( 10 ) is arranged.

2. Tool holder according to claim 1, characterized in that the pressure force dependence of the locking device ( 10 ) is adjustable.

3. Tool holder according to claim 1 or 2, characterized in that the locking device ( 10 ) has at least one bolt ( 11 ) which can be displaced from the bearing piece ( 9 ) against spring force ra dial.

4. Tool holder according to claim 3, characterized in that the bolt ( 11 ) is arranged in a radial bore of the machineiteiti gene holder part ( 1 ) and engages with a spherical projection in a recess in an outer wall of the bearing piece ( 9 ).

5. Tool holder according to claim 4, characterized in that the axial extent of the closing to the recess on the outer wall of the bearing piece ( 9 ) is greater than its maximum stroke.

6. Tool holder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spring sections ( 8 , 14 ) and the bearing piece ( 9 ) are arranged on a common axial bolt ( 6 ) which is attached to one ( 2 ) of the holder parts and engages in a bore ( 7 ) of the other holder part ( 1 ).

7. Tool holder according to one of claims 1 to 6, characterized in that at least the hard spring section ( 8 ) consists of at least one substantially solid element made of elastic plastic.