DE69325723T2

DE69325723T2 - Gerät und methode zum balancieren drehender werkzeuge

Info

Publication number: DE69325723T2
Application number: DE69325723T
Authority: DE
Inventors: Victor Mogilnicki; Thomas Presby
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1993-01-27
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 2000-01-27
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: KR960700121A; EP0682585A4; CA2151941A1; DE69325723D1; JPH08500781A; KR100188293B1; DE682585T1; AU5351094A; WO1994016852A1; US5263995A; AU669241B2; JP3368354B2; EP0682585A1; EP0682585B1; CA2151941C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Drehwerkzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum Auswuchten einer Drehwerkzeuganordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 20.
Mechanismen zum Auswuchten von Drehwerkzeughalteranordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Viele dieser Werkzeughalteranordnungen können bei Drehzahlen von mehr als 12.000 min&supmin;¹ laufen. Ohne einen Auswuchtmechanismus wäre der ruhige und präzise Betrieb des von einer solchen Drehwerkzeuganordnung gehaltenen Schneidwerkzeugs in hohem Maße beeinträchtigt, da die innerhalb eines unausgewuchteten, mit hoher Drehzahl laufenden Werkzeughalters entstehenden Zentrifugalkräfte ein Vibrieren des Schneidwerkzeugs bewirken können, was wiederum einen ungleichmäßigen Schneidvorgang sowie Spannungen im Werkzeug zur Folge hat, die zu einem vorzeitigen Verschleiß oder sogar einem Versagen führen können.
Beim Betrieb derartiger Auswuchtmechanismen aus dem Stand der Technik wird üblicherweise in einem ersten Schritt das Ausmaß der Unwucht in der Drehwerkzeuganordnung gemessen, nachdem darin ein Schneidwerkzeug angebracht worden ist, und danach in einem zweiten Schritt eine Masse im Auswuchtmechanismus in eine solche Stellung bewegt, daß die Unwucht im Werkzeughalter ausgeglichen wird. Leider sind mit all diesen bekannten Konstruktionen eine Reihe von Nachteilen verbunden. Bei einem bekannten Auswuchtmechanismus sind beispielsweise zur Erzielung des Ausgleichs drei oder mehr radial ausgerichtete Schrauben entweder einwärts oder auswärts bezüglich der Drehachse des Werkzeughalters eingeschraubt. Dieser Mechanismus kann seinen angestrebten Zweck zwar im allgemeinen erfüllen, seine Handhabung ist jedoch oft langwierig und schwierig, da die verschiedenen Schrauben, aus denen der Mechanismus besteht, verschieden weit präzise eingedreht werden müssen. Auch ist das Ausmaß der Unwucht, die dieser Mechanismus korrigieren kann, begrenzt, wenn nicht mehr Schrauben hinzugefügt werden, wodurch sich der Einstellvorgang noch komplizierter und langwieriger gestalten würde. Bei einer anderen Art von Mechanismus werden zusammenwirkende, offene Ringe um die Achse eines sich drehenden Werkzeughalters gedreht, um das Gleichgewicht eines Werkzeugs herzustellen. Die bei diesem Mechanismus verwendeten Auswuchtringe sind jedoch mechanisch aneinander befestigt und können nicht unabhängig voneinander bewegt oder verstellt werden, wodurch die Vielseitigkeit des Mechanismus eingeschränkt ist. Zudem ist dieser bestimmte Auswuchtmechanismus aus dem Stand der Technik relativ kompliziert und somit teuer in der Herstellung.
Bei einem der jüngsten und wesentlichsten Fortschritte in der Technik der Auswuchtmechanismen sind zwei unabhängig voneinander drehbare Auswuchtringe vorgesehen, die auf Lagerflächen gelagert sind, die die zylindrische Außenseite des Werkzeughalters einer Drehwerkzeuganordnung umschreiben. Dieser Auswuchtmechanismus ist in der US-A-5 074 723 offenbart und beansprucht, die die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 20 definiert. Den Anmeldern sind jedoch verschiedene Bereiche aufgefallen, in denen selbst dieser Mechanismus noch verbessert werden könnte. Damit der Werkzeughalter der Werkzeuganordnung zum Beispiel die Auswuchtringe aufnehmen kann, muß der Körper des Werkzeughalters entlang seiner Drehachse länger ausgebildet sein und zudem nicht nur zwei umschreibende Lagerflächen zur drehbaren Lagerung der Lagerringe, sondern auch einen Haltering zur Sicherung der Auswuchtringe am Gehäuse des Werkzeughalters aufweisen. Die Werkzeughalterkomponente der Werkzeuganordnung muß also zur Aufnahme des Auswuchtmechanismus nach Kundenwunsch gefertigt werden. Da zur Aufnahme des Auswuchtmechanismus ein speziell dimensionierter und bearbeiteter Werkzeughalter geschaffen werden muß, erhöhen sich die Kosten der dabei entstehenden auswuchtbaren Drehwerkzeuganordnung mehr als es der Fall wäre, wenn der Auswuchtmechanismus in eine bestehende Werkzeuganordnung eingebaut werden könnte, ohne daß es notwendig ist, den Werkzeughalter oder eine der anderen Komponenten der Anordnung auszutauschen.
Es besteht ohne Zweifel ein Bedarf an einem verbesserten Mechanismus des Typs mit Auswuchtringen, der in eine Drehwerkzeuganordnung eingebaut werden kann, ohne daß ein spezialangefertigter Werkzeughalter erforderlich ist. Idealerweise könnte solch ein Auswuchtringmechanismus schnell und kostengünstig an einer bestehenden, herkömmlichen, einen Verschlußring aufweisenden Drehwerkzeuganordnung angebracht werden, mit nur minimaler Bearbeitung von bestehenden, herkömmlichen Teilen der Anordnung und ohne daß eine der Hauptkomponenten der Anordnung speziell hergestellt werden muß.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Auswuchtmechanismus zu schaffen, der mit minimaler Bearbeitung und einem Minimum an zusätzlichen Teilen leicht an einer bestehenden Komponente einer Drehwerkzeuganordnung angebracht werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Auswuchtmechanismus zu schaffen, der an einer bestehenden Komponente einer Drehwerkzeuganordnung einstückig nachgerüstet werden kann, ohne daß die Gesamtgestalt der Anordnung dabei wesentlich verändert wird und ohne daß Normanforderungen von ANSI (Amerikanisches Institut für Normung) oder ISO (Internationale Organisation für Normung) bezüglich der Werkzeugklasse überschritten werden.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Auswuchtmechanismus für eine Drehschneidwerkzeuganordnung vorzusehen, bei der der Auswuchtmechanismus eine formschlüssige Sicherung der in den Auswuchtmechanismus eingebauten Auswuchtelemente bietet, ohne daß Halteringe oder andere Spezialteile erforderlich sind.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Auswuchtmechanismus für eine Drehschneidwerkzeuganordnung vorzusehen, der relativ kostengünstig gefertigt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Drehschneidwerkzeug-Auswuchtsystem der oben genannten Art vorzusehen, bei dem die Auswuchtringe derart ausgelegt sind, daß die jeweiligen Ringe ohne weiteres so hergestellt werden können, daß sie eine gleichmäßige und symmetrische Unwucht aufweisen.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Auswuchtsystem für eine Drehwerkzeuganordnung vorzusehen, das einfach und präzise so einstellbar ist, daß es der Unwucht eines zugehörigen Werkzeughalters und eines bestimmten im Werkzeughalter befestigten Schneidwerkzeugs entgegenwirkt.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Auswuchtmechanismus für eine Drehwerkzeuganordnung vorzusehen, der sauber und ordentlich aussieht und nicht stört, wenn er in die Werkzeuganordnung eingebaut ist.
Es ist auch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Auswuchtmechanismus für ein Drehschneidwerkzeug vorzusehen, bei dem die Auswuchtringe für einen ruhigen Betrieb sorgen.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Anbringung des Auswuchtmechanismus an einem herkömmlichen Verschlußring einer bestehenden Werkzeughalteranordnung wird es nicht nur überflüssig, einen nach Kundenwunsch gefertigten Werkzeughalter vorzusehen, wie er bei der in der US-A- 5 074 723 offenbarten Konstruktion erforderlich ist, sondern es wird die Nachrüstung einer bestehenden Werkzeughalteranordnung mit dem Auswuchtmechanismus erleichtert, da der Verschlußring derartiger Anordnungen vergleichsweise leichter zu entfernen ist und seine Handhabung und Bearbeitung einfacher ist als bei dem vergleichsweise größeren und schwereren Werkzeughalter.
Die Auswuchtringe sind vorzugsweise um eine Lagerfläche drehbar gelagert, die den Verschlußring umschreibt. Diese Fläche ist vorzugsweise kegelstumpfförmig, und die Auswuchtringe sind in einem begrenzten Maße längs der Verjüngung dieser kegelstumpfförmigen Fläche derart gleitend bewegbar, daß sie frei um die Nut drehbar bleiben, und zwar unabhängig von einer aufgrund von auf den Verschlußring ausgeübten Reaktionskräften möglicherweise auftretenden radialen Ausdehnung des Verschlußringes, wenn dieser durch Einschrauben in Eingriff mit dem Drehwerkzeughalter gelangt. Zur weiteren Förderung dieser gleitenden Bewegung beträgt der Verjüngungswinkel der kegelstumpfförmigen Lagerfläche des Verschlußringes wenigstens 2º und vorzugsweise zwischen 2º und 7º bezüglich der Drehachse des Werkzeughalters.
Zudem weist jeder Auswuchtring eine ringförmige Innenfläche auf, die im gleichen Winkel wie die Lagerfläche des Verschlußringes kegelstumpfförmig verjüngt ist.
Die Sicherungseinrichtung, die die Auswuchtringe in einer gewünschten Winkelposition bezüglich des Werkzeughalters sichert, umfaßt eine Kombination aus zwei in der kegelstumpfförmigen Lagerfläche axial im Abstand angeordneten V-Nuten und eine Einstellschraube, die über ein Gewinde mit jedem Ring in Eingriff steht und ein Ende aufweist, das in eine der Nuten ausgefahren und damit in Eingriff gebracht werden kann. Das Ende jeder dieser Einstellschrauben ist vorzugsweise kegelförmig und sorgt somit trotz einer gleitenden, axialen Bewegung der Ringe in Richtung des kleineren Außendurchmessers der kegelstumpfförmigen Lagerfläche für einen guten Eingriff mit einer Wand ihrer jeweiligen V-Nut, wenn der Verschlußring um das Ende des Werkzeughalters angezogen wird. Mit der Aufnahme der Einstellschrauben in den V-Nuten wird in vorteilhafter Weise eine einfache, drehbare Lagerung für die Auswuchtringe geschaffen, durch die diese von Hand winkelmäßig um den Verschlußring eingestellt werden können, wenn die Schrauben geringfügig gelockert sind. Danach können die Schrauben festgezogen werden, um die Ringe in einer gewünschten Winkelposition zu sichern. Der Schaft jeder Einstellschraube hat einen Abschnitt, der derart zusammendrückbar ist, daß die Schrauben trotz weiterer radialer Ausdehnungen des Verschlußrings, die aufgrund der Zentrifugalbelastung bei hoher Drehzahl des Werkzeughalters entstehen, weiter ihre jeweiligen Auswuchtringe in ihren jeweiligen V-Nuten sichern.
Die Erfindung umfaßt ferner ein verbessertes Verfahren, wie es in Anspruch 20 definiert ist, zum Auswuchten einer bestehenden Werkzeughalteranordnung des Typs, der einen Drehwerkzeughalter mit einer Drehachse sowie eine Einrichtung wie beispielsweise einen Verschlußring umfaßt, die mit dem Werkzeughalter lösbar verbindbar ist, um ein Schneidwerkzeug in dem Halter zu halten. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Auswuchtringe um eine Außenfläche des Verschlußrings drehbar angebracht, indem eine Lagerfläche an dem Verschlußring vorgesehen wird, die kegelstumpfförmig ausgebildet sein kann. Im nächsten Schritt des Verfahrens wird ein Schneidwerkzeug in dem Drehwerkzeughalter installiert und durch den Verschlußring darin gesichert. Als nächstes wird das Ausmaß der Unwucht in der Werkzeughalteranordnung festgestellt, indem die Anordnung mit darin installiertem Schneidwerkzeug gedreht wird. Diese Unwucht wird dann ausgeglichen, indem die Auswuchtringe drehbar positioniert werden, bis sich die durch diese Ringe vorgesehenen Exzentermassen in einer ausgleichenden Gegenüberstellung bezüglich der Exzentermassen befinden, die durch die Kombination aus Werkzeughalteranordnung und Schneidwerkzeug gebildet sind. Im letzten Schritt dieses Verfahrens werden die Auswuchtringe in der Ausgleichsposition gesichert, indem die Einstellschrauben radial eingeschraubt werden und dadurch in einen Reibschluß mit einer Wand ihrer jeweiligen V-Nuten gelangen.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN FIGUREN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drehwerkzeuganordnung im Schnitt, bei der am Verschlußring ein Auswuchtmechanismus angebracht ist;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des bei der erfindungsgemäßen Drehwerkzeuganordnung verwendeten Verschlußringes im Schnitt und zeigt die ringförmige Ausnehmung, wo die Auswuchtringe des Auswuchtmechanismus angebracht sind;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Verschlußringes längs der Linie 3-3;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2 mit einem Kreis versehenen Bereichs und veranschaulicht die Einzelheiten der zur Aufnahme der Auswuchtringe des Auswuchtmechanismus im Verschlußring gebildeten ringförmigen Ausnehmung;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines der Auswuchtringe des Auswuchtmechanismus im Schnitt;
Fig. 6 ist eine Vorderansicht des in Fig. 5 dargestellten Auswuchtringes längs der Linie 6-6;
Fig. 7 ist die vergrößerte Ansicht der in Fig. 4 dargestellten ringförmigen Ausnehmung im Verschlußring, wobei die Auswuchtringe drehbar darin gelagert sind;
Fig. 8 ist eine perspektivische, auseinandergezogene Ansicht eines der Auswuchtringe des Auswuchtmechanismus sowie dessen jeweiliger Einstellschraube; und
Fig. 9 ist eine vergrößerte, perspektivische Ansicht der in Fig. 8 dargestellten Auswuchtring-Einstellschraube.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf Fig. 1, wobei sämtliche dort vorhandenen Bezugszeichen in allen Figuren gleiche Komponenten bezeichnen, weist die erfindungsgemäße Drehwerkzeuganordnung 1 allgemein einen Werkzeughalter 3 mit einem lösbar verbindbaren Verschlußring 23 zum Sichern eines Drehwerkzeugs am Halter 3 sowie einen Auswuchtmechanismus 33 auf, der zum Auswuchten der gesamten Drehwerkzeuganordnung 1 um den Verschlußring 23 angebracht ist.
Der Werkzeughalter 3 kann ein herkömmlicher Drehwerkzeughalter des Typs mit einem Stahlgehäuse 5 sein, das ein kegelförmiges oberes Ende 7, das in einem (nicht gezeigten) Drehantriebsmechanismus aufgenommen werden kann, und ein allgemein zylinderförmiges unteres Ende 9 aufweist, das ein Drehwerkzeug aufnimmt und sichert. Das obere Ende 7 und das untere Ende 9 sind durch einen kreisförmigen Flansch 10 getrennt, der bestimmt, bis zu welchem Höchstmaß das kegelige, obere Ende 7 von dem vorgenannten Drehantriebsmechanismus aufgenommen werden kann. Im Gebrauch drehen sich das obere Ende 7 und das untere Ende 9 des Gehäuses 5 wie gezeigt um die Achse 11. Das untere Ende 9 des Gehäuses 5 weist eine mittig angeordnete Bohrung 12 auf, die wie gezeigt am tiefsten Abschnitt des unteren Endes 9 endet. Diese Bohrung 12 nimmt eine herkömmliche Spannhülse 13 mit einer mittig angeordneten Ausnehmung 15 auf, die wiederum den Schaft eines drehbaren Werkzeugs 17 wie beispielsweise eines Bohrers hält. Die Außenfläche 19 des unteren Endes 9 des Gehäuses 5 scheint zwar zylindrisch zu sein, sie ist jedoch in Wirklichkeit eine geringfügig verjüngte, kegelstumpfförmige Fläche, deren Außendurchmesser in Richtung der Unterseite des Gehäuses 5 abnimmt.
Mit Bezug auf die Fig. 2, 3 und 4 weist der Verschlußring 23 der Drehwerkzeuganordnung 1 eine allgemein zylindrische Außenfläche 25 und eine kegelstumpfförmige Innenfläche 27 auf, deren Gestalt zu der kegelstumpfförmigen Fläche des zylindrischen, unteren Endes 9 des Werkzeughaltergehäuses 5 komplementär ist. Mehrere geneigte Rollen 29 (von denen in Fig. 1 nur zwei zu sehen sind) sind zwischen der Innenfläche 27 des Verschlußrings 23 und der Außenfläche 19 des unteren Endes 9 des Werkzeughaltergehäuses 5 angeordnet. Diese Rollen 29 sind zur Drehachse 11 der Drehwerkzeuganordnung 1 nicht parallel, sondern statt dessen bezüglich dieser Achse 11 etwas geneigt. Solch eine geneigte Ausrichtung bewirkt, daß der Verschlußring 23 über das untere Ende 9 des Werkzeughaltergehäuses 3 vor- oder zurückgeschoben wird, wenn er relativ dazu nach Art einer Schraube im bzw. gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird. Wird der Verschlußring 23 über das untere Ende 9 des Werkzeughaltergehäuses 3 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung vorbewegt, so drückt er die Wände der zylindrischen Bohrung 12 radial nach innen zusammen und greift an der Werkzeughalterspannhülse 13 reibschlüssig so an, daß das Drehwerkzeug 17 fest am Gehäuse des Werkzeughalters 3 gesichert wird.
Mit Bezug auf die Fig. 4, 5 und 6 umfaßt der Auswuchtmechanismus 33 zwei axial im Abstand in einer Tandemanordnung über einer Lagerfläche 37 angebrachte Auswuchtringe 35a, b, wobei die Lagerfläche am oberen Ende des Verschlußrings 23 vorgesehen ist. Zu einem Zweck, der in Kürze deutlich wird, ist die Lagerfläche 37 in Wirklichkeit eine kegelstumpfförmige Fläche mit einem Verjüngungswinkel T1 zwischen 2º und 7º bezüglich der Drehachse 11 des Verschlußrings 23. Die Lagerfläche 37 weist zwei axial im Abstand angeordnete V-Nuten 38a, b auf, um die Auswuchtringe 35a, b sowohl am Verschlußring 23 zu halten als auch um sie in einer gewünschten Winkelposition bezüglich der Drehachse 11 zu sichern. Diese V-Nuten 38a, b sind jeweils aus zwei Wänden gebildet, die sich unter einem Winkel A schneiden, der vorzugsweise 90º beträgt, aber auch nur 40º betragen kann. Am unteren Ende endet die Lagerfläche 37 in einer ringförmigen Wand 39. Zusammen bilden diese ringförmige Wand 39 und die Lagerfläche 37 eine ringförmige Ausnehmung 40 im Verschlußring 23, deren Form zu den beiden Auswuchtringen 35a, b im wesentlichen komplementär ist. Da die ringförmige Ausnehmung 40 und die Auswuchtringe 35a, b zueinander komplementäre Abmessungen aufweisen, ist der Auswuchtmechanismus 33 im Verschlußring 23 (der vorzugsweise ein herkömmlicher Standard-Verschlußring ist) aufgenommen, ohne daß dadurch seine Gestalt oder Kontur wesentlich verändert werden, was wiederum in vorteilhafter Weise zu einer Drehwerkzeuganordnung 1 führt, deren Abmessungen innerhalb einer Industrienorm-Werkzeugklasse liegen, wie sie etwa durch das ANSI oder die ISO festgelegt sind. Die Verwendung einer derartigen ringförmigen Ausnehmung 40 im Verschlußring 23 erleichtert ferner das Nachrüsten des Auswuchtmechanismus 33 an einer herkömmlichen Werkzeuganordnung.
Mit Bezug auf die Fig. 5, 6 und 8 weisen die Auswuchtringe 35a, b jeweils eine ringförmige Innenwand 42 auf, die gleitend über die Lagerfläche 37 des Verschlußringes 23 bewegt werden kann, wenn eine Einstellung zum Auswuchten der Drehwerkzeuganordnung 1 gewünscht ist. Die ringförmige Innenwand 42 ist bezüglich ihrer Drehachse 11 kegelstumpfförmig, wobei der Verjüngungswinkel T2 dieser kegelstumpfförmigen, ringförmigen Innenwand 42 der gleiche Verjüngungswinkel von 2º bis 7º wie bei der oben erörterten Lagerfläche 37 am Verschlußring 23 ist. Diese ringförmige Innenwand 42 ist vorzugsweise maschinell bearbeitet und geschliffen, damit sie leichter von Hand um die Lagerfläche 37 gedreht werden kann, wenn eine Einstellung des Auswuchtmechanismus 33 erwünscht ist. Die Auswuchtringe 35a, b haben ferner jeweils eine ringförmige Außenwand 44. Diese ringförmige Außenwand 44 kann (nicht speziell gezeigte) Rippen oder eine aufgerauhte Oberfläche haben, damit es leichter ist, die Auswuchtringe 35a, b bei der Vornahme von Einstellungen zum Auswuchten zu ergreifen und zu verdrehen.
In Fig. 8 ist am deutlichsten zu sehen, daß die Auswuchtringe 35a, b längs einer ihrer Seiten jeweils drei oder mehr ringförmig voneinander beabstandete Bohrungen 46a, b, c aufweisen. Das Vorsehen dieser Bohrungen 46a, b, c führt dazu, daß die Verteilung der Masse um den Umfang des Ringes ungleichmäßig ist, wodurch bewirkt wird, daß jeder der Ringe 35a, b eine exzentrische Last auf die Drehwerkzeuganordnung 1 aufbringt, wenn die Anordnung 1 gedreht wird. Die bei den beiden Auswuchtringen 35a, b vorhandenen Bohrungen 46a, b, c, sind so sorgfältig dimensioniert, daß die Ringe 35a, b beim Betrieb der Drehwerk zeuganordnung 1 jeweils genau die gleiche exzentrische Last auf die Anordnung aufbringen. Wenn somit die drei Bohrungen 46a, b, c in jedem der beiden Auswuchtringe 35a, b um 180º verdreht sind und einander gegenüberliegen, so ist die von beiden Ringen 35a, b auf die Drehwerkzeuganordnung 1 aufgebrachte exzentrische Nettolast insgesamt Null. Wenn umgekehrt die drei Bohrungen 46a, b, c jedes Ringes aufeinander ausgerichtet sind, so bringen die beiden Auswuchtringe 35a, b eine doppelte exzentrische Last auf die Drehwerkzeuganordnung 1 auf, wenn diese gedreht wird. Man kann natürlich jede beliebige Last zwischen Null und der doppelten exzentrischen Last, die von jedem der Auswuchtringe 35a, b auf die Drehwerkzeuganordnung aufgebracht werden kann, erhalten, indem die drei ringförmigen Bohrungen 46a, b, c in jedem der Ringe 35a, b irgendwo zwischen Null und der Gegenüberstellung von 180º angeordnet werden. Ist die von den Ringen 35a, b auf die Drehwerkzeuganordnung 1 aufgebrachte exzentrische Last gleich groß und entgegengesetzt derjenigen exzentrischen Last, welche auch immer aufgrund eines Unwuchtzustands bei der Drehwerkzeuganordnung 1 vorliegt, so wird die exzentrische Last in der Drehwerkzeuganordnung 1 ausgeglichen, und es wird das Gleichgewicht des Werkzeugs 1 hergestellt.
Nunmehr mit Bezug auf die Fig. 7, 8 und 9 umfaßt jeder der Auswuchtringe 35a, b eine Gewindebohrung 48, die der mittleren massereduzierenden Bohrung 46b 180º gegenüberliegend angeordnet ist. Diese Gewindebohrung 48 nimmt eine Einstellschraube 50 auf, die an ihrem gesamten Mittelabschnitt einen Gewindeschaft 52, am äußersten Ende eine sechseckige Ausnehmung 54 und am innersten Ende einen Energie speichernden Abschnitt 55 sowie einen kegeligen Kopf 56 hat. Die Verjüngung des kegeligen Kopfes 56 entspricht ungefähr dem Verjüngungswinkel A jeder der V-Nuten 38a, b, wobei A vorzugsweise etwa 90º beträgt. Ferner ist die Spitze 58 vorzugsweise leicht abgerundet, wie in Fig. 9 gezeigt, und der Fußpunkt 60 jeder der V-Nuten 38a, b ist ebenfalls leicht abgerundet, wie in Fig. 4 am besten zu sehen ist. Durch die Rundung der Spitzen 58 der Einstellschrauben 50 und der Fußpunkte 60 der V-Nuten 38a, b ist ein besserer Eingriff zwischen den Schrauben 50 und den V-Nuten 38a, b über einen größeren Bewegungsbetrag der Ringe 35a, b bezüglich der Lagerfläche 37 in axialer Richtung gegeben.
Bei dem Verfahren der Erfindung wird zunächst das Drehwerkzeug 17, das man in Verbindung mit der Anordnung 1 zu verwenden wünscht, in der Bohrung 15 einer Spannhülse 13 angeordnet, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Als nächstes wird der Verschlußring 23 der Anordnung 1 relativ zum Werkzeughalter 3 so verdreht, daß die geneigten Rollen 29 bewirken, daß der Verschlußring 23 vom tiefsten Abschnitt des unteren Endes 9 des Werkzeughaltergehäuses 5 weg aufgeschraubt wird. Wird der Verschlußring 23 auf diese Weise vom unteren Ende 9 des Werkzeughaltergehäuses 5 weg zurückgezogen, so wird das untere Ende 9 von den radial wirkenden Druckkräften entlastet, die der Verschlußring 23 normalerweise auf das Gehäuse 5 aufbringt, wodurch sich die Wände der zylindrischen Bohrung 12 radial nach außen ausdehnen können. Die Spannhülse 13 wird dann in die ausgedehnte Bohrung 12 eingesetzt, und der Verschlußring 23 wird so gedreht, daß er in die in Fig. 1 dargestellte Stellung zurückkehrt, wodurch wiederum die Wände der zylindrischen Bohrung radial in einen festen Reibschluß um die Außenfläche der Spannhülse 13 zusammengezogen werden.
Kurz bevor der Verschlußring 23 nach oben in die in Fig. 1 gezeigte Stellung geschraubt wird, werden die Einstellschrauben 50 jedes Auswuchtringes 35a, b so weit gelöst, daß jeder der Ringe 35a, b von Hand frei um die Lagerfläche 37 gedreht werden kann, jedoch nicht so weit, daß die kegeligen Köpfe 56 dieser Schrauben 50 völlig außer Eingriff mit ihrer entsprechenden V- Nut 38a, b gelangen können, wodurch die Ringe 35a, b wiederum möglicherweise vom Verschlußring 23 abfallen könnten. Nachdem der Verschlußring 23 in die in Fig. 1 dargestellte oberste Stellung geschraubt worden ist, werden die Auswuchtringe 35a, b manuell so verdreht, daß die drei bei jedem Ring vorhandenen massereduzierenden Bohrungen 46a, b, c einander 180º gegenüberliegen. Dann werden die jeweiligen Einstellschrauben 50 einwärts gedreht, um die Auswuchtringe 35a, b in dieser Position zu sichern.
Nachdem der Verschlußring 23 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung geschraubt worden ist, bewirken die von den zylindrischen Wänden des unteren Endes 9 des Werkzeughaltergehäuses 5 auf die Wände des Verschlußringes 23 aufgebrachten Reaktionskräfte eine geringfügige radiale Ausdehnung des Verschlußringes, was wiederum bewirkt, daß sich der Außendurchmesser der Lagerfläche 37 leicht vergrößert. Da sich jedoch die Einstellschrauben 50 jedes der Auswuchtringe 35a, b zu diesem Zeitpunkt in einem gelockerten Zustand befinden und da die Lagerfläche 37 und die ringförmigen Innenwände 42 dieser Ringe 35a, b wie oben beschrieben geringfügig kegelstumpfförmig verjüngt sind, gleiten die Ringe 35a, b als Reaktion auf diese radiale Ausdehnung einfach eine kurze Strecke nach oben in Richtung des kegeligen oberen Endes 50 des Werkzeughalters 3. Diese radiale Ausdehnung der Lagerfläche 37 kann zwar dazu führen, daß die Spitze 58 des kegeligen Kopfes 56 jeder Einstellschraube 50 nicht mehr völlig mit dem Fußpunkt 60 ihrer entsprechenden V-Nut 38a, b fluchtend ist; aufgrund der im wesentlichen komplementären, 90º betragenden Verjüngung der Wände der V-Nuten und der kegeligen Köpfe 56 können die Köpfe 56 der Einstellschrauben 50 jedoch sicher an der rechten Wand ihrer entsprechenden V-Nuten 38a, b angreifen, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Durch diesen Eingriff werden die Auswuchtringe 35a, b trotz eines derartigen möglichen geringen Versatzes zwischen den Spitzen 58 der Einstellschrauben 50 und den Fußpunkten 60 der V-Nuten 38a, b sicher in einer gewünschten Winkelposition bezüglich der Drehachse 11 festgelegt.
Im nächsten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann die Unwucht des Systems der sich drehenden Massen, das durch die Kombination aus Werkzeughalter 3, Spannhülse 13, Drehwerkzeug 17, Verschlußring 23 und Auswuchtmechanismus 33 (wenn dieser auf eine neutrale Stellung eingestellt ist) gebildet ist, bestimmt. Dies kann mittels eines im Handel erhältlichen Apparates erfolgen. Derartige Apparate bestimmen nicht nur die Größe der exzentrischen Belastung, die die Ursache für die Unwucht ist, sondern auch die Winkelposition der exzentrischen Unwuchtlast. Im nächsten Schritt des Verfahrens werden die Einstellschrauben 50 der Auswuchtringe 35a, b gelockert, und dann werden die Auswuchtringe unabhängig voneinander manuell in eine Winkelposition gedreht, in der auf die Drehwerkzeuganordnung 1 eine exzentrische Last aufgebracht wird, die gleich groß wie die exzentrische Last, die in der Anordnung 1 den Unwuchtzustand hervorruft, hinsichtlich der Winkelposition dieser jedoch entgegengesetzt ist, wodurch der Unwuchtzustand wirksam ausgeglichen und die Anordnung 1 ausgewuchtet wird. Wie ebenfalls in Fig. 7 gezeigt ist, werden die Einstellschrauben 50 dann hineingeschraubt, um die Auswuchtringe 35a, b in den Winkelpositionen zu sichern, in denen, wie gewünscht, die winkelmäßige Unwucht in der Anordnung 1 ausgeglichen wird.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf eine herkömmliche Drehwerkzeuganordnung des Typs mit einem herkömmlichen Verschlußring 23 angewendet wird, so umfaßt es ferner die folgenden Schritte: Eine ringförmige Ausnehmung 40 wird um das obere Ende des Verschlußringes 23 geschnitten, um die Umfangswand dieser ringförmigen Ausnehmung 40 wird durch maschinelle Bearbeitung eine geringfügig kegelstumpfförmig ausgerichtete Lagerfläche 37 mit axial im Abstand angeordneten V-Nuten 38a, b, wie oben beschrieben, hergestellt, und dann werden Auswuchtringe 35a, b über der Lagerfläche 37 angebracht, bevor in das Gehäuse 5 des Werkzeughalters 3 ein Drehwerkzeug 17 eingesetzt wird.

Claims

1. Drehwerkzeuganordnung (1), die folgendes aufweist:

einen Drehwerkzeughalter (3) mit einer Drehachse (11);

eine Einrichtung zum Halten eines Schneidwerkzeugs (17) in dem Halter (3), die die Drehachse (11) des Halters (3) umschreibt und lösbar damit verbindbar ist;

zwei axial im Abstand angeordnete Auswuchtringe (35a, 35b) zum Auswuchten der gesamten Drehwerkzeuganordnung (1), und

eine Einrichtung zum Sichern der Auswuchtringe (35a, 35b) an einer gewünschten Winkelposition bezüglich der Drehachse (11) des Werkzeughalters,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Halten des Schneidwerkzeugs (17) einen Verschlußring (23) umfaßt, der die Drehachse (11) des Halters umschreibt und daß

die Auswuchtringe (35a, 35b) um einen Abschnitt der Außenfläche des Verschlußringes (23) derart drehbar gelagert sind, daß sie winkelmäßig um die Drehachse (11) des Werkzeughalters (3) positioniert werden können.

2. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Drehwerkzeughalter (3) an einem Ende (9) eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes des Schneidwerkzeugs (17) umfaßt und der Verschlußring das Ende der Ausnehmung bezüglich der Drehachse (11) zusammendrücken kann und damit die Ausnehmung zusammenzieht und das Ende des dort aufgenommenen Schneidwerkzeugs (17) hält.

3. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auswuchtring (35a, 35b) unabhängig vom anderen drehbar ist.

4. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung auch eine Spannhülse (13) umfaßt, die in der Ausnehmung des Drehwerkzeughalters (3) aufgenommen werden kann.

5. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (37) der Außenfläche des Verschlußrings (23) kegelstumpfförmig ist und die Auswuchtringe (35a, 35b) längs der Verjüngung der kegelstumpfförmigen Fläche (37) derart gleitend bewegbar sind, daß die Auswuchtringe (35a, 35b) unabhängig von jeder radialen Ausdehnung der Fläche (37) winkelmäßig um die Drehachse (11) positionierbar bleiben.

6. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Sichern der Auswuchtringe (35a, 35b) zwei in der kegelstumpfförmigen Fläche (37) axial im Abstand angeordnete Nuten (38a, 38b) sowie eine Einstellschraube (50) umfaßt, die über ein Gewinde mit jedem Ring (35a, 35b) in Eingriff steht und ein Ende aufweist, das in eine der Nuten (38a, 38b) ausgefahren und damit in Eingriff gebracht werden kann.

7. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Ring (35a, 35b) mittels des Endes der Einstellschraube (50) drehbar um den Verschlußring (23) angebracht ist und der Ring (35a, 35b) in der gewünschten Winkelposition gesichert ist.

8. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (38a, 38b) V-Nuten sind und das Ende jeder Einstellschraube (50) kegelförmig ist, um die gleitende, axiale Bewegung der Ringe (35a, 35b) in Reaktion auf eine radiale Ausdehnung der Fläche (37) aufzunehmen.

9. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjüngungswinkel der V-Nuten (38a, 38b) wenigstens 40º bezüglich einer Ebene senkrecht zur Drehachse (11) des Werkzeughalters (3) beträgt und der Verjüngungswinkel des kegelförmigen Endes jeder Einstellschraube (50) im wesentlichen der gleiche wie bei der Verjüngung der entsprechenden V-Nut (38a, 38b) ist.

10. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring (35a, 35b) eine Gewindebohrung (48) umfaßt, die bezüglich der Drehachse (11) des Werkzeughalters (3) radial ausgerichtet ist, und jede Einstellschraube (50) einen Gewindeschaft (52) aufweist, der in einer der Bohrungen aufgenommen werden kann.

11. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeschaft (52) jeder Einstellschraube (50) derart zusammendrückbar ist, daß die Schrauben (50) trotz einer Zentrifugalbelastung der Ringe (35a, 35b) weiter die jeweiligen Ringe (35a, 35b) in einer ausgewählten Winkelposition in ihren jeweiligen V-Nuten (38a, 38b) sichern.

12. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjüngungswinkel (T&sub1;) des kegelstumpfförmigen Abschnitts (37) der Außenfläche des Verschlußringes (23) zwischen 2 und 7º bezüglich der Drehachse (11) des Werkzeughalters (3) beträgt.

13. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auswuchtring (35a, 35b) eine ringförmige Innenfläche aufweist, die im gleichen Winkel (T&sub2;) wie der Abschnitt (37) der Außenfläche des Verschlußringes (23) kegelstumpfförmig verjüngt ist, um eine gleitende Bewegung auf ihm zu ermöglichen.

14. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußring (23) die Größe der Ausnehmung durch Druck derart verringert, daß die die Ausnehmung bildenden Wände das Schneidwerkzeug (17) kraftschlüssig in der Ausnehmung sichern.

15. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (37) der Außenfläche des Verschlußringes (23) kegelstumpfförmig ist und die Auswuchtringe (35a, 35b) längs der Verjüngung der kegelstumpfförmigen Fläche (37) derart gleitend bewegbar sind, daß die Auswuchtringe (35a, 35b) unabhängig von jeder radialen Ausdehnung der Fläche (37) drehbar bleiben, die aufgrund der Drucklast auftritt, die der Verschlußring (23) auf den Drehwerkzeughalter (3) aufbringt.

16. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 12 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß n die jedem Ring (35a, 35b) zugeordnete Einstellschraube (50) die Ringe (35a, 35b) an der Fläche (37) drehbar sichern, wenn sich die Einstellschrauben (50) in einer ersten Position befinden, und die Ringe (35a, 35b) in einer gewünschten Winkelposition sichern, wenn sich die Einstellschrauben (50) in einer zweiten Position befinden.

17. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Werkzeughalter (3) von dem Typ mit einem kegelförmigen Ende (7) ist, das innerhalb der Wände einer kegelförmigen Ausnehmung eines Antriebswerkzeugs aufgenommen und gesichert werden kann.

18. Drehwerkzeuganordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (3) ein rohrförmiges Ende mit einer ringförmigen Außenwand, die den Verschlußring (23) aufnimmt, und einer ringförmigen Innenwand umfaßt, die die Werkzeugaufnahmeausnehmung bildet, und der Verschlußring (23) die ringförmige Außenwand radial zusammendrückt, um die durch die ringförmige Innenwand gebildete Ausnehmung radial zu verkleinern.

19. Drehwerkzeuganordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Auswuchtring (35a, 35b) eine Exzentermasse bezüglich der Drehachse (11) des Werkzeughalters (3) vorsieht.

20. Verfahren zum Auswuchten einer Werkzeuganordnung des Typs, der einen Drehwerkzeughalter (3) mit einer Drehachse (11) sowie eine Einrichtung umfaßt, die an dem Werkzeughalter befestigt werden kann, um ein Schneidwerkzeug (17) in dem Halter (3) zu halten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(a) zwei Auswuchtringe (35a, 35b) werden um die Drehachse (11) des Halters (3) drehbar angebracht;

(b) ein Schneidwerkzeug wird in dem Drehwerkzeughalter installiert;

(c) in der Kombination der Werkzeughalteranordnung wird das Ausmaß der Unwucht nach der Installation des Schneidwerkzeugs festgestellt;

(d) die Auswuchtringe werden drehbar positioniert, bis die Unwucht in der Werkzeughalteranordnung (1) ausgeglichen ist, und

(e) die Auswuchtringe (35a, 35b) werden in der Ausgleichsposition gesichert;

dadurch gekennzeichnet, daß

(f) als die Einrichtung, die an dem Werkzeughalter (3) befestigt werden kann, ein Verschlußring (23) vorgesehen wird, und

die Ringe (35a, 35b) in Schritt (a) um eine Außenfläche des Verschlußringes (23) angebracht werden.