Einrichtung zum Werkzeug- oder Werkstückeinspannen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Werkzeug- oder Werkstückeinspannen in spanab hebenden Werkzeugmaschinen, mit einer Isolations schicht, die den. Stromdurchgang durch das System Werkzeugmaschine - Werkzeug - Werkstück - Werk zeugmaschine verhindert.
Es ist bekannt, dass die beim Spanabheben in der Zone, in der das Werkzeug den Span und das Werk stück berührt, entstehende thermoelektromotorische Kraft die Werkzeugstandzeit negativ beeinflusst.
Es wurde festgestellt, dass .durch Unterbrechen des Stromkreises der resultierenden thermoelektromotori- schen Kraft, das durch Werkzeug- oder Werkstückiso lierung erfolgt, die Werkzeugstandzeit erhöht werden kann.
Zur Unterbrechung des Stromkreises der thermo- elektromotorischen Kraft werden z. B. in einer Drehma schine, in die zum Werkzeugeinspannen bestimmte Einrichtung Hartgewebeeinlagen eingebracht, zwischen denen das Schneidwerkzeug eingespannt wird. Bei Ver wendung einer solchen Einrichtung wird .der positive Effekt, .der durch Unterbrechung des Stromkreises der thermoelektromotorischen Kraft erzielt wird, infolge der Starrheitsreduktion des Systems Werkzeugmaschine - Werkzeug - Werkstück, die durch die Isoliereinlagen hervorgerufen wird, erheblich vermindert. Die Verwen dung von solchen Einlagen erschwert bedeutend die Bedienung von Werkzeugmaschinen, da viel Zeit und Arbeit für ihren Einbau beim Werkzeugeinspannen er forderlich sind.
Die Verwendung solcher Einlagen ist auch darum ökonomisch unvorteilhaft, da sie nur eine geringe Lebensdauer besitzen.
Zum Unterbrechen des Stromkreises der thermo- elektromotorischen Kraft beim Einsatz, z. B. eines Werkzeugs mit Kegelschaft, werden Einrichtungen zum Werkzeugeinspannen in Form von Kunststoff-Redu zierhülsen verwendet oder Kunststoff-Kegelschäfte für Werkzeuge hergestellt. In beiden Fällen wird .der posi tive Effekt, der durch Unterbrechen des Stromkreises der thermoelektromotorischen Kraft erzielt wird, in- folge der Starrheitsreduktion des Systems Werkzeug maschine - Werkzeug - Werkstück besonders bei Be arbeitung von schwer bearbeitbaren Werkstoffen voll kommen aufgehoben.
Ausserdem besitzen sowohl Kunststoffhülsen als auch Kunststoffschäfte für Werk zeuge geringe Festigkeit und kurze Lebensdauer.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti gung der obengenannten Nachteile.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, eine solche Einrichtung zum Werkzeug- oder Werkstückein spannen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen zu schaffen, die zuverlässige Unterbrechung des Strom kreises der beim Spanabheben entstehenden resultie renden thermoelektromotorischen Kraft unter Erhal tung hoher Starrheit des Systems Werkzeugmaschine Werkzeuge - Werkstück - Werkzeugmaschine gewähr leisten würde, handlich im Betrieb und billig zu ferti gen wäre, sowie eine grosse Lebensdauer besässe.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Werkzeug- oder Werkstückeinspannen in spanabhebenden Werk zeugmaschinen, mit einer Isolationsschicht, die den Stromdurchgang durch das System Werkzeugmaschine - Werkzeug - Werkstück - Werkzeugmaschine verhin dert, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bauteil der Einrichtung zum Werkzeugeinspannen oder zum Werkstückeinspannen mehrteilig ist und dass die zwischen mindestens zwei Teilen dieses mehrteiligen Bauteils befindliche Isolationsschicht diese Teile mitein ander verbindet.
Auf diese Weise gewährleistet die erfindungsge- mässe Einrichtung zum Werkzeug- oder Werkstückein- spannen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen eine Erhöhung der Werkzeugstandzeit unter Erhaltung hohe Starrheit des Systems Werkzeugmaschine - Werkzeug - Werkstück; ausserdem ist sie handlich im Betrieb, billig zu fertigen und besitzt eine grosse Lebensdauer.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh rungsbeispielen erläutert; es zeigt Fig. 1 die Einrichtung zum Schneidstahleinspannen in einer Drehmaschine, Fig. 2 die Gesamtansicht einer Drehmaschine (Vor deransicht), Fig. 3 die Einrichtung zum Einspannen eines Werkzeuges mit Kegelschaft, Fig. 4 die Einrichtung zum Werkzeugeinspannen in einer Bohrmaschine, Fig. 5 die Einrichtung zum Fräsereinspannen in einer Waagerechtfräsmaschine, Fig. 6 die Spindel der Einrichtung zum Werkstück einspannen in einer Drehmaschine, Fig. 7 die Pinole der Einrichtung zum Werkstück einspannen in einer Drehmaschine und Fig. 8 die Einrichtung zum Werkstückeinspannen in einer Senkrechträummaschine.
Die Einrichtung zum Einspannen des Werkzeuges, nämlich des Schneidstahls, in einer Drehmaschine stellt einen Stahlhalter dar, dessen Gehäuse 1 (Fig. 1) mehr- feilig ist. Aus diesem Grunde sind im Zentralteil des Gehäuses 1 oben und unten zwei kegelige Bohrungen vorgesehen. In diese Bohrungen sind die Hülsen 2 und 3 eingeklebt, deren Aussenflächen ebenfalls konisch mit Kegelwinkeln, die dem Kegelwinkel der oberen bzw. der unteren kegeligen Bohrung im Gehäuse 1 gleich sind, ausgeführt wurden. In Gehäuse 1 sind Aussparungen zum Einsetzen der Schneidstähle 4 und Gewindebohrung, in die Schrauben 5 zum Werkzeug einspannen eingedreht werden, vorgesehen. An das Gehäuse 1 ist unten die Auflageplatte 6 angeklebt.
In dieser Platte sind Bohrungen vorgesehen, in welche ein Fixierungsstift zum Festhalten der Schneidstähle in der Arbeitsstellung im Oberteil 7 des Supports 8 eingeführt wird (Fig. 2).
Die Klebstoffschicht a , durch die das Gehäuse 1 mit Hülsen 2 und 3 sowie der Auflageplatte 6 verklebt ist, dient als Isolationsschicht, die den Stromdurchgang durch das System Werkzeugmaschine - Werzeug Werkstück - Werkzeugmaschine verhindert. Auf diese Weise ist das Gehäuse 1 der Einrichtung zusammen mit dem in ihm eingespannten Werkzeug 4 von der Werkzeugmaschine elektrisch isoliert, obgleich die Hül sen 2 und 3 sowie die Auflageplatte 6 im elektrischen Kontakt mit den Teilen des Supports 8 der Werkzeug maschine stehen.
In den Zeichnungen ist die Klebstoffschicht a durch eine dicke Linie angegeben.
Der zum Verkleben von Teilen des zusammenge setzten Bauteils der Einrichtung verwendete Klebstoff soll gute dielektrische Eigenschaften haben, wodurch eine zuverlässige elektrische Isolation zwischen dem Gehäuse 1. und en Hülsen 2 und 3 sowie der Auflage platte 6 gewährleistet wird. Der Klebstoff soll nach Möglichkeit hart sein, wodurch hohe Starrheit der Ein richtung sichergestellt wird. Zugleich darf er nicht spröde sein, damit die Einrichtung hohe Rüttelfestig keit behält. Ausserdem soll der Klebstoff hohe Feuch- tigkeits-, Laugen- und Ölbeständigkeit sowie grosse Lebensdauer haben.
Beim Festlegen der .optimalen Dicke der Klebstoff schicht a muss berücksichtigt werden, dass bei Schichtdickenvergrösserung der Widerstand während des Stromdurchgangs zwischen den verklebten Teilen des zusammengesetzten Bauteiles der Einrichtung wächst, bei Schichtdickenverminderung aber die Starr heit der Einrichtung erhöht wird.
Die Praxis des Verklebens zusammengesetzter Bau- teile von Einrichtungen zum Werkzeug- oder Werk stückeinspannen in spanabhebenden Werkzeugmaschi nen hat gezeigt, dass beim Verwenden zu diesem Zweck von nitrylkautschukhaltigen Elastomeren sowie von Phenolkautschuk- oder Phenolpolyvinylacetal- Klebstoffen die optimale Dicke der Klebstoffschicht a zwischen 0,02 und 0,08 mm schwankt.
Die Einrichtung zum Werkzeugeinspannen mit Kegelschaft stellt eine Reduzierhülse herkömmlichen Typs mit Morsekegeln dar, die aus zwei Teilen zusam mengesetzt ist, nämlich dem Gehäuse 9 und: dem Ein satz 10 (Fig. 3). Die Aussenfläche des Gehäuses 9 und die Innenfläche des Einsatzes 10 besitzen Form und Abmessungen genormter Reduzierhülsen mit Morseke geln der entsprechenden Nummer. Die Innenfläche des Gehäuses 9 ist konisch. An Aussenteil des Einsatzes 10 sind zwei konische Bunde mit derselben Kegelnei gung wie die der Innenfläche des Gehäuses 9 vorgese hen. Die Oberflächen dieser Bunde des Einsatzes 10 sind mit der Innenfläche .des Gehäuses 9 verklebt.
Im Einsatz 10 ist zwischen den verklebten Bunden eine Bohrung b zur Erleichterung des Austritts von Lösungsmitteldämpfen aus der erhärtenden Klebfuge vorgesehen. Die Klebstoffschicht a , durch die die Teile der beschriebenen Einrichtung verklebt werden, dient als Isolationsschicht. Auf diese Weise ist der Ein satz 10 zusammen mit dem in ihm eingespannten Werkzeug (in Fig. 3 nicht gezeigt) von der Werkzeug maschine, in der das Gehäuse 9 der Einrichtung befe stigt wird, elektrisch isoliert.
Diese Einrichtung kann zum Einspannen verschie denartiger Werkzeuge mit Kegelschaft in Werkzeugma schinen unterschiedlicher Typen verwendet werden.
Die Einrichtung zum Werkzeugeinspannen in einer Bohrmaschine stellt die Spindel 11 der Bohrmaschine mit dem in sie eingeklebten Einsatz 12 (Fig. 4) dar.
Die Innenfläche des Einsatzes 12 besitzt erforderli che genormte Form und Abmessungen.
Die zu verklebende Fläche in der Spindel 11 ist kegelig. Die zu verklebende Fläche des Einsatzes 12 besteht aus drei kegeligen Bunden mit derselben Kegel neigung wie die zu verklebende Fläche in der Spindel 11. Zwischen den zu verklebenden Flächen sind im Einsatz 12 Bohrungen b zur Erleichterung des Aus tritts von Lösungsmitteldämpfen aus der erhärtenden Klebfuge vorgesehen.
Da die Klebstoffschicht a auch in der gegebenen Einrichtung als Isolationsschicht dient, ist der Einsatz 12 mit dem in ihm eingespannten Werkzeug von der Werkzeugmaschine elektrisch isoliert.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist ein wirksa mes und dazu das wirtschaftlichste Mittel zur Unter brechung des Stromkreises der thermoelektromotori- schen Kraft in einer Bohrmaschine.
Die Einrichtung zum Einspannen eines Fräsers mit Bohrung in einer Waagerechtfräsmaschine enthält eine mehrfeilige Reduzierhülse, welche aus dem Gehäuse 13 und dem Einsatz 14 zusammengeklebt ist, eine Aufla gehülse, die aus dem Aussenring 15 und den Naben 16 und 17 zusammengeklebt ist, und eine aus den Ringen 18 und 19 zusammengeklebte Scheibe (Fig. 5).
Die Aussenfläche des Gehäuses 13 besitzt ge normte Form und Abmessungen, die der Form und den Abmessungen des Kegelsitzes in der Spindel 20 der Fräsmaschine entsprechen. Die Innenfläche des Einsat zes 14 besitzt genormte Form und Abmessungen, die der Form und den Abmessungen des Endes des Dornes 21 entsprechen, der im Einsatz 14 mit Hilfe der Spannschraube 22 und Mutter 23 befestigt wird. Die zu verklebenden Flächen des Gehäuses 13 und des Einsatzes 14 sind ähnlich den zu verklebenden Flächen der Spindel 11 (Fig. 4) der Bohrmaschine und des Ein satzes ausgeführt.
Die Abmessungen der Aussenfläche des Aussen rings 15 der Auflagehülse entsprechen den Abmessun gen der Einlage 24 der Stützlasche 25. Im Aussenring 15 sind auf beiden Seiten gleiche kegelige Bohrungen vorgesehen. In diese Bohrungen sind die Naben 16 und 17 eingeklebt, deren Aussenflächen Kegelwinkel besitzen, die den Kegelwinkeln der Bohrungen im Aus senring 15 gleich sind. Die Abmessungen der Bohrun gen in den Naben entsprechen den Abmessungen des Dornes 21.
Die zu verklebenden Flächen der Ringe 18 und 19 sind kegelig und besitzen den gleichen Kegelwinkel. Aussendurchmesser und Form des Ringes 18 werden entsprechend den Abmessungen und der Form des Endes der Spindel 20, und der Durchmesser der Boh rurig im Ring 19 entsprechend dem Durchmesser der Spannschraube 22 gewählt.
Die Klebstoffschicht a dient in allen drei Teilen der Einrichtung als Isolationsschicht. Daher ist der Dorn 21 zusammen mit dem darauf gespannten Fräser 26 von der Werkzeugmaschine elektrisch isoliert.
Die Isolationsschicht, die den Stromdurchgang durch das System Werkzeugmaschine - Werkzeug Werkstück - Werkzeugmaschine verhindert, kann auch in der zum Werkstückeinspannen in der Werkzeugma schine bestimmten Einrichtung untergebracht werden..
Die Einrichtung zum Werkstückeinspannen in einer Drehmaschine enthält die Spindel 27 mit den beider seits in sie eingeklebten Einsätzen 28 und 29 und die Pinole 30 mit dem in sie eingeklebten Einsatz 31 (Fig. 6 und 7).
Das vordere Ende des Einsatzes 28 besitzt ge normte Konfiguration und Abmessungen, so dass her kömmliche Vorrichtungen zum Werkstückeinspannen in der Werkzeugmaschine wie Drehfutter, Mitnehmer scheibe, Reitnagel befestigt werden können. Die zylin drischen Innenbohrungen in den Einsätzen 28 und 29 der Spindel 27 besitzen genormte Abmessungen. Die Innenbohrung im Einsatz 31 der Pinole 30 besitzt gleichfalls genormte Konfiguration und Abmessungen.
Alle zu verklebenden Flächen in der Spindel 27, in der Pinole 30 und an den Einsätzen 28, 29 und 31 sind ähnlich. den .zu verklebenden Flächen der Einrich tung zum Werkzeugeinspannen in der in Fig. 4 darge stellten Bohrmaschine ausgeführt. Die Klebstoffschicht a , die die Einzelteile der Einrichtungsbauteile mitein- ander verklebt, dient auch hier als Isolationsschicht. Auf diese Weise ist das in der Drehmaschine im Dreh futter oder zwischen den Reitnägeln eingespannte Werkstück von der Werkzeugmaschine elektrisch iso liert. Der Einsatz 29 erfüllt seine Aufgabe als Einrich tung zur Unterbrechung des Stromkreises der thermo- elektromotorischen Kraft, die beim Spanabheben ent steht, nur bei der Bearbeitung von Stabmaterial, das durch die Spindel 27 geführt wird.
Die Einrichtung zum Werkstückeinspannen in einer Senkrechträummaschine hat die Form eines kugelför migen Anschlags, in dem an die Auflagehülse 32 die Profilscheibe 33 angeklebt ist (Fig. 8).
Das Werkstück 34 wird an die Auflagefläche 33 durch die von der Räumnadel 35 erzeugten Kraft an gedrückt, wobei sich .die Räumnadel in der durch den Zeiger c angegebenen Richtung bewegt.
Dank den Isolationseigenschaften der Klebstoff schicht a ist die Scheibe 33 zusammen mit dem auf ihr liegenden Werkstück 34, durch das die Räumnadel gezogen wird, von der Hülse 32 und somit auch von der Werkzeugmaschine elektrisch isoliert.
Änlicherweise können Werkzeuge oder Werkstücke einer beliebigen spanabhebenden Werkzeugmaschine bei verschiedenen Arten spanabhebender Bearbeitung mit stromleitenden Werkzeugen isoliert werden.
Die versuchsmässige Prüfung der erfindungsgemäs sen Einrichtungen zum Werkzeug- oder Werkstückein spannen in spanabhebenden Werkzeugmaschinen hat gezeigt, dass sowohl bei Verwendung von Hartmetall werkzeugen als auch von Werkzeugen aus verschiede nen Schnellstählen die Werkzeugstandzeit erhöht sowie die Oberflächengüte verbessert wird. Dabei wird die Werkzeugstandzeit um so mehr erhöht und die Ober flächengüte um so mehr verbessert, je schwerer die spannende Bearbeitung des gegebenen Materials ist.