Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs in einen WerkzeughalterDevice for clamping a rotary tool in a tool holder
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs, insbesondere eines Bohr- oder Fräswerkzeugs in einen Werkzeughalter, welcher einen Schaft des Rotationswerkzeugs im Presssitz in einer zur Rotationsachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Hülsenabschnitts hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts freigibt.The invention relates to a device for clamping a rotary tool, in particular a drilling or milling tool in a tool holder, which holds a shaft of the rotary tool in a press fit in a receptacle opening of a sleeve section that is central to the axis of rotation and releases it when the sleeve section is heated.
Aus WO 01 /89 758 A1 ist es bekannt, Rotationswerkzeuge, wie z.B. Bohrer oder Fräser, in einer zentrischen Aufnahmeöffnung eines Werkzeug- halters ausschließlich im Presssitz eines die Aufnahmeöffnung bildenden Hülsenabschnitts des Werkzeughalters zu halten. Der Hülsenabschnitt des Werkzeughalters kann mittels einer induktiven Heizeinrichtung, beispielsweise in Form einer den Hülsenabschnitt umschließenden, Wechselstrom gespeisten Induktionsspule soweit erwärmt werden, dass der Schaft des Rotationswerkzeugs in die dadurch sich erweiternde Aufnahmeöffnung eingesteckt oder aus dieser wieder entnommen werden kann. Der Außendurchmesser des Schafts ist etwas größer als der Nenn-Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung, so dass bei abgekühltem Hülsenabschnitt dieser den Schaft im Presssitz hält.From WO 01/89 758 A1 it is known to use rotary tools such as e.g. Drill or milling cutter to be held in a central receiving opening of a tool holder only in the press fit of a sleeve section of the tool holder forming the receiving opening. The sleeve section of the tool holder can be heated to such an extent by means of an inductive heating device, for example in the form of an induction coil that surrounds the sleeve section, that the shaft of the rotary tool can be inserted into or removed from the receiving opening that widens as a result. The outer diameter of the shaft is slightly larger than the nominal inner diameter of the receiving opening, so that when the sleeve section has cooled, it holds the shaft in a press fit.
Herkömmliche Werkzeughalter des vorstehenden Typs haben eine Normkupplung, beispielsweise eine Steilkegelkupplung oder eine HSK-Kupplung, mittels der der Werkzeughalter an die Spindel der Arbeitsmaschine gleichachsig zu deren Drehachse gekuppelt wird. Eine Bezugsanschlag- fläche oder eine Bezugsposition des Werkzeughalters erlaubt hierbei reproduzierbares Vermessen der axialen Position des Rotationswerkzeugs relativ zur Spindel bzw. zum Werkzeughalter mittels eines herkömmlichen,
den Abstand zwischen der Bezugsanschlagfläche bzw. Bezugsposition des Werkzeughalters und der Spitze des Rotationswerkzeugs vermessenden Längenmessvorrichtung und damit eine reproduzierbare axiale Positionierung des Rotationswerkzeugs relativ zur Spindel.Conventional tool holders of the above type have a standard coupling, for example a steep taper coupling or an HSK coupling, by means of which the tool holder is coupled to the spindle of the working machine coaxially with its axis of rotation. A reference stop surface or a reference position of the tool holder in this case allows the axial position of the rotary tool to be measured in a reproducible manner relative to the spindle or to the tool holder by means of a conventional, the distance between the reference stop surface or reference position of the tool holder and the tip of the rotary tool measuring length measuring device and thus a reproducible axial positioning of the rotary tool relative to the spindle.
Es ist ferner bekannt, in der Aufnahmeöffnung eines "Schrumpf-Werkzeughalters" des vorstehend erläuterten Typs eine axial justierbare Positionieranschlagfläche, beispielsweise in Form einer axial in die Aufnahmeöffnung ragenden, in den Werkzeughalter geschraubten Schraube anzuordnen, die die Eintauchtiefe des Werkzeugschafts beim Einschrumpfen justierbar begrenzt.It is also known to arrange an axially adjustable positioning stop surface, for example in the form of an axially projecting screw screwed into the tool holder in the receiving opening of a "shrink tool holder" of the type explained above, which adjustably limits the immersion depth of the tool shaft when shrinking.
Die Einstellung der Länge der aus dem Rotationswerkzeug und dem Werkzeughalter gebildeten Werkzeugeinheit auf den gewünschten Längenwert kann bei erwärmtem Hülsenabschnitt und damit axial beweglichem Rotationswerkzeug erfolgen. Dieses Vorgehen kann aber zu Einstellfehlern führen, da die axiale Wärmedehnung des Werkzeughalters kompensierend berücksichtigt werden muss. Einstellfehler dieser Art werden vermieden, wenn die Positionieranschlagfläche bei kaltem Werkzeughalter so einge- stellt wird, dass die Werkzeugeinheit nach dem Einschrumpfen des Rotationswerkzeugs die gewünschte Länge hat. Es hat sich aber gezeigt, dass Messverfahren, die es erlauben, die gewünschte Länge der Werkzeugeinheit bei noch kaltem Werkzeughalter voreinzustellen, vergleichsweise aufwendig zu handhaben sind und einen vergleichsweise hohen Aufwand an Messapparaturen bedingen.The length of the tool unit formed from the rotary tool and the tool holder can be adjusted to the desired length value when the sleeve section is heated and thus the axially movable rotary tool. However, this procedure can lead to setting errors, since the axial thermal expansion of the tool holder must be taken into account to compensate. Adjustment errors of this type are avoided if the positioning stop surface is adjusted with the tool holder cold so that the tool unit has the desired length after the rotary tool has been shrunk in. However, it has been shown that measuring methods which allow the desired length of the tool unit to be preset when the tool holder is still cold are comparatively complex to handle and involve a comparatively high outlay on measuring apparatus.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung anzugeben, die einfach zu bedienen ist und es mit einfachen Mitteln erlaubt, ein Rotationswerkzeug in einer gewünschten Position relativ zu einem Werkzeughalter in diesen einzuschrumpfen, ohne dass es zu Einstellfehlern aufgrund axialer Wärmedehnung des Werkzeughalters kommt.
Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs in einen Werkzeughalter, welcher einen Schaft des Rotationswerkzeugs im Presssitz in einer zur Rotationsachse zentrischen Aufnahmeöffnung eines Hülsenabschnitts hält und bei Erwärmung des Hülsenabschnitts freigibt, wobei der Werkzeughalter einen zur Rotationsachse gleichachsigen Kupplungsabschnitt mit einem axialen, bis in die Aufnahmeöffnung reichenden Durchgangskanal aufweist. Die Vorrichtung umfasst hierbei eine mit dem Kupplungsabschnitt des Werkzeughalters zur Rota- tionsachse zentrische und in einer vorbestimmten axialen Position zu kuppelnde Halteraufnahme, eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Hülsenabschnitts des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters, eine Werkzeugpositioniervorrichtung mit einer in Richtung der Rota- tionsachse bewegbaren und auf eine wählbare Position relativ zu derIt is an object of the invention to provide a device which is easy to use and which allows simple means to shrink a rotary tool into a desired position relative to a tool holder without this causing adjustment errors due to axial thermal expansion of the tool holder. In achieving this object, the invention is based on a device for clamping a rotary tool in a tool holder, which holds a shaft of the rotary tool in a press fit in a receiving opening of a sleeve section which is central to the axis of rotation and releases it when the sleeve section is heated, the tool holder releasing one which is coaxial with the axis of rotation Coupling section having an axial through channel extending into the receiving opening. The device in this case comprises a holder receptacle centered with the coupling section of the tool holder relative to the axis of rotation and to be coupled in a predetermined axial position, a heating device for heating the sleeve section of the tool holder coupled with the holder receptacle, a tool positioning device with a device which can be moved in the direction of the rotation axis to a selectable position relative to the
Halteraufnahme einstellbaren Werkzeug-Anschlagfläche für ein Stirnende des Rotationswerkzeugs und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugpositioniervorrichtung einen zentrischen, in die Durchgangsöffnung des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werk- zeughalters hineinreichenden, in Richtung der Rotationsachse beweglichen Anschlagdorn aufweist, der an seinem in dem Werkzeughalter gelegenen Ende die Werkzeug-Anschlagfläche für das Stirnende des Schafts des Rotationswerkzeugs bildet und dass dem Anschlagdorn Maßstabmittel zugeordnet sind, mittels welcher die Werkzeug-Anschlagfläche des Anschlagdorns auf einen vorgegebenen axialen Abstand von einer axialen Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters einstellbar ist.Tool holder surface adjustable for a front end of the rotary tool and is characterized in that the tool positioning device has a central stop pin, which extends into the through opening of the tool holder coupled to the holder holder and is movable in the direction of the axis of rotation, at its end located in the tool holder forms the tool stop surface for the front end of the shaft of the rotary tool and that the stop mandrel is assigned scale means by means of which the tool stop surface of the stop mandrel can be set to a predetermined axial distance from an axial reference position of the tool holder coupled to the holder receptacle.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters von dem für denThe invention is based on the consideration that the reference position of the tool holder coupled to the holder holder is different from that for the
Schrumpfvorgang zu erwärmenden Hülsenabschnitt thermisch hinreichend isoliert ist und sich damit in ihrer Axialposition relativ zur Halteraufnahme
nicht verändert. Da der Anschlagdorn relativ zur Halteraufnahme fixiert ist, lässt sich die Werkzeuganschlagfläche unabhängig von der Wärmedehnung des Hülsenabschnitts positionieren, so dass Wärmedehnungsfehler vermieden werden. Da die axiale Länge des Rotationswerkzeugs in aller Regel bekannt ist oder problemlos gemessen werden kann, lässt sich eine gewünschte Gesamtlänge der aus dem Werkzeughalter und dem darin eingeschrumpften Rotationswerkzeug bestehenden Werkzeugeinheit mit hinreichender Genauigkeit voreinstellen, wenn der Anschlagdorn so eingestellt wird, dass seine Werkzeuganschlagfläche um die Differenz der beiden genannten Längen über die Bezugsposition des Werkzeughalters vorsteht. Da die Maßstabmittel dem Anschlagdorn unmittelbar zugeordnet sind, lässt sich die für die gewünschte Gesamtlänge der Werkzeugeinheit erforderliche Position des Anschlagdoms direkt anhand dieser Maßstabmittel einstellen bevor mit der Erwärmung des Hülsenabschnitts und dem Einschrumpfvor- gang begonnen wird. Dies erleichtert die Handhabung, insbesondere da die Länge des Rotationswerkzeugs in einem gesonderten Messschritt ermittelt werden kann und das Rotationswerkzeug bei der Positionierung des Anschlagdoms körperlich nicht benötigt wird.Shrinking process to be heated sleeve section is sufficiently thermally insulated and thus in its axial position relative to the holder receptacle not changed. Since the stop mandrel is fixed relative to the holder holder, the tool stop surface can be positioned independently of the thermal expansion of the sleeve section, so that thermal expansion errors are avoided. Since the axial length of the rotary tool is generally known or can be measured without any problems, a desired total length of the tool unit consisting of the tool holder and the rotary tool shrunk therein can be preset with sufficient accuracy if the stop mandrel is adjusted so that its tool stop surface is around the Difference of the two lengths above the reference position of the tool holder protrudes. Since the scale means are directly assigned to the stop mandrel, the position of the stop dome required for the desired total length of the tool unit can be set directly using these scale means before the heating of the sleeve section and the shrinking process is started. This simplifies handling, in particular since the length of the rotary tool can be determined in a separate measuring step and the rotary tool is not physically required when positioning the dome.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anschlagdorn an einer Führung relativ zu der Halteraufnahme verschiebbar geführt ist und die Maßstabmittel eine Maßstabskala zum Abmessen der Verschiebungsstrecke des Anschlagdoms umfassen. Die Position des Anschlagdoms relativ zur Halteraufnahme und damit auch relativ zur Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters lässt sich auf diese Weise einfach messen oder/und einstellen. Die Maßstabskala kann Bestandteil einer mechanischen Wegmessanordnung wie zum Beispiel einer herkömmlichen Mikrometermessschraube sein, an deren Skala sowohl die Position als auch die Verschiebestrecke des mit der Mikrometermess- schraube verbundenen Anschlagdoms exakt abgelesen und eingestellt werden kann. In einer Variante kann vorgesehen sein, dass die Maßstab-
skala Bestandteil einer elektrischen Wegmessanordnung ist, so dass die Position oder/und die Verschiebestrecke auf einem Display der Wegmessanordnung angezeigt werden kann.In a preferred embodiment it is provided that the stop mandrel is displaceably guided on a guide relative to the holder receptacle and the scale means comprise a scale scale for measuring the displacement distance of the stop dome. The position of the stop dome relative to the holder receptacle and thus also relative to the reference position of the tool holder coupled to the holder receptacle can be easily measured and / or adjusted in this way. The scale scale can be part of a mechanical position measuring arrangement, such as a conventional micrometer screw, on the scale of which both the position and the displacement distance of the stop dome connected to the micrometer screw can be read and adjusted exactly. In a variant it can be provided that the scale Scale is part of an electrical displacement measuring arrangement, so that the position and / or the displacement distance can be shown on a display of the displacement measuring arrangement.
Der Anschlagdorn kann von Hand gegebenenfalls über ein Getriebe verschoben werden. Insbesondere bei Verwendung einer elektrischen Wegmessanordnung umfasst die Werkzeugpositioniervorrichtung jedoch bevorzugt einen elektrischen, auf die Wegmessanordnung ansprechenden Positionierantrieb für den Anschlagdorn.The stop mandrel can be moved by hand if necessary via a gear. Particularly when using an electrical displacement measuring arrangement, however, the tool positioning device preferably comprises an electrical positioning drive for the stop mandrel which responds to the displacement measuring arrangement.
Die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen nutzen eine optisch, elektrisch oder magnetisch lesbare Maßstabskala für die Positionsbestimmung des Anschlagdoms. Auf eine solche Skala kann verzichtet werden, wenn die WerkzeugpositioniervorrichtungeinenSchrittmotor-Positionierantriebfürdie Verschiebebewegung des Anschlagdoms nutzt, wobei dann die Maßstabmittel zum Abmessen der Verschiebestrecke des Anschlagdoms einen die Schritte des Schrittmotor-Positionierantriebs zählenden Zähler aufweisen. Hierbei wird ausgenutzt, dass elektrische, durch Impulse fortschaltbare Schrittmotoren in einer Folge von Drehschritten konstanter Winkelbreite rotieren, so dass die Zahl der den Schrittmotor fortschaltenden Impulse zugleich ein Maß für den von dem Schrittmotor zurückgelegten Drehweg ist.The embodiments explained above use an optically, electrically or magnetically readable scale scale for determining the position of the dome. Such a scale can be dispensed with if the tool positioning device uses a stepper motor positioning drive for the displacement movement of the stop dome, in which case the scale means for measuring the displacement distance of the stop dome have a counter which counts the steps of the stepper motor positioning drive. This makes use of the fact that electrical stepper motors which can be switched by pulses rotate in a sequence of rotary steps of constant angular width, so that the number of pulses which switch the stepper motor is at the same time a measure of the rotary path covered by the stepper motor.
Um die Positionseinstellung des Anschlagdoms zu erleichtern ist zweck- mäßigerweise vorgesehen, dass die auf die axiale Bezugsposition des mit der Halteraufnahme gekuppelten Werkzeughalters eingestellten Maßstabmittel auf den Maßstabwert "Null" setzbar sind. Zweckmäßigerweise wird für diese "Nullung" ein "Eichmeister", das heisst dem Kupplungsabschnitt des Werkzeughalters entsprechendes Bauteil benutzt, welches in der Be- zugsposition eine axiale Anschlagfläche für den Anschlagdorn bildet.
Die Position, auf die die Werkzeuganschlagfläche des Anschlagdoms relativ zur Bezugsposition des Werkzeughalters eingestellt werden soll, lässt sich aus der gewünschten Gesamtlänge der aus Rotationswerkzeug und Werkzeughalter bestehenden Werkzeugeinheit abzüglich der axialen Länge des Rotationswerkzeugs durch simples Subtrahieren bilden. Die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich beträchtlich vereinfachen, wenn die Werkzeugpositioniervorrichtung einen den Anschlagdorn für dessen Verstellbewegung antreibenden Positionierantrieb umfasst und dem Positionierantrieb eine Dateneingabeeinrichtung zugeordnet ist, an der Werte für die axiale Länge des Rotationswerkzeugs und die gewünschte Gesamtlänge der Werkzeugeinheit eingehbar sind. Die Differenzbildung der gewünschten Gesamtlänge abzüglich der Länge des Rotationswerkzeugs erfolgt dann zweckmäßigerweise automatisiert.In order to facilitate the position adjustment of the stop dome, it is expediently provided that the scale means set to the axial reference position of the tool holder coupled to the holder receptacle can be set to the scale value "zero". A “calibration master”, that is to say a component corresponding to the coupling section of the tool holder, is expediently used for this “zeroing”, which component forms an axial stop surface for the stop mandrel in the reference position. The position to which the tool stop surface of the stop dome is to be adjusted relative to the reference position of the tool holder can be formed from the desired total length of the tool unit consisting of the rotary tool and the tool holder minus the axial length of the rotary tool by simple subtraction. The handling of the device according to the invention can be considerably simplified if the tool positioning device comprises a positioning drive driving the stop mandrel for its adjustment movement and the positioning drive is assigned a data input device on which values for the axial length of the rotary tool and the desired total length of the tool unit can be entered. The difference between the desired total length minus the length of the rotary tool is then advantageously carried out automatically.
Bevorzugt ist die vorstehend erläuterte Werkzeugpositioniereinrichtung zusammen mit einer induktiven Heizeinrichtung zu einer Baueinheit vereinigt. Zu einer Modulbauweise gelangt man, wenn diese Baueinheit um eine als weitere Baueinheit ausgebildete Kühlstation für die mittels der Heizeinrichtung erwärmten Werkzeughalter erweiterbar ist. Zweckmäßiger- weise ist hierbei die Halteraufnahme zwischen den beiden Baueinheiten bewegbar geführt, so dass der abzukühlende Werkzeughalter zusammen mit seiner Halteraufnahme zwischen dem die Heizeinrichtung umfassenden Modul und dem Kühlstationsmodul beispielsweise auf einer Linearführung verschiebbar ist. In der Praxis können mehrere der Halteraufnahmen glei- eher oder aber auch unterschiedlicher Größe auf einem Drehteller angeordnet sein, um bei kontinuierlichem Betrieb den Arbeitsablauf zu beschleunigen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dann der mehrere Halteraufnahmen vereinigende Drehteller mittels der Linearführung zwischen den Modulen verschiebbar.The tool positioning device explained above is preferably combined together with an inductive heating device to form a structural unit. A modular design is achieved if this structural unit can be expanded by a cooling station designed as a further structural unit for the tool holder heated by means of the heating device. The holder receptacle is expediently movably guided between the two structural units, so that the tool holder to be cooled, together with its holder receptacle, can be moved, for example, on a linear guide between the module comprising the heating device and the cooling station module. In practice, several of the holder receptacles of the same or different sizes can be arranged on a turntable in order to accelerate the workflow during continuous operation. In a preferred embodiment, the turntable that unites a plurality of holder receptacles can then be displaced between the modules by means of the linear guide.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Einspannen eines Rotationswerkzeugs in einem Werkzeughalter unter Voreinstellung der Länge der so gebildeten Werkzeugeinheit;Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to a drawing. Here shows: Figure 1 is a partially sectioned, schematic representation of a device for clamping a rotary tool in a tool holder with presetting the length of the tool unit thus formed.
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene, perspektifische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung undFig. 2 is a partially broken perspective view of an embodiment of the device and
Fig. 3 eine perspektifische Darstellung einer Variante der Vorrichtung aus Fig. 2.3 shows a perspective representation of a variant of the device from FIG. 2.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Werkzeugspann-Vorrichtung erlaubt das Voreinstellen der Länge einer Werkzeugeinheit 1 , die aus einem Rotationswerkzeug 3, zum Beispiel einem Bohrer oder Fräser und einem Werkzeughalter 5 besteht. Das Rotationswerkzeug 3 sitzt mit seinem Schaft 7 im Presssitz in einer zur Rotationsachse 9 zentrischen Aufnahmeöffnung 1 1 eines Hülsenabschnitts 13 des Werkzeughalters 5. Um den Werkzeughalter 5 mit der rotierend angetriebenen Spindel einer nicht näher dargestellten Arbeitsmaschine kuppeln zu können, trägt er in an sich bekannter Weise dem Hülsenabschnitt 13 abgewandt einen Kupplungsabschnitt 15, bei- spielsweise in Form eines genormten Steilkegels oder einer genormten HSK-Kupplung.The tool clamping device shown schematically in FIG. 1 allows the length of a tool unit 1 to be preset, which consists of a rotary tool 3, for example a drill or milling cutter and a tool holder 5. The rotary tool 3 sits with its shaft 7 in a press fit in a receptacle opening 11 of a sleeve section 13 of the tool holder 5, which is centered on the axis of rotation 9 A coupling section 15 facing away from the sleeve section 13, for example in the form of a standardized steep taper or a standardized HSK coupling.
Um das Rotationswerkzeug 3 in den Hülsenabschnitt 13 einzuspannen oder aus dem Hülsenabschnitt 13 auszuspannen, wird der Hülsenabschnitt erwärmt und dadurch auf einen den Schaft 7 des Rotationswerkzeugs 3 freigebenden Innendurchmesser gedehnt. Zur Erwärmung ist eine Induk- tions-Heizeinrichtung vorgesehen, wie sie beispielsweise in WO 01 /89 758 A1 beschrieben ist. Die Induktions-Heizeinrichtung umfasst eine insbesondere mit hochfrequentem Wechselstrom gespeiste Induktionsspule 17, die in dem metallischen Hülsenabschnitt 13 Wirbelströme induziert, durch die der Hülsenabschnitt 13 auf Temperaturen von mehreren 100°C erwärmt und damit gedehnt wird.
Für den späteren Einsatz in der Arbeitsmaschine soll die Werkzeugeinheit 1 in Richtung der Rotationsachse eine vorbestimmte Gesamtlänge L zwischen einem Werkzeughalter fernen, freien Ende 19 des Rotationswerkzeugs 3 und einer durch eine definierte Bezugsposition 21 , beispielsweise einem vorbestimmten Durchmesser des konischen Kupplungsabschnitts 15 oder einer vorbestimmten Anlagefläche des Kupplungsabschnitts 15, haben, um in Kenntnis dieser vorbestimmten Länge L den Abstand des freien Endes 19 des Rotationswerkzeugs 13 zur Spindel der Arbeitsmaschine reproduzierbar vorgeben zu können. Die Gesamtlänge L wird hierbei in Kenntnis der zwi- sehen dem Stirnende 19 und dem schaftseitigen Stirnende 23 gemessenen Länge L1 des Rotationswerkzeugs 3 durch einen Anschlagdorn 25 festgelegt, der durch einen den Kupplungsabschnitt 15 durchdringenden Durchgangskanal 27 bis in die Aufnahmeöffnung 1 1 des Hülsenabschnitts 13 hineinragt und dort mit einer an seinem Ende ausgebildeten, dem Stirnende 23 zugeordneten Anschlagfläche 29 die Einstecktiefe des Rotationswerkzeugs 3 während des Einspannvorgangs begrenzt.In order to clamp the rotary tool 3 in the sleeve section 13 or to unclamp it from the sleeve section 13, the sleeve section is heated and thereby stretched to an inner diameter which releases the shaft 7 of the rotary tool 3. An induction heating device is provided for heating, as described for example in WO 01/89 758 A1. The induction heating device comprises an induction coil 17, in particular fed with high-frequency alternating current, which induces eddy currents in the metallic sleeve section 13, by means of which the sleeve section 13 is heated to temperatures of several 100 ° C. and thus stretched. For later use in the working machine, the tool unit 1 should have a predetermined total length L in the direction of the axis of rotation between a free end 19 of the rotary tool 3 remote from a tool holder and a defined reference position 21, for example a predetermined diameter of the conical coupling section 15 or a predetermined contact surface of the coupling section 15, in order to be able to reproducibly specify the distance between the free end 19 of the rotary tool 13 and the spindle of the working machine, knowing this predetermined length L. The total length L is determined in the knowledge of the length L1 of the rotary tool 3 measured between the end face 19 and the end face 23 of the shaft, by means of a stop mandrel 25 which projects through a through-channel 27 penetrating the coupling section 15 into the receiving opening 11 of the sleeve section 13 and there with a stop surface 29 formed at its end and assigned to the front end 23 limits the insertion depth of the rotary tool 3 during the clamping process.
Während des Einspannvorgangs ist der Werkzeughalter 5 über seinen Kupplungsabschnitt 15 mit einer Halteraufnahme 31 gekuppelt, die die Bezugsposition 21 des Werkzeughalters 5 in axialer Richtung definiert und reproduzierbar festlegt. Der an einer Führung 33 in Richtung der Rotationsachse 9 zentrisch verschiebbar geführte Anschlagdorn 25 kann mit Hilfe einer den Verschiebeweg des Anschlagdoms 25 abmessenden bzw. dessen Position definierenden Maßstabskala 35 in Kenntnis der Länge L1 so posi- tioniert werden, dass sich beim Einschrumpfen des Rotationswerkzeugs 3 die Gesamtlänge L ergibt. Hierzu wird der Anschlagdorn 25 ausgehend von einem die Bezugsposition 21 repräsentierenden Anfangswert der Skala 35 um eine Wegstrecke L2 verschoben, die der Differenz L - L1 entspricht. Die Anschlagfläche 29 befindet sich dann in einer Position, in der sie beim Einschrumpfen die Einstecktiefe des Rotationswerkzeugs 3 entsprechend der Gesamtlänge L der Werkzeugeinheit 1 begrenzt. Zur Ermittlung des Skalenwerts der Bezugsposition 21 kann ein "Eichmeister" benutzt werden,
bei dem es sich um eine Eichlehre mit einer dem Kupplungsabschnitt 15 entsprechenden Kupplungsabschnitt und einer Anschlagfläche für den Anschlagdorn 25 in der axialen Position der Bezugsposition 21 handelt. In Kenntnis des der Bezugsposition 21 zugeordneten Skalenwerts und des auf die Bezugsposition 21 bezogenen Positionswert L2 kann anhand der Maßstabskala 35 der Anschlagdorn in die zur gewünschten Gesamtlänge L führende Stellung verschoben und dort arretiert werden. Es versteht sich, dass die Maßstab-skala 35 im Einzelfall mit Hilfe des Eichmeisters auf "Null" gesetzt werden kann, so dass die Skala unmittelbar eine Einstellung der Länge L2 ermöglicht.During the clamping process, the tool holder 5 is coupled via its coupling section 15 to a holder receptacle 31, which defines the reference position 21 of the tool holder 5 in the axial direction and fixes it in a reproducible manner. The stop mandrel 25, which can be displaced centrally on a guide 33 in the direction of the axis of rotation 9, can be positioned with the aid of a scale 35 measuring the displacement path of the stop dome 25 or defining its position, knowing the length L1, such that when the rotary tool 3 shrinks, the total length L results. For this purpose, the stop mandrel 25 is shifted from a starting value of the scale 35 representing the reference position 21 by a distance L2 which corresponds to the difference L - L1. The stop surface 29 is then in a position in which when shrinking it limits the insertion depth of the rotary tool 3 in accordance with the total length L of the tool unit 1. A "calibration master" can be used to determine the scale value of the reference position 21, which is a calibration gauge with a coupling section corresponding to the coupling section 15 and a stop surface for the stop mandrel 25 in the axial position of the reference position 21. Knowing the scale value assigned to the reference position 21 and the position value L2 related to the reference position 21, the scale mandrel 35 can be used to move the stop mandrel into the position leading to the desired overall length L and lock it there. It goes without saying that the scale scale 35 can be set to "zero" in individual cases with the help of the calibration master, so that the scale enables the length L2 to be set directly.
Die Induktionsspule 17 ist in Richtung der Rotationsachse 9 an einer Führung 37 verschiebbar geführt. Fig. 1 zeigt die Induktionsspule 17 in einer Position, in der der Werkzeughalter 5 in die Halteraufnahme 31 eingesetzt oder aus ihr entnommen werden kann. Für das Einspannen des Rotationswerkzeugs 3 wird die Induktionsspule 17 bis in eine Stellung abgesenkt, in der sie den Bereich der Aufnahmeöffnung 1 1 des Hülsenabschnitts 5 konzentrisch umschließt. Die Aufnahmeöffnung 1 1 ist hierbei von oben zugänglich-, so dass das Rotationswerkzeug 3 bei erwärmtem Hülsenab- schnitt 5 von oben her bis zum Anschlag an der Anschlagfläche 29 des wie vorstehend erläutert voreingestellten Anschlagdoms 25 eingesteckt werden kann. Das Einführen des Rotationswerkzeugs kann auch durch Schwerkraft erfolgen.The induction coil 17 is guided so as to be displaceable in the direction of the axis of rotation 9 on a guide 37. 1 shows the induction coil 17 in a position in which the tool holder 5 can be inserted into or removed from the holder receptacle 31. For clamping the rotary tool 3, the induction coil 17 is lowered into a position in which it concentrically surrounds the region of the receiving opening 11 of the sleeve section 5. The receiving opening 11 is accessible from above, so that the rotary tool 3 can be inserted from above up to the stop on the stop surface 29 of the stop dome 25 preset as explained above when the sleeve section 5 is heated. The rotary tool can also be inserted by gravity.
Bei der Maßstabskala 35 kann es sich um eine optische Skala handeln, wie sie beispielsweise bei mechanischen Mikrometer-Messgeräten bekannt sind. Geeignet sind aber auch elektrische Wegmesseinrichtungen mit optisch oder magnetisch codierten Skalen, die die Skala mittels eines Sensors 39 vorzugsweise berührungslos abtasten und den Verschiebeweg auf einem Display 41 anzeigen. Wegmesseinrichtungen dieser Art sind bekannt und sollen nicht näher erläutert werden. Sie sind jedoch im vorliegenden Fall bevorzugt, da sie problemlos das Nullen des Anschlagdoms
25 auf die Bezugsposition 21 ermöglichen und darüber hinaus Rechenmittel umfassen können, die bei Eingabe der Längen L und L1 mittels einer Eingabeeinrichtung 43, beispielsweise einer Tastatur unmittelbar den einzustellenden Wert L2 errechnen und anzeigen können. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Wegmesseinrichtung mittels eines zusätzlichen Antriebsmotors 45 zu einem Positionierantrieb für die Verschiebebewegung des Anschlagdoms 25 ergänzt werden, mit dessen Hilfe nach der Eingabe der Werte L und L1 den Anschlagdorn 25 selbsttätig in die zur gewünschten Gesamtlänge L führende Position L2 stellt.The scale scale 35 can be an optical scale, as is known, for example, from mechanical micrometer measuring devices. However, electrical displacement measuring devices with optically or magnetically coded scales are also suitable, which scan the scale preferably without contact using a sensor 39 and show the displacement on a display 41. Displacement measuring devices of this type are known and are not to be explained in more detail. However, they are preferred in the present case because they can easily zero the dome 25 to the reference position 21 and can also include computing means which, when the lengths L and L1 are entered by means of an input device 43, for example a keyboard, can directly calculate and display the value L2 to be set. In a preferred embodiment, the displacement measuring device can be supplemented by means of an additional drive motor 45 to form a positioning drive for the displacement movement of the stop dome 25, with the aid of which, after the values L and L1 have been entered, the stop mandrel 25 automatically moves into the position L2 leading to the desired overall length L.
Die Maßstabskala 35 kann entfallen, wenn der Positionierantrieb 45 seinerseits um definierte Strecken bewegt werden kann, wie dies beispielsweise bei einem elektrischen Schrittmotor der Fall ist, der aufgrund seiner Konstruktion jeweils um definierte Drehwinkel für jeden ihm zugeführten Trei- berimpuls fortgeschaltet wird. Durch Abzählen der Treiberimpulse lässt sich bei einem solchen Positionierantrieb die zurückgelegte Wegstrecke ermitteln. Der nicht näher dargestellte Zähler kann für die Bezugsposition 21 auf Null gesetzt werden, so dass der Zählerinhalt unmittelbar den Wert L2 repräsentiert.The scale scale 35 can be omitted if the positioning drive 45 can in turn be moved through defined distances, as is the case, for example, with an electric stepper motor which, due to its design, is advanced by a defined angle of rotation for each driver pulse supplied to it. With such a positioning drive, the distance traveled can be determined by counting the driver pulses. The counter (not shown in detail) can be set to zero for the reference position 21, so that the counter content directly represents the value L2.
Fig. 2 zeigt Einzelheiten des anhand von Fig. 1 schematisch erläuterten Voreinstell- und Schrumpfgeräts, hier mit einer adapterähnlichen, auswechselbaren Halteraufnahme 31 für einen Werkzeughalter 5 mit einem Kupplungsabschnitt 15 in Form einer HSK-Normkupplung. Der nicht näher dargestellte Positionierantrieb für den Anschlagdorn 25 ist zusammen mit dem die Induktionsspule 17 speisenden Hochfrequenzgenerator zu einem eine Baueinheit bildenden Modul 47 zusammengefasst. Das Verbindungskabel der längs der Führung 37 verschiebbaren Induktionsspule 17 ist bei 49 erkennbar. Der Modul 47 trägt auch das Display 41 und die Bedien- organe 43.
Mit dem Modul 47 ist ein Längenmessmodul 51 verbunden, mit dessen Hilfe die Länge L1 eines einzuspannenden Rotationswerkzeugs 3' vor dem Einspannen gemessen werden kann. Der Längenmessmodul 51 hat hierzu ein an einer Führung 53 verschiebbar geführtes Messglied 55. Wenngleich der gemessene Längenwert L1 auf dem Display 41 angezeigt werden kann, so ist doch bevorzugt vorgesehen, dass die Längeninformation unmittelbar zur Steuerung des Positionierantriebs ausgenutzt wird.FIG. 2 shows details of the presetting and shrinking device schematically explained with reference to FIG. 1, here with an adapter-like, interchangeable holder receptacle 31 for a tool holder 5 with a coupling section 15 in the form of an HSK standard coupling. The positioning drive (not shown in more detail) for the stop mandrel 25 is combined with the high-frequency generator feeding the induction coil 17 to form a module 47 forming a structural unit. The connecting cable of the induction coil 17, which can be displaced along the guide 37, can be seen at 49. The module 47 also carries the display 41 and the operating elements 43. A length measuring module 51 is connected to the module 47, with the aid of which the length L1 of a rotary tool 3 ′ to be clamped in can be measured before clamping. For this purpose, the length measuring module 51 has a measuring element 55, which is displaceably guided on a guide 53. Although the measured length value L1 can be shown on the display 41, it is preferably provided that the length information is used directly to control the positioning drive.
Fig. 3 zeigt das anhand von Fig. 2 erläuterte modulare Gerät um einen Kühlmodul 57 ergänzt. Der Kühlmodul umfasst mehrere jeweils an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossene Kühlmanschetten 59 unterschiedlicher, den diversen Werkzeughaltern angepassten Durchmesser. Die Kühlmanschetten können, wie dies in WO 01/89 758 A1 im Einzelnen erläutert ist nach dem Ein- oder Ausspannen des Rotationswerkzeugs auf den Hülsen- abschnitt des Werkzeughalters aufgesetzt werden, um den Werkzeughalter rasch auf Raumtemperatur abzukühlen.FIG. 3 shows the modular device explained with reference to FIG. 2 supplemented by a cooling module 57. The cooling module comprises a plurality of cooling sleeves 59, each connected to a coolant circuit, of different diameters adapted to the various tool holders. As explained in detail in WO 01/89 758 A1, the cooling sleeves can be placed on the sleeve section of the tool holder after the rotary tool has been clamped or unclamped in order to cool the tool holder rapidly to room temperature.
Wie gleichfalls in WO 01/89 758 A1 beschrieben, sind mehrere der Halteraufnahmen 31 auf einem Drehteller 61 um dessen Drehachse 63 herum angeordnet. Auf diese Weise können unterschiedliche Halteraufnahmen 31 aber auch mehrere gleiche Halteraufnahmen zur Beschleunigung des Arbeitsablaufs bereitgestellt werden. Der Drehteller 61 ist auf einem an Längsführungen 65 linear verschiebbaren Schlitten 67 angeordnet und kann so zwischen dem Einspannmodul 47 und dem Kühlmodul 57 hin und her geschoben werden. Der Einspannmodul 47 hat einen einzigen, gleichachsig zur Induktionsspule 17 ausgerichteten Anschlagdorn 25, über dem die Halteraufnahmen 31 des Drehtellers 61 der Reihe nach positioniert werden können.
As also described in WO 01/89 758 A1, several of the holder receptacles 31 are arranged on a turntable 61 around its axis of rotation 63. In this way, different holder receptacles 31 but also several identical holder receptacles can be provided to accelerate the workflow. The turntable 61 is arranged on a slide 67 which can be displaced linearly on longitudinal guides 65 and can thus be pushed back and forth between the clamping module 47 and the cooling module 57. The clamping module 47 has a single stop mandrel 25 aligned coaxially with the induction coil 17, over which the holder receptacles 31 of the turntable 61 can be positioned in order.