工具系统和工具支架的制作方法

本实用新型涉及一种工具系统。此外，本实用新型涉及一种用于这种工具系统的工具支架。

背景技术：

金刚石磨光工具用于打磨和硬化至少由金属材料制成的工件表面。在此，经抛光的金刚石以限定的力贴靠在需打磨的表面上并且在工具与工件的相对运动期间无切屑地使表面轮廓变形并且在此特别是在显微观察下是平整的。除了改善工件表面的粗糙度参数之外，同时改变工件表面的固有应力状态并且至少接近表面地在工件上实现冷作硬化，使得工件在动态的承载能力和磨损性能方面得到明显的改善。根据需要可以既对工件的内轮廓也对外轮廓进行打磨加工。在此，大多在通常的金属加工设备诸如车床或铣床上实现、然而也可以在专用设备上实现对金刚石打磨工具的使用。例如在DE102006019980A1中示出一种类似的打磨方法。

打磨元件通常包括金属的工具支架，在该工具支架上特别是通过真空硬焊法紧固有经抛光的金刚石。金刚石的形状构造成半径为约0.1mm 至15mm的局部球形的。然而也可以使用其它的通常与工件几何形状相匹配的形状、例如锥形延伸的金刚石工具。

金刚石在所提及的加工期间磨损并且因此必须定期地更换或者特别是留在支架上被修整。在此经常通过所谓的再研磨使已经变成不能用于加工的金刚石能够多次利用。在工具支架与可配属的保持器之间的限定地事先给定的接点在此经常用于更换作为整体的金刚石打磨工具。这个接点应该处于如下状态，即，可以迅速而不复杂地进行保持器的更换。此外应该保障在以后的运行中工具支架相对保持器或者在该工具支架的支架收纳部(Traeger-Aufnahme)内的精确定位和可靠支承。

工具支架的接点形状的大大拓宽的形状包括：作为该工具支架的杆件的柱形基体，该柱形基体在其自由端部上具有在端侧置入的螺纹孔；以及在杆件的与该杆件的螺纹相反的端部上的、用作贴靠面的小的环绕斜面，该环绕斜面通常设置在向着具有金刚石的收纳件的过渡部上。此外，提及的螺纹孔用于借助螺纹连接将工具支架的杆件固定在保持器上。与此相对，工具保持器本身具有柱状的孔作为开口，该开口具有略微大于工具支架在需置入的杆件的区域中的外径的内径。此外，工具保持器的开口向外通入环境地设置有具有与工具支架的斜面或贴靠面相同的倾斜角的倾斜保持面，其中，不仅保持面而且贴靠面向着自由的工具支架端部的方向观察同样地锥形变细。

以下视为所述已知接点中的缺点：保持器中的柱状的孔在直径方面必须设计成大于工具支架的柱状部分，从而即使在配合精确的贴靠的情况下由系统决定地总是还存在间隙，该间隙妨碍需相互连接的构件的精确定位。因此只能通过工具支架的在几何结构上保持很小的斜面和保持器的构造成孔的开口额自由端部的区域内的配属的保持面实现工具支架在保持器上需尽可能精确进行的定位。因此只通过工具支架的在几何形状上保持很小的斜面和保持器的构造成孔的开口的自由端部的区域中的配属的保持面来进行工具支架在保持器上的需尽可能精确地实施的定位。

由于关于正交的、垂直延伸的安装位置具有相对竖直线和水平线约 45°的倾斜角的小尺寸的斜面设置结构以及此外构造成柱形的贴靠系统的与此相对变大的、有间隙的长度，基于就这点而言设计成从支承点起“超定的”接点连接，容易受到工具支架在其运行中的震动影响，这些震动也能够以不利的方式传递到加工设备的保持器上。这些由系统决定地引入的震动特别是在对努力追求的精密区域中的表面进行打磨时是非常有害的。此外，工具支架上或保持器上的相互贴靠的、在保持器上朝向环境伸出的贴靠和保持面相对机械损伤基本上是敏感的，如它们可能在恶劣的日常运行中从外部出现的那样，其中，小的损伤由于较小保持的表面过渡部已经会对贴靠性能(Anlageverhalten)具有大的不利影响，工具支架在保持器收纳部(Halteraufnahme)中的定位和稳定性由此进一步受到限制。

在再研磨时，不仅直接对金刚石的外轮廓进行加工，而且由系统决定地同时还对用于这个金刚石的接界的收纳件的外轮廓进行加工。因此通过磨光同时并且在一定程度上自动时间收纳件的变小，该变小又导致在杆件与收纳件之间的过渡部上的本身尺寸已经小的贴靠面变小。因此基于收纳件在这个贴靠区域中的事先给定的微小的材料厚度已经不能随意经常地对金刚石进行再研磨。由于在运行中金刚石在高贴靠压力下以超过100米/分钟的速度被引导在工件表面上滑动，所以产生摩擦热，该摩擦热必须强制性地从金刚石中导出，以便避免该金刚石的损伤并且能够保障打磨加工的质量。迄今为止上述产生的热量因此绝大部分通过外部的冷却润滑剂供给而导出，这是因为经由在金刚石打磨工具与工具保持器之间的小的接触面仅仅实现了向着保持器的方向的非常小的热传递可能性。

在“法律定义”的意义上在此需要指出的是：对称构成的锥体的外壳在该椎体的尖部上限定一个张角。如果锥形变细的贴靠面与保持器的相应对应地锥形变细的保持面相应构成一个截锥体，那么相应假定实施的、沿着同样需假定的锥体尖部的方向的面延长部在这个区域中产生上述张角，并且因此如下的角应该称为半张角，该角在相应锥形延伸的面或者说它的假定的延长部与打磨工具的收纳在保持器中的杆件的纵轴线之间延伸。

技术实现要素：

这在前面已说明的情况下并且从前述现有技术出发，现在本实用新型的目的是：提供一种工具系统和一种用于这种系统的工具支架，它们通过工具支架在加工设备的保持器系统中的精确定位和高位置稳定性能够实现对表面的改进的打磨和硬化，它们不易受可能的损伤的影响并且它们相对现有技术越来越多地能够在需要时实现对工具的反复再研磨。

所述目的通过如下的工具系统得以实现，其包括用于收纳工具的至少一个工具支架，该工具支架具有为了将该工具支架固定在加工设备的保持器上而过渡到杆件中的收纳件，所述杆件具有至少局部沿着周向延伸的至少一个贴靠面，该贴靠面向着杆件的自由端部的方向锥形变细并且该贴靠面在杆件在保持器中的安装位置中与所述保持器的开口中的保持面贴靠，其特征在于：各锥形的贴靠面或者说它们的假定的延长部相对杆件的纵轴线具有半张角，该半张角小于30°。

所述工具具有金刚石打磨工具的形式。

为了实现所述目的，半张角在7.5°至15°之间。

杆件由此至少局部构造成陡度大的截锥状，其中，选择张角，使得实现本实用新型的有益的技术效果：无论如何不出现自锁，并且由此即使在可能出现的损坏情况下也保障从工具和保持器上的简单的可拆性。通过根据本实用新型的解决方案，工具支架在保持器上的潜在有效的贴靠面显著增大，因而在工具支架与保持器之间的连接的稳定性大幅提高以及整个工具在打磨运行中的震动倾向减小的同时获得工具支架在保持器中的很好定位(Lageorientierung)的优点。

工具支架上的构造得比现有技术中的解决方案显著增大的贴靠面即使在局部机械损伤的情况下也使该贴靠面始终依然在大范围内保持可运行，并且就这点而言它的易受影响性显著降低。特别是在安装情况下，各贴靠面得到保护免受损伤地收纳在保持器开口中，使得损伤的危险相对现有技术中已知的解决方案显著降低。此外经由就这一点而言增大设计的贴靠或保持面实现在工具支架与保持器之间的改善的热传递。另外，不受约束地提供在金刚石打磨工具上实施多次再研磨过程的可能性，这是因为具备较大的接触面，其中，对收纳件的再研磨不是必然如下地使杆件上的贴靠面减小，即，该杆件上的贴靠面如在现有技术中显示的那样不能非常有助于工具在保持器中的定位。最后，即使在狭小的空间情况下也能够直接在加工设备上简化地更换工具支架，这是因为在没有较大自锁的情况下工具支架始终能够容易地从保持器上松脱并且在更换情况下还可以毫无问题地在那里重新嵌入。

锥形的贴靠面以有益的方式配合精确地、优选向着收纳件的方向观察锥形的贴靠面相对保持器在具有微小的伸出部的情况下贴靠在保持面上，该保持面由这个区域中的收纳孔的壁或者说保持器的开口的壁构成。通过所述及的配合精确度实现工具支架在保持器开口的保持面上的实际有效的贴靠面的最大化。所述的贴靠面构造得越大，工具在运行中的稳定性就越高并且因此工件的由该工具平整的表面的品质就越高。通过杆件的贴靠面连同保持器中的开口的保持面的的从安装角度起选择得“陡的”锥度，杆件在保持器开口中的基本上整个安装高度上观察，此外实现无间隙的贴合可能性而且与需相互组合的构件的长度安装尺寸的精确度无关，这在已知的柱形设计的支架保持器系统中显然是不可能的。因此通过锥度实现的是：工具支架始终配合精确且无间隙地与保持器的收纳开口贴靠并且能够如此对可能的误差进行补偿。

此外优选规定：贴靠面和配属给它的保持面具有相同的半张角。通过这个特征保障的是：贴靠面在用于无间隙地纵向贴合 (Laengeneingirff)的较长的距离上全面而稳定地贴靠在保持面上。

沿杆件的纵轴线观察，有益地具有多个相继设置的贴靠面。所述邻接设置的贴靠面具有相对杆件的纵轴线相同的半张角并且优选构造成彼此对齐的。由于这些相互分离的贴靠面，虽然相对与保持器的贴靠的总面积与构造成整体的连续的贴靠面相比变小，然而当在两个不同的在必要时还具有不同构造的锥度、贴靠面和可配属的保持面的位置上在固定过程(Festlegevorgang)的范围内相互贴靠时，可以有利于提高位置稳定性和降低易受震动影响性。

至少一个贴靠面沿着杆件的纵轴线的方向观察有益地具有一个长度，该长度相当于杆件的总长度的至少20％。由此保障的是：工具支架在保持器上的贴靠面的尺寸大得足以满足所提出的要求。经测量的贴靠面在它的倾斜走向中的长度实际上优选为3mm至10mm。

在工具支架中可以设置有冷却润滑剂引导系统，该冷却润滑剂引导系统优选由至少一个特别是径向地、轴向地或斜穿地在工具支架中或上延伸的中心冷却通道构成，该中心冷却通道优选结束在收纳件中的入口处。在多个冷却通道的情况下，这些冷却通道的出口 (Austrittsmuendung)可以相对工具彼此错开地设置。通过内部延伸的冷却润滑剂引导系统将冷却润滑剂有针对性地送到金刚石打磨工具处或者送到工件的相应需加工的表面处。由此实现了工具支架内的主动的冷却润滑剂供应。这改善工艺热量的导出并且特别是在伴随向外自然导热不良对内轮廓曲线加工的情况下和/或在加工力高的情况下能够显著延长金刚石打磨工具的使用持续时间。

在两个彼此邻接设置的贴靠面之间特别有益地设置有环形槽，在该环形槽中设置有减震装置和/或该环形槽是冷却润滑剂引导系统的组成部分。经由环形槽可以将冷却润滑剂节省空间地经过保持器有针对性地输送给工具支架。

减震装置可以特别是由环形的例如由弹性体或聚合物如聚四氟乙烯 (PTFE)构成的减震元件构成。通过将减震元件设置在环形槽中，可以在特别严峻的加工中附加地抑制工具支架的震动。

在杆件的自由端部上或在收纳件上有益地设置有用于夹紧件的紧固位置，所述夹紧件用于将工具支架固定在保持器的开口中。夹紧件能够实现的是：将工具支架以可重新拆下的方式可靠地固定在保持器中。夹紧件可以是插入杆件的端侧中的内螺纹中的螺纹销或设置有外螺纹的环，该环贴靠在收纳件上并且旋入到保持器中。通过螺纹紧固可以快速而简单地更换工具支架，并且尽管如此依然实现将工具支架在相应保持器上的可靠紧固。

除了杆件之外，收纳件同样可以构造成锥形变细的并且优选比杆件的贴靠面构成更大的半张角。然而特别是收纳件与贴靠和保持面的倾斜走向相反地向着由该收纳件收纳的金刚石的方向变细。收纳件的这个特殊的陡度较小地倾斜的形状简化了对金刚石工具的再研磨。

收纳件特别是在从保持器中凸出的区段中有益地具有散热肋片或冷却凹部。散热肋片或冷却凹部增大收纳件的表面并且因此通过向环境中释放热量对作为整体的工具的冷却被动作出贡献。

根据本实用新型的工具支架特别是设置为应用在这样的工具系统中并且具有用于工具、特别是形式为金刚石打磨工具的收纳件，该收纳件过渡到杆件中，该杆件具有至少局部沿着周向延伸的和向着自由的杆件端部的方向锥形变细的贴靠面，其中，各锥形的贴靠面相对杆件的纵轴线具有半张角，该半张角小于30°、优选在7.5°至15°之间。

根据本实用新型的工具支架同样设置应用在这样的工具系统中并且具有用于工具、特别是形式为金刚石打磨工具的收纳件，该收纳件过渡到杆件中，该杆件具有至少局部沿着周向延伸的并且从收纳件起远指的锥形变细的至少一个贴靠面，其中，所述贴靠面设置在杆件的与收纳件相反的端部区域上。

附图说明

下文参照附图所示的实施例进一步阐述本实用新型。附图中：

图1示出现有技术的工具支架的侧视图；

图2和3示出现有技术的工具系统的前视图和纵剖视图；

图4至6示出根据本实用新型的工具支架的第一实施方式的侧视图、纵剖视图和透视图；

图7至28示出根据本实用新型的解决方案的另外的实施例的各种不同的视图和在必要时局部制作的剖视图；

图29示出根据本实用新型的工具支架的第七实施方式。

具体实施方式

图1至3示出的是现有技术的工具系统1。该工具系统1具有一个工具支架3，该工具支架具有一个收纳件5和一个杆件7。收纳件5设置用于收纳打磨工具、特别是形式为金刚石打磨工具。金刚石打磨工具9在它的裸露的上侧面上磨削成具有半径SR2的球形，并且金刚石以通常并且因此未再进一步说明的方式通过(真空)硬焊紧固在收纳件5上。收纳件5设计成向着金刚石的方向逐渐变成锥形并且借助与此相对反向锥形变细的贴靠面11过渡到杆件7中。锥形变细的贴靠面11与杆件7的纵轴线LA具有约45°的张角α。杆件7设计成基本上柱形的并且在背向收纳件5的端部13上设置有斜边15。为了能够更加简单地将工具支架3 嵌入到保持器21，在杆件7的侧向设置有相对柱形的外周面缩进的梯段 17。

图2和3示出的是在此在嵌入加工设备(未示出)的保持器21中的状态中的工具支架3。可以看到：工具支架3仅仅在其锥形延伸的贴靠面 11的区域中在此贴靠在保持器21上的类似锥形延伸的且向外伸出的保持面上并且此外利用螺栓23以可重新拆下的方式定位在保持器21上，所述螺栓在端侧插入工具支架3在其自由端部上的内螺纹25中。工具支架3的柱形的(外周)面27这时由于原则上具有间隙地贴靠在保持器21 的开口中而很少至完全无助于打磨加工期间工具支架3在保持器21上的稳定位置。

在以下的图4至29中示出的根据本实用新型的工具系统101、201、 301、401、501、601、701分别包括一个用于收纳工具109，特别是形式为金刚石打磨工具9的工具支架103、203、303、403、503、603、703。

在根据图4至6所示的第一实施方式中，工具支架103具有一个收纳件105，该收纳件过渡到用于将工具支架103固定在加工设备的一个部件129的保持器121上的杆件107中(为此另参见图17)。杆件107具有柱形区段131和沿着周向延伸的并且从收纳件105起远指的锥形变细的贴靠面111。如从图17和19中可以看到的那样，贴靠面111在杆件107 的安装位置中在保持器121的开口135中的保持面133上与这个保持器贴靠。根据本实用新型，锥形的贴靠面111相对杆件107的纵轴线LA 具有半张角β，该半张角小于30°、优选在7.5°至15°之间。半张角β在此设计成使得避免出现会使拆卸困难或妨碍拆卸的自锁。锥形的贴靠面 111设置在杆件107的与收纳件105相反的端部区域137上。

沿着杆件107的纵轴线LA的方向观察，贴靠面111具有一个长度L，该长度相当于杆件107沿着其纵向取向观察的总长度GL的约90％。在这个实例中，贴靠面111具有例如10mm的长度L。

在杆件107的端侧自由的端部上设置有一个用于夹紧件141的紧固位置139，该夹紧件用于将工具支架103固定在保持器121的开口135 中。一个插入到杆件107的自由端侧中的螺纹销123用作夹紧件141(图 17)。紧固位置139为此设计成与杆件107的纵轴线LA同轴延伸的且具有内螺纹的螺纹孔125。

收纳件105同样构造成锥形变细的。收纳件105为此优选比杆件107 的贴靠面111具有更大的半张角γ。这个形状对于对工件147(参照图17) 的表面145的打磨和对于对紧固在收纳件105上的金刚石打磨工具109 的再研磨是最佳的。

下面对根据本实用新型的工具支架203、303、403、503、603、703 的另外的实施方式进行说明。在此，相同的特征标注有同样的附图标记并且仅仅对它们明显与相应前述实施例的不同之处加以说明。

图7至9所示出的根据本实用新型的工具支架203的第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于：沿着杆件107的纵轴线LA观察，设置有两个成排相继设置的贴靠面111a、111b。两个贴靠面111a、111b在此成对设置并且具有相对杆件107的纵轴线LA同样的半张角β并且相对彼此以它们各自的外壳对齐地构造。在两个贴靠面111a、111b之间设置有环形槽249，在该环形槽中设置有减震装置251。减震装置251通过由可弹性压缩的弹性体构成的环形减震元件构成并且特别是在表面145 (图17)的精细加工时在工具支架203上实现有益的附加的减震。

图10至12所示的根据本实用新型工具支架303的第三实施方式与第一实施方式的不同之处同样在于：沿着杆件107的纵轴线LA观察设置有相继设置的贴靠面111a、111b。贴靠面111a、111b又具有相对杆件 107的纵轴线LA同样的半张角β并且构造成彼此对齐的。在两个贴靠面 111a、111b之间设置有环形槽353，该环形槽是冷却润滑剂引导系统355 的组成部分。冷却润滑剂引导系统355除了环形槽353之外具有四个在工具支架103中轴向延伸的冷却通道357。每两个冷却通道357关于杆件 107的纵轴线LA彼此径向相对地设置。冷却通道357分别从环形槽353 开始并且分别结束在收纳件105中的一个露天结束的入口359处。因此冷却通道357的入口359围绕工具109在一个假定的圆弧上彼此错开90°设置。

图13至15所示出的根据本实用新型的工具支架403的第四实施方式与第三实施方式的不同之处主要在于：与第二实施方式类似地设置有环形槽249，在该环形槽中设置有形式为减震元件的减震装置251，然而紧邻环形槽353内的减震装置251设置有按照第三实施方式的构造的冷却润滑剂引导系统355。环形槽353的底部或者说基底为此沿着杆件107 的纵向观察比在第二和第三实施例中设计得更长。工具支架403的这个构造由此具有第二和第三实施方式的有益性能的组合。

图16至20示出第四实施方式的这个工具支架403在嵌入到未进一步示出的加工设备的保持器121中的状态中。在此，图17涉及的是沿着在图16的前视图中示出的加工系统连同沿着它的内轮廓需打磨的空心柱形构造的工件的线A-A的纵剖视图。这也相应地适用于图18和19的图示，然而没有示出需打磨的工件。保持器121基本上是构成为旋转对称的实心构件，该构件向着其自由端部161的方向梯段状地变细。在用于工具支架403的开口135的区域中，在保持器121上、在上侧163和下侧165(参照图19)上分别设置有一个梯段167或169。锥形变细的、构成用于工具支架403的保持面133的开口135从上侧163出发置入保持器121中。从下侧165起与开口135同轴地设置有用于收纳夹紧件141 的另外的开口171，该另外的开口具有梯段173，形式为圆头螺栓的夹紧件141在固定状态中可以支撑在该梯段上。在保持器121中设置有通向开口135的冷却通道175，该冷却通道结束在嵌入到保持器121中的工具支架403的冷却润滑剂引导系统355的环形槽353上。此外设置有冷却通道175的倾斜延伸的支路177，该支路通向保持器121的上侧163并且结束在倾斜的出口面179上。如特别是可以在图17中看到的那样，通过支路177可以将冷却润滑剂直接输送到工件147的相应需加工的表面145 上。

如从图17和19中可以进一步看到的那样，工具支架403的上部锥形的贴靠面111a在具有向着收纳件105的方向微小的伸出部181的情况下配合精确地贴靠在保持器121的配属的保持面133上，其中，所述伸出部也可以仅仅由柱形的环形凸缘131构成。贴靠面111a、111b和开口135中的分别配属给它们的保持面133具有相同的半张角β并且在获得多重支撑的意义上互相成对地彼此配属。

根据本实用新型的工具支架503的图21至23所示出的第五实施方式与第三实施方式的不同之处在于：从冷却润滑剂引导系统355的环形槽353起始的冷却通道557斜穿地穿过工具支架503延伸并且在收纳件 105中的入口559处向外结束。各冷却通道557在此在工具支架503中交叉。

图24至26所示出的根据本实用新型的工具支架603的第六实施方式与第二实施方式的不同之处在于：在收纳件105中设置有两个形式为彼此间隔开距离设置的环形槽的冷却凹部683、685，这些冷却凹部在它们之间构成散热肋片687。环形槽683、685在此如下地设计，即，它们的槽底689分别具有相同的外径AD。通过冷却凹部683、685以及散热肋片687在收纳件105的区域中有益地扩大了工具支架603的表面，通过这种方式在运行中获得对金刚石打磨工具109的被动冷却。

图27至29所示出的根据本实用新型的工具支架703的第七实施方式与第二实施方式的不同之处在于：在收纳件105中设置有轴向延伸的冷却凹部791，这些冷却凹部环绕金刚石打磨工具190相对彼此以相同的距离设置。由于收纳件105锥形变细，所以各冷却凹部791构造成基本上在横截面中观察三角形的。

为了实现通常的运行状态，将工具支架103、203、303、403、503、 603、703嵌入保持器121中并且利用夹紧件141将其紧固在那里。然后可以使工件147转动并且以可事先给定的压紧力使保持器121上的金刚石工具109靠向工件的内轮廓193或外轮廓。此外，作为补充或可选存在的可能性是：工具执行运动，更确切地说主要是转动，在必要时还联合附加叠加的轴向运动，并且工件与此相对静止不动。通过压紧，在接近表面的材料区域中通过冷变形使工件147的表面145平整。金刚石打磨光工具109在此例如达到相对表面145的最高达100米/分钟(＝6公里 /小时)的相对速度。为了克服在金刚石打磨工具109与工件表面145接触时产生的摩擦热，通过保持器121中和工具支架103、203、303、403、503、603、703中的冷却通道175、177、353、357、557来输送冷却润滑剂。为了更换金刚石打磨工具109只需将夹紧件141从保持器121中选出并且将工具支架103、203、303、403、503、603、703从开口135中抽出。根据本实用新型，杆件107至少局部构造成截锥状的。在这种情况下，张角β的大小选择成使得不出现自锁并且由此即使在可能的损坏情况下的可拆性也完全得到保障。

通过根据本实用新型的解决方案增大了工具支架103、203、303、403、 503、603、703在保持器121上的有效贴靠面，因而在工具支架103、203、 303、403、503、603、703与保持器121之间的连接的稳定性大幅提高的情况下在工具支架103、203、303、403、503、603、703的震动倾向减小的同时获得工具支架103、203、303、403、503、603、703的很好的定位的优点。

各贴靠面111、111a、111b的损伤危险由于它们的得到保持器保护的夹紧而是微小的。此外产生在工具支架103、203、303、403、503、603、 703与保持器121之间的大幅改善的热传递。另外，用于对金刚石打磨工具109进行再研磨的可能性得到提高，这是因为具备更大的接触面并且再研磨并不强制性地减小贴靠面111、111a、111b。最后实现了即使在狭小的装配情况下直接在加工设备上的工具支架103、203、303、403、503、 603、703的简化的更换。这在现有技术中没有类似内容。

通过从属权利要求和说明书范例性地阐述本实用新型。原则上从属权利要求的和说明书的各个特征也可以独立于用于限定独立权利要求的其它特征得到应用。