DE102006008887A1

DE102006008887A1 - Schneidwerkzeug, insbesondere Fräser

Info

Publication number: DE102006008887A1
Application number: DE200610008887
Authority: DE
Inventors: Rafael Morgulis
Original assignee: Vargus Ltd
Current assignee: Vargus Ltd
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-08-23

Abstract

Ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Fräser, hat einen Schneidkopf (20) und einen Werkzeughalter (12), an dem der Schneidkopf mittels einer Zentrierung (23) und einer Drehsicherung (43) angebracht und mit einer zentralen Schraube (30) befestigt ist. Die Zentrierung (23) und die Drehsicherung (43) sind gesondert voneinander vorgesehen. Die Zentrierung (23) hat Zentrierflächen (17, 37) an dem Schneidkopf (20) und dem Werkzeughalter (12) und die Drehsicherung (43) wird durch eine Außenprofilierung (32) des Schraubenschaftes der Schraube (30) und eine damit zusammenwirkende Innenprofilierung (25) des Schneidkopfes (20) gebildet.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere einen Fräser, mit einem Schneidkopf und einem Werkzeughalter, an dem der Schneidkopf mittels einer Zentrierung und einer Drehsicherung angebracht und mit einer zentralen Schraube befestigt ist.

Aus der DE 103 04182 A1 ist ein Gewindeformer oder -bohrer bekannt geworden, dessen Schneidkopf mittels einer zentralen Schraube am Werkzeughalter befestigt ist. Die Zentrierung und Drehsicherung wird über einen mehrkantigen Vorsprung an der Stirnfläche des Werkzeughalters vorgenommen, dessen Seitenflächen angeschrägt sind. Der Schneidkopf enthält eine entsprechende Profilierung. Insbesondere bei kleinen Abmessungen und bei hoher geforderter Präzision führt diese Anbringung zu Herstellungsschwierigkeiten.

Die US 6 485 220 B2 zeigt ein Schneidwerkzeug, dessen Werkzeugkopf ein relativ grobes Gewinde hat, das in den Werkzeughalter eingeschraubt wird. Die Zentrierung erfolgt über eine konische Fläche am Schneidkopf und eine entsprechende Einsenkung am Werkzeughalter.

Aufgabe und Lösung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidwerkzeug, wie einen Fräser, ein Bohrwerkzeug oder dgl., zu schaffen, ds leicht herstellbar ist und auch bei kleinen Abmessungen eine hohe Präzision, insbesondere bezüglich der Achsausrichtung und Unwuchtfreiheit hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zentrierung und die Drehsicherung gesondert voneinander vorgesehen sind. Die Zentrierung und Achsfluchtung von Schneidkopf und Werkzeughalter findet statt und kann beispielsweise zusammenwirkende Zylinder- oder Konusflächen aufweisen. Es ist dadurch möglich, einerseits den Zentrierflächen einen im Vergleich zum gesamten Werkzeugdurchmesser großen Durchmesser zuzuordnen. Ferner können die Zentrierflächen in Achsrichtung relativ lang sein und sie sind einfach durch eine rotierende Bearbeitung um die Werkzeugachse, also einen Dreh- oder Schleifvorgang herzustellen.

Die Drehsicherung, die für die schlupffreie und formschlüssige Mitnahme des Schneidkopfes mit dem angetriebenen Werkzeughalter sorgt, findet dagegen zwischen der Schraube und dem Schneidkopf einerseits und die Verbindung mit dem Werkzeughalter andererseits statt, wobei also die Schraube als Mittler oder Zwischenglied wirkt. Ein Teil der Kraft wird zwar auch durch Reibschluss zwischen Schneidkopf und Werkzeughalter übertragen, aber der Formschluss wird über eine Außenprofilierung der Schraube und eine Innenprofilierung des Schneidkopfes hergestellt. Eine entsprechende Gewindeorientierung (Rechts- oder Linksgewinde) passend zur Drehrichtung des Werkzeuges bei der Bearbeitung sorgt dafür, dass die Schraube stets in Schließrichtung belastet ist.

Trotz des vermeintlichen Nachteils, der für den Fachmann dadurch zu entstehen scheint, dass die in Umfangsrichtung wirkende Schneidkraft nicht direkt in den Werkzeughalter eingeleitet wird, sondern über den Umweg der Schraube, hat das Werkzeug nach der Erfindung erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Zentrierung kann sowohl in Bezug Achstreue als auch Achsausrichtung optimal und mit größtmöglichem Durchmesser sowie einfachen und präzisen Herstellungsmethoden gewährleistet werden, während die Drehsicherung infolge der zusammenwirkenden Profilierungen an Schneidkopf und Schraube von der Herstellungsart und -präzision völlig unkritisch sind. Ein gewisses Spiel und Abweichungen in der Profilgenauigkeit spielen keine Rolle, da die Zentrierung nicht von dort erfolgt. So kann bei einem aus Hartwerkstoff, beispielsweise Hartmetall oder Carbid, das Innenprofil im Schneidkopf bereits bei der Formung oder Sinterung eingeformt werden und bedarf keiner oder kaum einer Nachbearbeitung.

Die Profilierungen können eine beliebige Form haben, der Einfachheit halber sind Mehrkantprofile bevorzugt.

Um insbesondere bei kleinen Werkzeugdurchmessern in der Größenordnung von wenigen Millimetern die Wandstärken am Schneidkopf möglichst konstant zu halten, ist vorgesehen, dass die Profile so viele Kanten bzw. Profilvorsprünge haben wie das Schneidwerkzeug Schneiden am Umfang hat. Sie können dann so ausgerichtet sein, dass jeweils die Profilnuten, also die Stellen mit den größten Querschnittsabmessungen des Innenprofils des Schneidkopfes mit den Schneidzähnen korrespondieren, also andererseits die Spannuten des Schweißkopfes jeweils zwischen diesen Profilnuten liegen. So ergibt sich eine Schneidkopfstruktur mit etwa gleichbleibender Wandstärke. Das gilt auch dann, wenn die Schneidzähne bei einem Profilfräser, beispielsweise einem Gewindefräser mit mehreren Zähnen in Längsrichtung, die Schneidzähne und Spannuten schräg zur Achsrichtung, also etwa auf einer steilen Wendellinie angeordnet sind. In diesem Falle sollte das Profil der Schraube dazu gemittelt sein, ggf. könnte auch das Profil ebenfalls schräg verlaufen.

Die Schraube, die durch den profilierten Innenkanal des Schneidkopfes hindurchragt, kann mit einer Innenschlüsselfläche versehen sein, beispielsweise, um mit einem Innensechskant (Inbus-)Schlüssel, angezogen zu werden. Mit einem Schraubenkopf drückt die Schraube den Schneidkopf in die Zentrierung. Beim Festschrauben dreht sich der Schneidkopf zusammen mit der Schraube gegenüber dem Werkzeughalter, der in einer Fräsmaschine etc. eingespannt werden kann. Dabei rotieren die beiden Zentrierflächen am Werkzeughalter und Schneidkopf zueinander, so dass sie sich aufeinander einschleifen können, was zu einer besonders guten Zentrierung führt.

Der Schraubenkopf kann selbst auch ein Profil haben, beispielsweise ein Mehrkant oder blumenförmiges Profil und mit einer entsprechend profilierten Einsenkung an der Stirnfläche des Schneidkopfes zusammen wirken, so dass der Schraubenkopf im Schneidkopf versenkt liegt. Diese Profilierung kann auch Drehsicherungsaufgaben übernehmen.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränkt die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosiv-Ansicht eines Schneidwerkzeugs,
2 einen Längsschnitt durch das zusammengesetzte Werkzeug,
3 eine stirnseitige Draufsicht auf den in 1 gezeigten Schneidkopf ohne Schraube,
4 eine perspektivische Explosiv-Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
5 eine in der Darstellungsweise 3 entsprechende Draufsicht auf den Schneidkopf nach 4.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die 1 bis 3 zeigen ein Schneidwerkzeug 11 mit einem Werkzeughalter 12, der einen in eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Fräsmaschine oder Universalbearbeitungseinheit einspannbaren Schaft 13 hat. An seiner von dem Einspannende 14 entfernten Stirnseite hat der Werkzeughalter 12 eine zentrale Bohrung 16, deren stirnseitiger Teil eine zylindrische oder leicht konische Zentrierfläche 17 bildet, die ein Tel einer Zentrierung 23 ist. Daran schließt sich ein Innengewinde an, das einen etwas geringeren Durchmesser hat als die Zentrierfläche 17.
An den Werkzeughalter 12 kann ein Schneidkopf 12 zur Werkzeugachse 19 sowohl in der Achslage als auch in der Achsausrichtung zentriert und drehgesichert angebracht werden. Der Schneidkopf besteht aus einem Hartwerkstoff, beispielsweise Hartmetall oder Carbid, und hat eine generell zylindrische Form mit zahlreichen, im dargestellten Beispiel fünf Reihen von Schneidzähnen 21 am Umfang. Es handelt sich um einen Gewindefräser mit entsprechend dem Gewinde profilierten Zahnreihen, zwischen denen Spannuten 22 vorgesehen sind.
An seinem dem Werkzeughalter 12 zugekehrten Ende hat der Schneidkopf einen zapfenförmigen, zylindrischen Ansatz oder Zapfen, dessen Außenfläche eine Zentrierfläche 37 bildet, die im Zusammenwirken mit der Schneidfläche 17 des Werkzeughalters 12 die Zentrierung 23 bildet und zu dieser passend, beispielsweise durch Schleifen, bearbeitet ist. Der Schneidkopf hat in seiner Innenbohrung 24 eine zentrale, zur Achse 19 ausgerichtete Innenprofilierung 35, die ein fünfeckiges Mehrkantprofil bildet.
Im Bereich der vom Werkzeughalter 12 entfernten Stirnfläche 26 des Schneidkopfes hat der Schneidkopf eine gegenüber der Innenprofilierung 25 etwas größere, aber ebenfalls fünfstrahlige Profilierung 27. Das Profil setzt sich aus halbrunden Vorsprüngen und entsprechenden Vertiefungen zusammen und hat daher die Grundform einer Blume.
Eine Schraube 30 ist dazu vorgesehen, den Schneidkopf 20 am Werkzeughalter 12 zu befestigen. Sie hat einen Gewindeabschnitt 31 mit das Gewinde bei der Bearbeitung festziehendem Gewindesinn und ein demgegenüber etwas größeres Außenprofil 30 mit fünfkantigem Querschnitt. Den äußeren Abschluss bildet ein Schaubenkopf 33 mit einem zu der Kopfprofilierung 27 passenden Querschnitt. In der Kopffläche ist eine Schüsselfläche 34 für einen Innensechskantschlüssel angeformt.
2 zeigt das zusammengebaute Schneidwerkzeug. Es ist zu erkennen, dass die Schraube mit ihrem Gewindeabschnitt 31 in das Innengewinde 18 des Werkzeughalters eingeschraubt ist, wobei die beiden Zent rierflächen 17, 23 zusammenwirken. Die untere Stirnfläche des Schneidkopfes 20 hat einen Abstand zum Gewindegrund des Innengewindes 18, so dasss der axiale Anschlag des Schneidkopfes an der Stirnfläche 15 des Werkzeughalters über die Ringfläche 37 erfolgt, die sich zwischen den Zentrierstutzen mit der Zentrierfläche 23 und dem anschließenden Körper des Schneidkopfes bildet.
Die Schraube 30 greift mit ihrer Außenprofilierung 32 in die Innenprofilierung 25 des Schneidkopfes ein, so dass Schraube und Schneidkopf im wesentlichen drehfest und formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Schraubenkopf 33 greift in die entsprechende Kopfprofilierung 27 ein, so dass die Schraube versenkt im Schneidkopf 20 liegt und Schneidkopf und Schraube ggf. zusätzlich drehsichert. Über die Schlüsselfläche 34 wird die Schraube festgezogen, so dass der Schneidkopf 20 unmittelbar und achskonform mit dem Werkzeughalter verbunden ist, während die Drehsicherung 43 und formschlüssige Kraftüberleitung vom Schneidkopf 20 über die Schraube 30 auf den Werkzeughalter 12 erfolgt. Dabei helfen die Reib- bzw. Haftkräfte zwischen den Stirnflächen 15 und 28 und zum Teil auch über die Zentrierung 23 mit.
3 zeigt, dass die Innenprofilierung 25 so liegt, dass die Kanten oder Profilvorsprünge 40 des Mehrkantprofils im Bereich der Schneidzahnreihen 21 liegen und dementsprechend der Werkzeugkörper im Bereich der Spannuten 22 am wenigsten geschwächt ist. Werkzeughalter 12 und Schraube 30 können aus normalem Maschinenbaustahl bestehen, während der Schneidkopf aus verschleißfestem Hartmaterial besteht. Er ist als Formling mit den entsprechenden Innenprofilierungen 25 und 27 hergestellt und im Bereich der Zentrierung und des Schneidprofils durch Schleifen bearbeitet. Das Mehrkantprofil der Schraube ist an den Ecken abgefast oder abgerundet. Die Zahl der Kanten des Mehrkantprofils bzw., was auch möglich ist, der Vorsprünge und Einsenkungen eines Profils beliebiger Querschnittsform der Schraube und des Schneidkopfes sollte der Zahl der Schneidzahnreihen entsprechen.
4 zeigt eine Darstellung, die der nach 1 ähnlich ist. Auch die dargestellten Gegenstände und Merkmale sind gleich bis auf folgende Unterschiede: Der Schneidkopf 20 hat nur vier Zahnreihen. Dementsprechend ist auch die Innenprofilierung 20 nur vierkantig, nämlich quadratisch. Des gleichen hat die Schraube 30 ein entsprechendes Außenprofil 32 mit quadratischem Querschnitt mit gefastem oder abgerundetem Punkt. Auch hier weisen die Ecken des Quadrates wieder in Richtung auf die Zahnreihen. Der Schneidkopf 20 hat keine Kopfprofilierung, sondern eine ebene Stirnfläche 26, auf der ein runder Schraubenkopf 33 aufliegen kann. Die Schlüsselfläche 24 ist auch ebenfalls vierkantig.
5 zeigt die Ausrichtung des Innenprofils 25 zu den Reihen der Schneidzähne 21 (Kante 40 auf Zahn 21).

Claims

Schneidwerkzeug, insbesondere Fräser, mit einem Schneidkopf (20) und einem Werkzeughalter (12), an dem der Schneidkopf mittels einer Zentrierung (23) und einer Drehsicherung (43) angebracht und mit einer zentralen Schraube (30) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (23) und die Drehsicherung (43) gesondert voneinander vorgesehen sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (23) Zentrierflächen (17, 37) an dem Schneidkopf (20) und dem Werkzeughalter (12) enthält, die von der Drehsicherung (43) gesondert sind, wobei die Drehsicherung (43) eine Außenprofilierung (32) eines Schraubenschaftes der Schraube (30) und eine damit zusammenwirkende Innenprofilierung (25) des Schneidkopfes (20) aufweist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenprofilierung (25) Profilvorsprünge (40) und Profilvertiefungen aufweist, die in Achsrichtung (19) des Schneidwerkzeugs (11) verlaufen.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (25, 32) Mehrkante sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (20) Schneiden und dazwischen liegende, ggf. zur Achsrichtung (19) das Schneidwerkzeug (11) schräge Spannuten (22) aufweist, wobei die Zahl der Profilvorsprünge der Zahl der Spannuten (22) entspricht und Profilvorsprünge (40) der Innenprofilierung (25) in Umfangsrichtung zwi schen jeweils zwei Spannuten (22) des Schneidkopfes (20) verlaufen.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (30) eine Innen-Schlüsselfläche, z.B. eine Innensechskant-Schlüsselfläche, aufweist.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (30) einen profilierten Schraubenkopf (33) aufweist, der in eine Kopfprofilierung (27) des Schneidkopfes (20) eingreift und ggf. Schneidkopf (20) und Schraube (30) drehfest formschlüssig sichert.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierung (23) konzentrisch zur Schneidwerkzeugachse (19) angeordnete, vorzugsweise zylindrische Zentrierflächen (17, 37) aufweist.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierflächen (17, 37) an einer zylindrischen Einsenkung am Werkzeughalter (12) und einem zylindrischen Zapfen am werkzeughalterseitigen Ende des Schneidkopfs (20) ausgebildet sind.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf ein Profilfräser, vorzugsweise ein Gewindefräser, ist.
Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf aus Hartwerkstoff geformt ist und dass das Innenprofil (25) sowie ggf. eine Kopfprofi lierung (27) unmittelbar und im wesentlichen nacharbeitsfrei in den Rohling eingeformt sind.