DE102008056682A1

DE102008056682A1 - Fräs- und Entgratwerkzeug

Info

Publication number: DE102008056682A1
Application number: DE102008056682A
Authority: DE
Original assignee: Gbz Mannheim & Co KG GmbH
Current assignee: Gbz Mannheim & Co KG GmbH
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2028-11-12
Also published as: DE102008056682B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fräs- und Entgratwerkzeug (1) zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine, umfassend einen Grundkörper (2), an dessen erstem Ende (3) eine Spindelaufnahme (4) ausgebildet ist und von dessen zweitem Ende (5) ein Fräskopf (6) in axialer Richtung abragt, wobei der Fräskopf (6) durch eine Halteeinrichtung (7) mit dem Grundkörper (2) verbunden ist und wobei die Halteeinrichtung (7) zumindest teilweise im Grundkörper (2) aufgenommen ist. Der Fräskopf (6) ist in axialer Richtung seiner Drehachse relativ zum Grundkörper (2) gegen einen ersten Anschlag (8) hubbeweglich gelagert, wobei die Hubhöhe des Fräskopfes (6) durch den ersten Anschlag (8) variabel einstellbar ist.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Fräs- und Entgratwerkzeug zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine, umfassend einen Grundkörper, an dessen erstem Ende eine Spindelaufnahme ausgebildet ist und von dessen zweitem Ende ein Fräskopf in axialer Richtung abragt, wobei der Fräskopf durch eine Halteeinrichtung mit dem Grundkörper verbunden ist und wobei die Halteeinrichtung zumindest teilweise im Grundkörper aufgenommen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem derartigen Fräs- und Entgratwerkzeug.
Stand der Technik:
Entgratwerkzeuge der genannten Art werden mittels ihrer Spindelaufnahmen in Werkzeugmaschinen eingespannt und durch diese Werkzeugmaschinen in Rotation versetzt. Der Fräskopf kann dann an Werkstücken Grate entfernen und die Werkstücke somit zerspanend glätten.
Häufig werden die Entgratwerkzeuge hierzu auf einer Kreisbahn zwangsgeführt, um runde Werkstücke wie beispielsweise Rohre zu entgraten. Dabei folgt das zwangsgeführte Entgratwerkzeug der Mantel- oder einer Randfläche des zu entgratenden Werkstücks, um dessen Rand durch Herstellen einer Fase zu entgraten.
Wenn ein solches Werkstück eine Unwucht aufweist, werden die aus dem Stand der Technik bekannten Entgratwerkzeuge durch die Unwucht zu einer seitlichen Ausweichbewegung in radialer Richtung gezwungen. Da die Entgratwerkzeuge aufgrund ihrer Zwangsführung auf einer vorgesehenen Kreisbahn aber bereits unter Pressung am Werkstück anliegen, kann diese Anpresskraft durch die Unwucht stark erhöht werden. Es kann dann zum Schlagen des Entgratwerkzeugs gegen das Werkstück und zur Einprägung von Kerben oder Rillen wie auch zur Änderung des Fasenwinkels kommen.
Dies ist insbesondere problematisch, wenn Ränder von runden Werkstücken entgratet werden. Fasen werden üblicherweise mit einem Neigungswinkel von 45° an einem Werkstück aufgebracht. Daher ist insbesondere beim Entgraten von Fasen dafür Sorge zu tragen, dass dieser Neigungswinkel nicht durch den Entgratvorgang aufgrund zu hoher Anpresskraft des Entgratwerkzeugs verändert wird.
Durch die DE10310270 A1 ist ein Entgratwerkzeug zum Hochgeschwindigkeitsentgraten von Stoßkanten an sich kreuzenden Bohrungen oder an Längs- und Quernuten in Bohrungen eines Werkstücks bekannt geworden, wie zum Beispiel ein Motorblock (nach Patentanmeldung 10215004.4.), welcher beim Einsatz rotatorisch und/oder translatorisch bewegt wird. Das Entgratwerkzeug weist einen Werkzeugschaft auf, der ein Einspannende und einen am werkzeugseitigen Schaftende als festes Lager angeordneten Stützkörper hat, des weiteren ein rohrförmiges Schaftstück, das durch ein oder mehrere Verbindungselemente mit dem Werkzeugschaft verbunden ist, die in Durchbrüchen beweglich gelagerten, in axialer Richtung in einer Ebene liegenden Schneidenkörper hält, welche lose mit einem Spiel an der Oberfläche des Stützkörpers aufliegen und ein unter Druck in eine Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster flüssiger oder gasförmiger oder aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bestehender Stoff die Schneiden nach außen bewegt. Mindestens zwei eng nebeneinander liegende Durchbrüche sind radialsymmetrisch und in axialer Richtung um einen Betrag m versetzt im rohrförmigen Schaftstück asymmetrisch angeordnet.
Durch die DE 1030572 A1 ist ein Entgratwerkzeug zum spanenden Entgraten von rohrförmigen Enden eines Werkstückes (nach Patentanmeldung 102 15 004.4) bekannt geworden, bei dem der Stützkörper am werkzeugseitigen Schaftende als festes Lager angeordnet ist. Ein rohrförmiges Schaftstück, das durch ein oder mehrere Verbindungselemente mit dem Werkzeugschaft verbunden ist, hält den im Durchbruch beweglich gelagerten Schneidenkörper, welcher lose mit einem Spiel an der Oberfläche des Stützkörpers aufliegt, wobei ein unter Druck in eine Durchgangsbohrung des Werkzeugschaftes gepresster flüssiger oder gasförmiger oder aus einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch bestehender Stoff zur Schneide nach außen bewegt wird. Der Werkzeugschaft mit dem Einspannende und das werkzeugseitige Schaftende sind einstückig mit der innenliegenden Durchgangsbohrung ausgeführt, wobei das Schaftende die Form eines Hohlzylinders hat. Ein das rohrförmige Ende des zu bearbeitenden Werkstückes umschließendes Teilstück des Hohlzylinders weist in der Durchgangsbohrung mehrere über den Umfang verteilt, im Durchbruch angeordnete zylindrische Schneidenkörper mit Schneide auf, die in Richtung Längsachse zeigen. Die Schneidenkörper liegen an kegelig ausgeführten Stützkörpern mit einem Spiel an, wobei die Stützkörper fest mit den Verschlussplättchen positioniert verbunden sind.
Technische Aufgabe:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fräs- und Entgratwerkzeug anzugeben, mit welchem mit einer Unwucht oder mit einer Abweichung von einer vorgegebenen Kurve behaftete Werkstücke problemlos und materialschonend bei gleich bleibender Güte und Qualität frästechnisch bearbeitet werden können, insbesondere durch Entgraten von Graten oder Kanten.
Offenbarung der Erfindung und ihre Vorteile:

[1] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fräs- und Entgratwerkzeug der eingangs genannten Gattung gelöst, bei welchem der Fräskopf in axialer Richtung seiner Drehachse relativ zum Grundkörper gegen einen ersten Anschlag entgegen der Wirkungsrichtung einer Rückstellkraft hubbeweglich gelagert ist, wobei die Hubhöhe des Fräskopfes durch den ersten Anschlag variabel einstellbar ist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass ein Fräskopf, welcher sich axial in Richtung seiner Drehachse bewegen kann, bei Unebenheiten des Werkstücks oder bei Abweichungen desselben von einem zu entgratenden beispielsweise kreisrunden oder vorgegebenen Umfang keine seitliche Ausweichbewegung durchführt, sondern eine axiale Ausweichbewegung. Durch die axiale Ausweichbewegung kann die Anpresskraft des Fräskopfes an das zu entgratende Werkstück praktisch konstant gehalten werden. Des Weiteren werden Spitzen der Anpresskraft im Fräskopf durch die axiale Ausgleichbewegung vermieden. Das auf einer Kreisbahn zwangsgeführte Fräs- und Entgratwerkzeug kann der Mantelfläche eines runden Werkstücks, welches mit einer Unwucht behaftet ist, folgen, ohne dieses mit zu hoher Anpresskraft zu beaufschlagen. Der erste Anschlag legt die Hubhöhe fest, um die der Fräskopf in axialer Richtung nach oben oder unten ausweichen kann. Durch den variabel einstellbaren ersten Anschlag kann das Fräs- und Entgratwerkzeug an das zu behandelnde Werkstück definiert angepasst werden. Insoweit ist eine materialschonende Entgratung eines mit einer Unwucht oder mit einer Abweichung von einer vorgegebenen Kurve behafteten Werkstücks problemlos möglich. Man muss sich vor Augen halten, dass bei zwangsgeführten Fräs- und Entgratwerkzeugen des Standes der Technik in solchen Fällen einer Unwucht eines runden Werkstücks erhebliche laterale Kräfte auftreten, welche den Fräskopf mehr oder weniger seitlich auslenken, so dass sich der Fasenwinkel ändert.

[A2] Vorzugsweise kann der Fräskopf gemeinsam mit der Halteeinrichtung hubbeweglich gelagert sein. Hierdurch ist eine stabile Führung des Fräskopfes möglich. Der Fräskopf kann während seiner axialen Bewegung gegen Verbiegungen stabilisiert werden. Des Weiteren kann die Halteeinrichtung vermeiden, dass der Fräskopf abbricht.
[A3] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der erste Anschlag mindestens einen Mitnehmer aufweisen, der mit dem Grundkörper und der Halteeinrichtung in Eingriff steht und mit der Halteeinrichtung im Grundkörper einen Hubspalt begrenzt. Dadurch ist sicher gestellt, dass der Fräskopf gemeinsam mit dem Grundkörper gedreht wird. Die Dimension des Hubspalts legt die Hubhöhe fest, um die der Fräskopf in axialer Richtung nach oben oder unten bewegbar ist.
[A4] Vorzugsweise kann der mindestens eine Mitnehmer in radialer Richtung relativ zur Halteeinrichtung und zum Grundkörper beweglich sein. Durch Bewegen des Mitnehmers in radialer Richtung nach innen oder außen kann der Hubspalt vergrößert oder verkleinert werden. Der Mitnehmer kann von außen, außerhalb des Grundkörpers bedient werden.
[A5] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der mindestens eine Mitnehmer dabei gestuft oder konisch ausgebildet sein. Durch eine gestufte oder konische Ausbildung des Mitnehmers kann die Größe des Hubspalts in Abhängigkeit von der radialen Eindringtiefe des Mitnehmers eingestellt werden. Je weiter beispielsweise ein konischer Mitnehmer in radialer Richtung in den Grundkörper eingeführt wird, desto enger wird der Hubspalt und desto kleiner die Hubhöhe, die der Fräskopf in axialer Richtung ausführen kann.
[A6] Vorzugsweise kann der erste Anschlag drei Mitnehmer aufweisen, die umfänglich äquidistant angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird die Last auf die Mitnehmer besonders günstig verteilt.
[A7] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Rückstellkraft, die den Fräskopf in Richtung zum Werkstück zu bewegen imstande ist, durch eine Feder aufgebracht werden, so dass der Fräskopf gegen die Rückstellkraft der Feder, welche dazu noch vorgespannt sein kann, axial beweglich gelagert ist. Durch die Rückstellkraft der Feder wird der Fräskopf nach erfolgter axialer Auslenkung automatisch in seine vorgesehene Arbeitsposition verbracht, so dass die erzeugte Fase über ihre Länge immer einen gleich bleibenden Winkel aufweist.
[A8] Vorzugsweise kann das dem Fräskopf abgewandte Ende der Halteeinrichtung eine Aufnahme für die Feder aufweisen. Die Aufnahme kann als Senkbohrung ausgestaltet sein. Durch diese Aufnahme wird die Feder zwangsgeführt und verhindert, dass die Feder verkippt oder verrutscht.
[A9] Vorzugsweise kann das dem Fräskopf abgewandte Ende der Halteeinrichtung axial hubbeweglich gegen einen zweiten Anschlag führbar sein, der im Grundkörper aufgenommen ist. Durch den zweiten Anschlag kann die Rückstellkraft der Feder eingestellt werden. Der zweite Anschlag erlaubt, die Vorspannung der Feder einzustellen, die zwischen der Halteeinrichtung und dem zweiten Anschlag eingespannt ist.
[A10] Vorzugsweise kann der zweite Anschlag zwei aneinanderliegende, relativ zueinander bewegliche Konusse aufweisen, wobei ein Konus durch einen Durchgriff im Grundkörper bewegbar ist. Durch das Bewegen des einen Konus können zwei geneigte Flächen der Konusse aufeinander geschoben werden. Durch das Aufeinanderschieben der geneigten Flächen erhöht sich die Gesamthöhe der beiden übereinander liegenden Konusse. Hierdurch kann der zweite Anschlag bzw. die Vorspannung der Feder eingestellt werden.
[A11] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Fräskopf einen Schaft aufweisen, der in der Halteeinrichtung von einer Spannzange ergriffen ist, die in einer Spannzangenkammer angeordnet ist. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann der Fräskopf durch eine Schraubbewegung in der Halteeinrichtung fixiert werden. Durch den Schraubvorgang kann die Spannzange komprimiert werden. Dabei fixiert sie den Schaft und damit den Fräskopf.
[A12] Vorzugsweise kann die Spannzange durch eine Überwurfmutter radial zusammengepresst sein, wobei die Überwurfmutter mit der Halteeinrichtung verschraubt ist. Die Überwurfmutter erlaubt es, die Spannzange händisch zu komprimieren.
[A13] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Spannzange mehrere radial bewegliche konisch verlaufende Segmente aufweisen, welche durch Sackschlitze gebildet werden. die sich in axialer Richtung erstrecken. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist die Spannzange in radialer Richtung komprimierbar. Die Sackschlitze sind alternierend angeordnet und schwächen den Aufbau der Spannzange derart definiert, dass die Segmente in radialer Richtung gegeneinander geführt werden können.
[A14] Dabei kann die Spannzange als Doppelkonus ausgebildet sein, wobei die Segmente in zwei entgegengesetzten Richtungen konisch verlaufen. Diese Ausgestaltung erlaubt die Aufnahme der Spannzange in einer Spannzangenkammer. Wenn die Segmente gegen die Innenwandung der Spannzangenkammer gepresst werden, werden diese radial gegeneinander geführt und die Spannzange komprimiert. Beim Komprimieren der Spannzange können die Segmente den Schaft des Fräskopfes fixieren und ergreifen.
[A15] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schaft von einer Spülhülse umgeben sein. Hierdurch ist ein Fluid zur Kühlung an den Fräskopf führbar. Die Spülhülse kann den Schaft des Fräskopfes dabei unter Ausbildung eines Ringspalts zur Fluidführung konzentrisch umgeben.
[A16] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann im Grundkörper eine Kammer ausgebildet sein, die ein Fluid zur Kühlung bei Entgratvorgängen oder Fräsvorgängen aufnimmt. Hierdurch kann ein Überhitzen des Fräskopfes bei Entgratvorgängen vermieden werden.
[A17] Von der Kammer kann eine erste Fluidleitung zur Halteeinrichtung führen, wobei in der Halteeinrichtung eine zweite Fluidleitung zum Fräskopf führt. Durch diese Fluidleitungen ist eine Strömungsverbindung zwischen der Kammer und dem Fräskopf hergestellt.
[A18] Ebenso kann die zweite Fluidleitung der Halteeinrichtung in eine zumindest bereichsweise konisch ausgebildete Spannzangenkammer münden. Durch diese Ausgestaltung kann das Fluid durch die Sackschlitze der Spannzange hindurchströmen und zum Fräskopf gelangen. Die konische Ausbildung der Spannzangenkammer ermöglicht eine stabile Anlage der Segmente der Spannzange an der Innenwandung der Spannzangenkammer.
[A19] Vorzugsweise können zwischen der Halteeinrichtung und dem Grundkörper eine Fluiddichtung und eine Schmutzdichtung angeordnet sein. Die Fluiddichtung bewirkt, dass das Fluid ausschließlich zum Fräskopf gelangt und nicht durch Leckagen aus dem Grundkörper austritt. Die Schmutzdichtung ihrerseits verhindert ein Eindringen von Partikeln in das Innere des Grundkörpers.
[A20] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Fräskopf an seinem dem Grundkörper abgewandten Ende einen ersten konischen Fräskranz aufweisen und an seinem dem Grundkörper zugewandten Ende einen zweiten konischen Fräskranz aufweisen, wobei die Konizität der Fräskränze gegensinnig ausgebildet ist und der Fräskopf einen Äquator ausbildet. Die konische Ausbildung des Fräskopfes in beiden Richtungen erlaubt eine Auf- und eine Abbewegung des Fräskopfes in axialer Richtung, wenn dieser einer Unwucht eines zu entgratenden Werkstücks ausweicht.
[A21] Ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks kann derart durchgeführt werden, dass ein erfindungsgemäßes Fräs- und Entgratwerkzeug in Rotation versetzt wird, rotierend auf einer Bahn zwangsgeführt wird und dabei unter Pressung am Werkstück anliegt und bei Abweichung der zu bearbeitenden Kontur des Werkstücks von der vorgegebenen Bahn des Fräs- und Entgratwerkzeugs der Fräskopf desselben eine entsprechende Auf- und Abbewegung in axialer Richtung durchführt.

Fräs- und Entgratwerkzeuge der hier beschriebenen Art werden mittels ihrer Spindelaufnahmen in Werkzeugmaschinen eingespannt und durch diese Werkzeugmaschinen in Rotation versetzt. Der Fräskopf kann dann an Werkstücken Grate an Kanten entfernen und die Werkstücke somit zerspanend glätten. Die zu bearbeitende Kante oder Fläche des Werkstücks kann in ihrem Verlauf von der vorgegebenen, zwangsgeführten Bahn des Fräs- und Entgratwerkzeugs durch Formabweichungen oder Härteverzug des Werkstücks abweichen. Sobald die zu bearbeitende Kante oder Fläche des Werkstücks in ihrem Verlauf von der zwangsgeführten Bahn des Fräs- und Entgratwerkzeugs abweicht, kann der Fräskopf in axialer Richtung seiner Drehachse ausweichen. Ein Schlagen des zwangsgeführten Fräs- und Entgratwerkzeugs gegen das Werkstück, eine Einprägung von Kerben oder Rillen wie auch eine Änderung eines Fasenwinkels kann durch Verwendung des erfindungsgemäßen Fräs- und Entgratwerkzeugs wirksam vermieden werden.

[A22] Das Fräs- und Entgratwerkzeug kann auch auf einer linearen Bahn zwangsgeführt werden. Das Fräs- und Entgratwerkzeug kann dabei linearen Konturen eines Werkstücks folgen und diese Konturen entgraten oder mit einer Fase oder Fräsfläche versehen. Wenn bei einem Werkstück, welches eine linear verlaufende zu entgratende Kante aufweist, die Kante von ihrem linearen Verlauf abweicht, so kann auch in diesem Fall der Fräskopf in axialer Richtung seiner Drehachse ausweichen.
[A23] Das Fräs- und Entgratwerkzeug kann auch auf einer gekrümmten Bahn zwangsgeführt werden. Hierbei können runde Werkstücke wie beispielsweise Rohre entgratet werden.
[A24] Durch das Fräs- und Entgratwerkzeug kann eine Fläche in das Werkstück gefräst werden. Hierdurch ist eine flächige Bearbeitung des Werkstücks nicht nur an dessen Rändern, sondern auch an anderen Stellen möglich.
[A25] Durch das Fräs- und Entgratwerkzeug kann eine Fase in das Werkstück gefräst werden, die einen Fasenwinkel von 30° bis 60°, vorzugsweise 45°, zeigt. Dabei folgt das zwangsgeführte Fräs- und Entgratwerkzeug dem zu entgratenden Werkstück, um dessen Rand durch Herstellen einer Fase zu entgraten. Mit dem erfindungsgemäßen Fräs- und Entgratwerkzeug können Fasen mit einem Neigungswinkel von 30° bis 60° problemlos an einem Werkstück aufgebracht werden. Der Neigungswinkel wird nicht durch den Entgratvorgang aufgrund zu hoher Anpresskraft des Fräs- und Entgratwerkzeugs verändert.

Damit sind die Voraussetzungen für den Einsatz des Fräs- und Entgratwerkzeuges zum Beispiel in Taktstraßen mit neuesten Fertigungstechnologien gegeben. Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, in der beispielhaft und schematisch veranschaulichen:
1 ein Fräs- und Entgratwerkzeug in perspektivischer Ansicht,
2 eine Seitenansicht des Fräs- und Entgratwerkzeugs aus 1,
3 eine Schnittansicht des Fräs- und Entgratwerkzeugs aus den 1 und 2,
4 eine Schnittansicht des Fräs- und Entgratwerkzeugs gemäß 3 in der Ebene, in welcher die drei Mitnehmer angeordnet sind, die den ersten Anschlag ausbilden,
5 eine erste perspektivische Ansicht der Spannzange und
6 eine zweite perspektivische Ansicht der Spannzange.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
1 zeigt in perspektivischer Ansicht und 2 in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Fräs- und Entgratwerkzeug 1 zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine. Das Fräs- und Entgratwerkzeug 1 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 2, an dessen erstem Ende 3 eine Spindelaufnahme 4 ausgebildet ist und von dessen zweitem Ende 5 ein Fräskopf 6 in axialer Richtung abragt. Der Fräskopf 6 ist durch eine im Wesentlichen zylindrische Halteeinrichtung 7 mit dem Grundkörper 2 verbunden, wobei die Halteeinrichtung 7 zumindest teilweise im Grundkörper 2 aufgenommen ist. Der Fräskopf 6 ist in axialer Richtung relativ zum Grundkörper 2 gegen einen ersten Anschlag 8 hubbeweglich gelagert, wobei die Hubhöhe des Fräskopfes 6 durch den ersten Anschlag 8 variabel einstellbar ist.
3 zeigt in einer Schnittansicht das Fräs- und Entgratwerkzeug aus den 1 und 2. Dieses umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper 2, an dessen erstem Ende 3 eine Spindelaufnahme 4 ausgebildet ist und von dessen zweitem Ende 5 ein Fräskopf 6 in axialer Richtung abragt. Der Fräskopf 6 ist durch eine im Wesentlichen zylindrische Halteeinrichtung 7 mit dem Grundkörper 2 verbunden, wobei die Halteeinrichtung 7 zumindest teilweise im Grundkörper 2 aufgenommen ist. Die Halteeinrichtung 7 ragt mit einem Ende aus dem Grundkörper 2 heraus. Der Fräskopf 6 ist in axialer Richtung relativ zum Grundkörper 2 gegen einen ersten Anschlag 8 hubbeweglich gelagert, wobei die Hubhöhe des Fräskopfes 6 durch den ersten Anschlag 8 variabel einstellbar ist.
Der Fräskopf 6 ist gemeinsam mit der Halteeinrichtung 7 hubbeweglich gelagert. Der erste Anschlag 8 weist mindestens einen Mitnehmer 9 auf, der mit dem Grundkörper 2 und der Halteeinrichtung 7 in Eingriff steht und mit der Halteeinrichtung 7 im Grundkörper 2 einen Hubspalt 10 begrenzt.
Der mindestens eine Mitnehmer 9 ist in radialer Richtung relativ zur Halteeinrichtung 7 und zum Grundkörper 2 beweglich. Er kann durch eine Schraube 11 in einer gewünschten Position fixiert werden. Die Schraube 11 greift vom zweiten Ende 5 her in den Mitnehmer 9 ein. Der Mitnehmer 9 ist gestuft ausgebildet. Der erste Anschlag 8 weist drei Mitnehmer 9 auf, die umfänglich äquidistant angeordnet sind.
Der Fräskopf 6 ist gegen die Rückstellkraft einer vorgespannten Feder 12 axial beweglich gelagert. Die Feder 12 kann als Spiralfeder ausgebildet sein.
Das dem Fräskopf 6 abgewandte Ende der Halteeinrichtung 7 weist eine Aufnahme 13 für die Feder 12 auf, die als Sackloch oder Sackbohrung ausgebildet ist. In der Aufnahme 13 wird die Feder 12 zwangsgeführt. Am Grund der als Sackbohrung ausgebildeten Aufnahme 13 ist eine zweite Fluidleitung 26 ausgebildet.
Das dem Fräskopf 6 abgewandte Ende der Halteeinrichtung 7 ist axial hubbeweglich gegen einen zweiten Anschlag 14 führbar, der im Grundkörper 2 aufgenommen ist. Der zweite Anschlag 14 weist zwei aneinanderliegende, relativ zueinander bewegliche keilförmige Konusse 15, 16 auf, wobei ein Konus 16 durch einen Durchgriff 17 im Grundkörper 2 bewegbar ist. In den Durchgriff 17 kann eine Stellschraube eingesetzt werden, mit welcher der Konus 16 bewegt werden kann. Durch das Bewegen des Konus 16 können zwei geneigte Flächen 15a, 16a der keilförmigen Konusse 15, 16 entsprechend zweier aufeinander gleitender schiefen Ebenen aufeinander geschoben werden. Durch das Aufeinanderschieben der geneigten Flächen 15a, 16a erhöht sich die Gesamthöhe der beiden übereinanderliegenden keilförmigen Konusse 15, 16. Hierdurch kann der zweite Anschlag 14 bzw. die Vorspannung der Feder 12 eingestellt werden.
Der Fräskopf 6 weist einen Schaft 18 auf, der in der Halteeinrichtung 7 von einer Spannzange 19 ergriffen ist, die in einer Spannzangenkammer 20 angeordnet ist. Die Spannzange 19 ist durch eine Überwurfmutter 21 radial zusammengepresst, wobei die Überwurfmutter 21 mit der Halteeinrichtung 7 verschraubt ist.
Der Schaft 18 ist von einer Spülhülse 22 konzentrisch umgeben. Die Spülhülse 22 bildet mit dem Schaft 18 einen Ringspalt 23, durch welchen Fluid zum Fräskopf 6 gelangen kann. Die Spülhülse 22 ist im Querschnitt T-förmig ausgebildet und wird mit einem abkragenden Rand in der Überwurfmutter 21 gehalten.
Im Grundkörper 2 ist eine Kammer 24 ausgebildet, die ein Fluid zur Kühlung bei Fräsvorgängen oder Entgratvorgängen aufnimmt. Von der Kammer 24 führt eine erste Fluidleitung 25 zur Halteeinrichtung 7, wobei in der Halteeinrichtung 7 eine zweite Fluidleitung 26 zum Fräskopf 6 führt. Die zweite Fluidleitung 26 der Halteeinrichtung 7 mündet in eine zumindest bereichsweise konisch ausgebildete Spannzangenkammer 20. In die Spannzangenkammer 20 ist die Spannzange 19 eingesetzt.
Zwischen der Halteeinrichtung 7 und dem Grundkörper 2 sind eine Fluiddichtung 27 und eine Schmutzdichtung 28 angeordnet. Die Dichtungen 27, 28 sind als Ringdichtungen, zum Beispiel sogenannte O-Ringe, ausgestaltet.
Der Fräskopf 6 weist an seinem dem Grundkörper 2 abgewandten Ende einen ersten konischen Fräskranz 29 auf und an seinem dem Grundkörper 2 zugewandten Ende einen zweiten konischen Fräskranz 30 auf, wobei die Konizität der Fräskränze 29, 30 gegensinnig ausgebildet ist und der Fräskopf 6 einen Äquator 31 ausbildet. Durch diese Ausgestaltung kann der Fräskopf 6 eine Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung in axialer Richtung problemlos durchführen, da die Fräskränze 29, 30 aufgrund ihrer konischen Neigung entlang des Randes eines Werkstücks dem Rand gleitend folgen können und dadurch eine Fase mit gleich bleibendem Fasenwinkel auf dem Werkstück ausbilden.
4 zeigt den ersten Anschlag 8 in einer Schnittansicht. Die drei Mitnehmer 9 sind in radialer Richtung relativ zur Halteeinrichtung 7 und zum Grundkörper 2 in zylindrischen Mitnehmeraufnahmen beweglich gelagert. Der erste Anschlag 8 weist drei Mitnehmer 9 auf, die umfänglich äquidistant angeordnet sind. Die Halteeinrichtung 7 weist eine zweite Fluidleitung 26 auf, die mit der ersten Fluidleitung 25 im Grundkörper 2 strömungsverbunden ist.
Die 5 und 6 zeigen die Spannzange 19, die in der konischen Spannzangenkammer 20 aus 3 angeordnet ist, in perspektivischer Ansicht aus zwei Richtungen. Die Spannzange 19 weist mehrere radial bewegliche konisch verlaufende Segmente 32 auf, welche durch Sackschlitze 33 gebildet werden, die sich in axialer Richtung erstrecken. Die Spannzange 19 ist als Doppelkonus ausgebildet, wobei die Segmente 32 in zwei entgegengesetze Richtungen konisch verlaufen. Die Sackschlitze 33 sind derart alternierend angeordnet, dass sie sich abwechselnd zu unterschiedlichen Richtungen hin öffnen.
Die Spannzange 19 liegt in 3 an der Innenwandung der konisch ausgebildeten Spannzangenkammer 20 an. Ihre Segmente 32 sind durch das Verschrauben der Überwurfmutter 21 mit der Halteeinrichtung 7 gegeneinander geführt, wobei die Sackschlitze 33 in ihrer Weite bereichsweise reduziert sind. Durch das Gegeneinanderführen der Segmente 32 wird der Schaft 18 von den Segmenten 32 fest ergriffen, die in 6 der Betrachterebene zugewandt sind.
Das Fluid aus der Kammer 24 kann durch die Sackschlitze 33 hindurchströmen, sich innerhalb der Spannzange 19 verteilen und über den Schaft 18 zum Fräskopf 6 gelangen.
In den 1 bis 6 kennzeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente des Fräs- und Entgratwerkzeugs 1.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung ist gewerblich anwendbar, da das Fräs- und Entgratwerkzeug bei der Bearbeitung von Werkstücken einsetzbar ist, deren zu bearbeitende Fläche oder Kante von einer vorgegebenen Fläche oder Form oder Kante abweicht. Im maschinellen Einsatz derartiger Fräs- und Entgratwerkzeuge bedeutet das, dass bei einer Abweichung der frästechnisch zu bearbeitenden Fläche oder Kante von einer vorgegebenen Führungsbahn, auf der das Fräs- und Entgratwerkzeug mittels einer vorgegebenen Führungsbahn zwangsgeführt wird, das Werkstück trotzdem gemäß den Vorgaben bearbeitet wird; beispielsweise wird bei einem runden Werkstück, welches mit einer Unwucht behaftet ist, die Formabweichung im Bereich der Unwucht richtig bearbeitet.
Die Nützlichkeit des erfindungsgemäßen Fräs- und Entgratwerkzeugs liegt darin, dass mit diesem mit Formabweichungen, zum Beispiel mit einer Unwucht, behaftete Werkstücke problemlos und materialschonend bei gleich bleibender Güte und Qualität des Fräsvorgangs, wie zum Beispiel eine Entgratung, insbesondere unter gleich bleibendem Fasenwinkel längs der Entgratungskurve, entgratet werden können.

1: Fräs- und Entgratwerkzeug
2: Grundkörper
3: erstes Ende des Grundkörpers
4: Spindelaufnahme
5: zweites Ende des Grundkörpers
6: Fräskopf
7: Halteeinrichtung
8: erster Anschlag
9: Mitnehmer
10: Hubspalt
11: Schraube
12: Feder, Spiralfeder
13: Federaufnahme
14: zweiter Anschlag
15, 16: keilförmige Konusse
15a, 16a: geneigte Flächen
17: Durchgriff
18: Schaft
19: Spannzange
20: Spannzangenkammer
21: Überwurfmutter
22: Spülhülse
23: Ringspalt
24: Kammer
25: erste Fluidleitung
26: zweite Fluidleitung
27: Fluiddichtung
28: Schmutzdichtung
29: erster konischer Fräskranz
30: zweiter konischer Fräskranz
31: Äquator
32: Segmente der Spannzange
33: Sackschlitze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10310270 A1 [0006]
- DE 1030572 A1 [0007]

Claims

Fräs- und Entgratwerkzeug (1) zur Verwendung in einer Werkzeugmaschine, umfassend einen Grundkörper (2), an dessen erstem Ende (3) eine Spindelaufnahme (4) ausgebildet ist und von dessen zweitem Ende (5) ein Fräskopf (6) in axialer Richtung abragt, wobei der Fräskopf (6) durch eine Halteeinrichtung (7) mit dem Grundkörper (2) verbunden ist und wobei die Halteeinrichtung (7) zumindest teilweise im Grundkörper (2) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (6) in axialer Richtung seiner Drehachse relativ zum Grundkörper (2) gegen einen ersten Anschlag (8) entgegen der Wirkungsrichtung einer Rückstellkraft hubbeweglich gelagert ist, wobei die Hubhöhe des Fräskopfes (6) durch den ersten Anschlag (8) variabel einstellbar ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (6) gemeinsam mit der Halteeinrichtung (7) hubbeweglich gelagert ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (8) mindestens einen Mitnehmer (9) aufweist, der mit dem Grundkörper (2) und der Halteeinrichtung (7) in Eingriff steht und mit der Halteeinrichtung (7) im Grundkörper (2) einen Hubspalt (10) begrenzt.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mitnehmer (9) in radialer Richtung relativ zur Halteeinrichtung (7) und zum Grundkörper (2) beweglich ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Mitnehmer (9) gestuft oder konisch ausgebildet ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschlag (8) drei Mitnehmer (9) aufweist, die umfänglich äquidistant angeordnet sind.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (6) gegen die Rückstellkraft einer vorgespannten Feder (12) axial beweglich gelagert ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Fräskopf (6) abgewandte Ende der Halteeinrichtung (7) eine Aufnahme (13) für die Feder (12) aufweist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Fräskopf (6) abgewandte Ende der Halteeinrichtung (7) axial hubbeweglich gegen einen zweiten Anschlag (14) führbar ist, der im Grundkörper (2) aufgenommen ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (14) zwei aneinanderliegende, relativ zueinander bewegliche Konusse (15, 16) aufweist, wobei ein Konus (16) durch einen Durchgriff (17) im Grundkörper (2) bewegbar ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (6) einen Schaft (18) aufweist, der in der Halteeinrichtung (7) von einer Spannzange (19) ergriffen ist, die in einer Spannzangenkammer (20) angeordnet ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (19) durch eine Überwurfmutter (21) radial zusammen gepresst ist, wobei die Überwurfmutter (21) mit der Halteeinrichtung (7) verschraubt ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (19) mehrere radial bewegliche konisch verlaufende Segmente (32) aufweist, welche durch Sackschlitze (33) gebildet werden, die sich in axialer Richtung erstrecken.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange (19) als Doppelkonus ausgebildet ist, wobei die Segmente (32) in zwei entgegengesetzten Richtungen konisch verlaufen.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (18) von einer Spülhülse (22) umgeben ist.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Grundkörper (2) eine Kammer (24) ausgebildet ist, die ein Fluid zur Kühlung bei Fräsvorgängen oder Entgratvorgängen aufnimmt.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass von der Kammer (24) eine erste Fluidleitung (25) zur Halteeinrichtung (7) führt, wobei in der Halteeinrichtung (7) eine zweite Fluidleitung (26) zum Fräskopf (6) führt.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fluidleitung (26) der Halteeinrichtung (7) in eine zumindest bereichsweise konisch ausgebildete Spannzangenkammer (20) mündet.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Halteeinrichtung (7) und dem Grundkörper (2) eine Fluiddichtung (27) und eine Schmutzdichtung (28) angeordnet sind.
Fräs- und Entgratwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräskopf (6) an seinem dem Grundkörper (2) abgewandten Ende einen ersten konischen Fräskranz (29) aufweist und an seinem dem Grundkörper (2) zugewandten Ende einen zweiten konischen Fräskranz (30) aufweist, wobei die Konizität der Fräskränze (29, 30) gegensinnig ausgebildet ist und der Fräskopf (6) einen Äquator (31) ausbildet.
Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks, bei welchem ein Fräs- und Entgratwerkzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche in Rotation versetzt wird, rotierend auf einer Bahn zwangsgeführt wird und dabei unter Pressung am Werkstück anliegt und bei Abweichung der zu bearbeitenden Kontur des Werkstücks von der vorgegebenen Bahn des Fräs- und Entgratwerkzeugs der Fräskopf desselben eine entsprechende Auf- und Abbewegung in axialer Richtung durchführt.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräs- und Entgratwerkzeug (1) auf einer linearen oder auf einer gekrümmten Bahn zwangsgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fräs- und Entgratwerkzeug (1) eine Fräsfläche in das Werkstück gefräst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fräs- und Entgratwerkzeug (1) eine Fase in das Werkstück gefräst wird, die einen Fasenwinkel von 30° bis 60°, vorzugsweise 45°, aufweist.