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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche ein Rotationswerkzeug aufweist, und ein Verfahren zum Wechsel eines Schneideinsatzes bei einer solchen Vorrichtung. Die Vorrichtung ist beispielsweise identisch zu dem Rotationswerkzeug oder ist eine Kombination einer Halterung und des Rotationswerkzeug, welches in die Halterung eingespannt ist. Das Rotationswerkzeug ist beispielsweise ein Bohrer.
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Speziell bei einem Rotationswerkzeug, welches modular ausgebildet ist, ist eine möglichst einfache Handhabung wünschenswert. Ein modulares Rotationswerkzeug weist einen Körper und einen separaten Schneideinsatz auf, welcher lösbar am Körper befestigbar ist. Das Befestigen oder Lösen und allgemein ein Wechsel des Schneideinsatzes ist entsprechend aufwendig und erfolgt beispielsweise manuell mittels eines separaten Werkzeugs, z.B. einem Schraubendreher.
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Aufgabe der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Befestigen oder Lösen eines Schneideinsatzes eines Rotationswerkzeugs zu vereinfachen. Insbesondere soll das Befestigen oder Lösen möglich sein, ohne den Körper aus der Halterung entfernen zu müssen. Weiterhin soll das Befestigen oder Lösen insbesondere automatisierbar sein, sodass ein vollständig automatischer Wechsel des Schneideinsatzes möglich ist. Außerdem soll das Rotationswerkzeug frontseitig, d.h. im Bereich des Schneideinsatzes, möglichst stabil sein.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
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Die Vorrichtung weist ein Rotationswerkzeug auf, vorzugsweise einen Bohrer, einen Fräser oder ein Reibwerkzeug. Das Rotationswerkzeug erstreckt sich entlang einer Längsachse und in einer axialen Richtung. Die Längsachse verläuft in axialer Richtung. Im Betrieb dreht sich das Rotationswerkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks um die Längsachse. Das Rotationswerkzeug weist einen Körper auf und einen Schneideinsatz und ist somit modular. Der Schneideinsatz weist wenigstens eine Schneide auf, zur Bearbeitung eines Werkstücks im Betrieb. Der Schneideinsatz ist frontseitig in den Körper einsetzbar, d.h. in einem montierten Zustand in den Körper eingesetzt. Vorzugsweise ist der Schneideinsatz zwischen zwei frontseitigen Armen des Körpers eingeklemmt und dadurch am Körper befestigt. Der Schneideinsatz ist beispielsweise eine Schneidplatte.
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Der Körper weist rückseitig einen Schaft auf, zum Einspannen in eine Halterung. Die Halterung ist insbesondere ein Teil einer Werkzeugmaschine. Die Halterung ist beispielsweise ein Futter, z.B. ein hydraulisches Dehnspannfutter. Geeigneterweise weist die Halterung eine Spannhülse auf, mit welcher das Rotationswerkzeug eingespannt wird. Das Rotationswerkzeug weist insbesondere eine oder mehrere Spannuten auf, welche sich entlang des Körpers bis zum Schaft erstrecken. Der Schaft stellt ein rückseitiges Ende des Rotationswerkzeugs dar. Der Schaft beginnt demnach insbesondere dort, wo die Spannuten enden und ist spannutfrei. Der Schaft bildet ein rückseitiges Ende des Körpers. An den Schaft schließt sich ein Arbeitsabschnitt an, welcher entsprechend ein frontseitiges Ende des Körpers bildet. Der Körper ist somit in einen Schaft und einen Arbeitsabschnitt unterteilt, diese sind jedoch insbesondere einstückig (monolithisch) gefertigt. Der Schaft ist vorzugsweise rein zylindrisch oder rein konisch geformt und weist vorzugsweise auch keine spanabhebenden oder spanführenden Elemente auf. Demgegenüber sind jegliche Spannuten und gegebenenfalls auch Schneiden (z.B. Nebenschneiden, zusätzlich zu den Schneiden des Schneideinsatzes) ein Teil des Arbeitsabschnitts. Der Schaft ist insbesondere durch eine umlaufende Fase oder Stufe in radialer Richtung gegenüber dem Arbeitsabschnitt abgesetzt. Das Rotationswerkzeug, speziell dessen Körper, weist insbesondere einen Durchmesser auf, welcher auf dem Schaft größer ist als auf dem Arbeitsabschnitt.
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Das Rotationswerkzeug weist weiterhin eine Klemmstange auf. Die Klemmstange erstreckt sich in der axialen Richtung durch den Körper und vorzugsweise entlang der Längsachse, d.h. mittig oder im Zentrum des Körpers. In einer geeigneten Ausgestaltung verläuft die Klemmstange durch einen Medienkanal des Rotationswerkzeugs und weist insbesondere einen geringeren Durchmesser auf als der Medienkanal. Der Medienkanal dient zur Zufuhr eines Arbeitsmediums (z.B. ein Kühl- und/oder Schmiermittel) zum Schneideinsatz. Das Arbeitsmedium wird insbesondere über eine rückseitige Öffnung des Körpers eingeführt und tritt insbesondere frontseitig über eine oder mehrere Austrittsöffnungen aus.
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Die Klemmstange ist frontseitig zur Befestigung des Schneideinsatzes ausgebildet. Hierzu weist die Klemmstange in einer geeigneten Ausgestaltung ein frontseitiges Ende auf, welches als ein Außen- oder Innengewinde ausgebildet ist. Der Schneideinsatz weist entsprechend ein hierzu komplementäres Innenbeziehungsweise Außengewinde auf und wird dann zur Befestigung auf die Klemmstange aufgeschraubt. In einer anderen geeigneten Ausgestaltung ist ein Bajonettverschluss ausgebildet, mit zwei Kupplungselementen, von welchen eines am Schneideinsatz ausgebildet ist und das andere am frontseitigen Ende der Klemmstange. Zur Montage des Schneideinsatzes wird dieser frontseitig in den Körper eingesetzt und auf die Klemmstange aufgesetzt, dann wird die Klemmstange gedreht, sodass der Schneideinsatz in den Körper hineingezogen wird und dabei befestigt wird. Zum Lösen wird die Klemmstange in umgekehrter Richtung gedreht. Anstelle einer solchen Schraubverbindung sind aber auch andere Verbindungen geeignet, z.B. eine Steckverbindung. Grundsätzlich möglich sind auch solche Verbindungen, bei welchen der Schneideinsatz durch eine rein axiale Verschiebung (d.h. in axialer Richtung) der Klemmstange befestigt oder gelöst wird.
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Um nun einen Wechsel des Schneideinsatzes (d.h. ein Lösen des Schneideinsatzes und ein darauffolgendes Befestigen eines anderen Schneideinsatzes) vornehmen zu können, während das Rotationswerkzeug in der Halterung eingespannt ist, ist es grundsätzlich möglich, die Klemmstange frontseitig anzutreiben, z.B. durch eine seitliche Schraube im Körper, welche sich entsprechend in radialer Richtung erstreckt und allgemein frontseitig angeordnet ist. Damit ist aber in der Nähe des Schneideinsatzes ein Loch in den Körper eingebracht, was sich nachteilig auf die Stabilität des Rotationswerkzeugs auswirkt und dessen Steifigkeit reduziert. Da hier typischerweise auch eine oder mehrere Spannuten in den Körper eingebracht sind, ist dieser ohnehin schon strukturell geschwächt. Außerdem können Späne im Bereich der Schraube oder dem zugehörigen Loch hängenbleiben und den Betrieb der Vorrichtung stören. Durch eine seitliche Schraube entstehen außerdem nachteilige Seitenkräfte im Rotationswerkzeug.
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Vorliegend erstreckt sich daher die Klemmstange rückseitig in Richtung des Schafts und ist mittels eines Werkzeugs betätigbar, um den Schneideinsatz am Körper zu befestigen oder von diesem zu lösen. Dabei ist mit „befestigen oder lösen“ gemeint, dass sowohl ein Befestigen als auch ein Lösen möglich ist, je nachdem, ob der Schneideinsatz eingesetzt oder entnommen werden soll. Die Betätigung der Klemmstange erfolgt mittels des Werkzeugs entweder unmittelbar (z.B. über einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug an der Klemmstange) oder mittelbar (z.B. über ein weiteres Element, welches einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug aufweist und mit der Klemmstange geeignet verbunden ist). Das Werkzeug ist beispielsweise ein Schraubendreher.
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Der Schaft ist im Vergleich zum übrigen Rotationswerkzeug vergleichsweise massiv und jedenfalls deutlich stabiler und steifer und auch weniger beansprucht als der frontseitige Teil (speziell eine Spitze) des Rotationswerkzeugs. Ähnliches gilt für ein rückseitiges Ende des Arbeitsabschnitts, welches sich unmittelbar an den Schaft anschließt, da an diesem Ende etwaige Spannuten bereits auslaufen und daher weniger tief sind. Dieses rückseitige Ende weist eine Länge auf, welche vorzugsweise höchstens dem Zweifachen des Durchmessers des Rotationswerkzeugs entspricht. In einer geeigneten Ausgestaltung beträgt die Länge höchstens 20% einer Gesamtlänge des Arbeitsabschnitts, bei einem Rotationswerkzeug mit sehr kurzem Arbeitsabschnitt beträgt die Länge aber gegebenenfalls mehr als 20% der Gesamtlänge. Zudem ist das rückseitige Ende geeigneterweise ähnlich wie der Schaft durch eine Fase oder Stufe (aufgrund der Spannuten nicht zwingend umlaufend) gegenüber dem restlichen Arbeitsabschnitt abgesetzt.
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Die Klemmstange erstreckt sich rückseitig vorzugsweise bis in den Schaft hinein (d.h. insbesondere „endet im Schaft“) und ist dann auch dort, d.h. insbesondere innerhalb des Schaft, mittels des Werkzeugs betätigbar. Alternativ erstreckt sich die Klemmstange lediglich bis in das rückseitige Ende des Arbeitsabschnitts hinein, endet dort vorzugsweise und ist auch dort mittels des Werkzeugs betätigbar. Dabei erstreckt sich die Klemmstange vorzugsweise bis in einen spannutfreien Teilbereich des Arbeitsabschnitts, welcher in axialer Richtung betrachtet zwischen dem Schaft und den Spannuten liegt, oder bis in einen Auslaufbereich des Arbeitsabschnitts, auf welchem die Spannuten auslaufen. Geeignet ist aber auch eine Ausgestaltung, bei welcher die Klemmstange vollständig durch den Schaft hindurchreicht.
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Entsprechend wird der zur Betätigung nötige Zugang vorliegend vorteilhaft von frontseitig nach rückseitig verlegt. Dadurch werden frontseitig eine hohe Stabilität und eine hohe Steifigkeit erzielt. Eine solche rückseitige Betätigung bedingt jedoch typischerweise, dass das Rotationswerkzeug zum Wechsel des Schneideinsatzes aus der Halterung entnommen werden muss. Daher weist die Vorrichtung zusätzlich ein Zugangsloch auf, welches derart angeordnet ist, dass die Klemmstange betätigbar ist während das Rotationswerkzeug in der Halterung eingespannt ist. Mit anderen Worten: die Klemmstange ist durch das Zugangsloch betätigbar und das Zugangsloch ist in eingespanntem Zustand zugänglich. Damit sind vorteilhaft eine Betätigung der Klemmstange und somit ein Wechsel des Schneideinsatzes möglich, während das Rotationswerkzeug in der Halterung eingespannt ist. Für die Anordnung des Zugangslochs und die Art und Weise der Betätigung der Klemmstange mittels des Werkzeugs gibt es verschiedene geeignete Ausgestaltungen, welche weiter unten näher erläutert werden.
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Die Vorrichtung ist in einer ersten bevorzugten Ausgestaltung identisch zu dem Rotationswerkzeug. In einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung ist die Vorrichtung eine Kombination aus dem Rotationswerkzeug und der Halterung, z.B. ist die Vorrichtung eine Werkzeugmaschine, mit einer Halterung, in welche das Rotationswerkzeug eingespannt ist.
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Unter „frontseitig“ wird insbesondere „auf/in/an einer vorderen Hälfte des Körpers“ verstanden, speziell im Bereich des Schneideinsatzes, und unter „rückseitig“ analog „auf/in/an einer hinteren Hälfte des Körpers“, speziell im Bereich des Schafts.
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Die Klemmstange ist zweckmäßigerweise am Körper gelagert und insbesondere in axialer Richtung fixiert. In einer ersten geeigneten Ausgestaltung ist im Körper ein Anschlag für die Klemmstange in axialer Richtung ausgebildet. In einer zweiten geeigneten Ausgestaltung sind die Klemmstange und der Körper mittels einer Gewindeverbindung aneinander gelagert, wodurch die Klemmstange gewissermaßen ebenfalls fixiert ist. Beispielsweise weist die Klemmstange ein Rechts-Links-Gewinde auf, mit einem Rechtsgewindeteil, zur Befestigung des Schneideinsatzes wie bereits beschrieben, und mit einem Linksgewindeteil, zur Befestigung im Körper, welcher ein entsprechend komplementäres Innengewinde aufweist (Links- und Rechtsgewindeteil können auch vertauscht werden). In jedem Fall ist sichergestellt, dass die Klemmstange in axialer Richtung nicht beliebig relativ zum Körper beweglich ist, sondern fixiert ist.
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Das Rotationswerkzeug ist vorliegend derart ausgebildet, dass bei einer Betätigung der Klemmstange diese gedreht wird und dadurch der Schneideinsatz befestigt oder gelöst wird. Durch Drehung der Klemmstange in der einen oder der anderen Richtung wird der Schneideinsatz dann entsprechend befestigt oder gelöst, z.B. geschraubt, wie oben bereits beschrieben. Die Klemmstange ist insbesondere um die Längsachse drehbar. Zum Drehen wird die Klemmstange mittelbar oder unmittelbar mit dem Werkzeug angetrieben. Alternativ ist grundsätzlich auch eine rein axiale Betätigung möglich, wobei durch eine axiale Verschiebung, d.h. eine Verschiebung in axialer Richtung, die Klemmstange betätigt und der Schneideinsatz dadurch befestigt oder gelöst würde.
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Bevorzugterweise weist die Vorrichtung einen Querstift auf, welcher mit der Klemmstange ein Getriebe bildet, welches derart ausgebildet ist, dass durch eine Betätigung des Querstifts mittels des Werkzeugs die Klemmstange betätigt wird und dadurch der Schneideinsatz befestigt oder gelöst wird. Das Zugangsloch ist hierbei in dem Schaft oder in dem rückseitigen Ende des Arbeitsabschnitts ausgebildet und der Querstift sitzt in dem Zugangsloch ein. Zum Wechsel des Schneideinsatzes wird demnach der Querstift mit dem Werkzeug betätigt und der Querstift treibt dann die Klemmstange an, wodurch der Schneideinsatz je nach Richtung befestigt oder gelöst wird. Der Querstift ist von außerhalb des Rotationswerkzeugs zugänglich. Der Querstift ist insbesondere zylinderförmig. An einem Ende, welches aus dem Zugangsloch nach außen weist, weist der Querstift zweckmäßigerweise einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug auf.
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Grundsätzlich denkbar ist auch, dass kein Querstift in dem Zugangsloch einsitzt und das Werkzeug durch das Zugangsloch eingeführt wird, um die Klemmstange direkt zu betätigen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Klemmstange rückseitig eine Verdickung auf, mit einer geneigten und insbesondere ringförmigen Angriffsfläche, d.h. die Angriffsfläche schließt mit der Längsachse einen Winkel von mehr als 90° ein. Die Verdickung bildet vorzugsweise ein rückseitiges Ende der Klemmstange. Der Querstift wirkt vorzugsweise endseitig mit der Angriffsfläche derart zusammen, dass bei einer Betätigung des Querstifts die Klemmstange angetrieben wird. Hierzu sind der Querstift und die Angriffsfläche insbesondere mit geeigneten Zahnflächen versehen, z.B. nach Art eines Kegelradgetriebes.
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Das Zugangsloch ist in einer geeigneten Ausgestaltung in einem Winkel von höchstens 75° relativ zu der Längsachse angeordnet. Dabei ist der frontseitige Winkel gemeint. Der Winkel ist insbesondere größer als 0°.
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Vorzugsweise erstreckt sich der Querstift entlang einer Stiftachse und ist entweder durch eine axiale Bewegung in Richtung der Stiftachse oder durch eine Drehung um die Stiftachse betätigbar. Somit sind prinzipiell zwei unterschiedliche Betätigungen vorteilhaft. Da der Querstift im Zugangsloch einsitzt, erstreckt sich auch die Stiftachse entlang des Zugangslochs und somit in einem entsprechenden Winkel zur Längsachse.
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Als Alternative zum Zugangsloch im Schaft oder dem rückseitigen Ende des Arbeitsabschnitts des Rotationswerkzeugs weist die Vorrichtung in einer geeigneten Ausgestaltung eine Halterung auf, in welche das Rotationswerkzeug einspannbar ist, sodass in einem eingespannten Zustand der Schaft in der Halterung eingespannt ist und die Halterung weist nun das Zugangsloch auf, über welches die Klemmstange betätigbar ist, insbesondere von außerhalb der Halterung und durch diese hindurch. Das Zugangsloch ist beispielsweise in eine Wandung der Halterung eingebracht.
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Bevorzugterweise erstreckt sich das Zugangsloch in einer radialen Richtung senkrecht zur axialen Richtung und die Halterung weist ein Getriebe auf, mit einem Querstift, welcher in dem Zugangsloch einsitzt, und mit einem Axialstift, welcher mit der Klemmstange verbunden ist. Das Getriebe ist insbesondere derart ausgebildet, dass durch eine Betätigung des Querstifts mittels des Werkzeugs der Axialstift und darüber letztendlich auch die Klemmstange angetrieben werden und dadurch der Schneideinsatz befestigt oder gelöst wird. Der Axialstift und die Klemmstange sind entweder einstückig (monolithisch) hergestellt oder mehrteilig, d.h. als zwei voneinander separate Bauteile. In letzterem Fall sind der Axialstift und die Klemmstange geeignet miteinander verbunden, z.B. über entsprechende Steck- oder Eingriffskonturen.
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Der Querstift erstreckt sich vorzugsweise in radialer Richtung und zweckmäßigerweise nicht direkt auf die Längsachse zu, sondern seitlich an dieser vorbei. Das Getriebe ist dann beispielsweise als Schneckengetriebe realisiert, wobei der Querstift ein Schneckengewinde aufweist und der Axialstift eine entsprechend geeignete Verzahnung, um mit dem Querstift zusammenzuwirken. Andere Arten von Getrieben sind aber grundsätzlich auch möglich und geeignet, speziell auch ein Kegelradgetriebe wie weiter oben beschrieben, wobei dann der Querstift zweckmäßigerweise auf den Axialstift und die Längsachse zuläuft, geeigneterweise in einem Winkel zur Längsachse von weniger als 90°.
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Allgemein bilden der Querstift und die Klemmstange (und gegebenenfalls zusätzlich mit dem Axialstift) zusammen einen Mechanismus, insbesondere Klemmmechanismus, zum Befestigen und Lösen des Schneideinsatzes. In der weiter oben beschriebenen Ausgestaltung mit dem Querstift im rückseitigen Ende des Arbeitsabschnitts oder im Schaft ist dieser Mechanismus vollständig in das Rotationswerkzeug integriert. Ebenfalls geeignet ist aber auch eine teilweise Auslagerung des Mechanismus in die Halterung, sodass der Mechanismus durch die Kombination von Rotationswerkzeug und Halterung gebildet wird. Dies ist bei der ebenfalls oben beschriebenen Alternative der Fall. Die Klemmstange ist dabei weiterhin ein Teil des Rotationswerkzeugs, deren Betätigung erfolgt nun jedoch über das Zugangsloch und den Querstift (und gegebenenfalls den Axialstift) der Halterung.
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Die Ausführungen zum Zugangsloch, zum Getriebe und zum Querstift im Zusammenhang mit der Ausgestaltung mit dem Zugangsloch im Schaft gelten sinngemäß auch für die Ausgestaltung mit dem Zugangsloch in der Halterung und umgekehrt.
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Zweckmäßigerweise ragt die Klemmstange rückseitig und in der axialen Richtung aus dem Schaft heraus. Insbesondere ist die Klemmstange dadurch länger als der Körper. Im eingespannten Zustand reicht die Klemmstange bis in die Halterung hinein und ist dann von dort aus betätigbar, entweder unmittelbar mit dem Werkzeug oder mittelbar über den Querstift und gegebenenfalls den zusätzlichen Axialstift.
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Als Alternative zu einem Zugangsloch der Halterung in radialer Richtung ist auch eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei welcher sich das Zugangsloch entlang der Längsachse erstreckt. Eine Betätigung mittels des Werkzeugs erfolgt dann entlang der Längsachse, die Klemmstange weist am rückseitigen Ende hierzu einen entsprechenden Werkzeugeingriff auf. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach, da kein zusätzlicher Mechanismus und kein Getriebe zur Betätigung der Klemmstange benötigt werden, sondern dieser durch die Halterung hindurch direkt mit dem Werkzeug betätigt wird.
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Das Verfahren dient zum Befestigen oder Lösen, speziell zum Wechsel, eines Schneideinsatzes bei einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben. Dabei wird der Schneideinsatz gelöst oder befestigt, speziell gewechselt, während das Rotationswerkzeug in der Halterung eingespannt ist.
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Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung eignen sich besonders für ein vollständig automatisches Befestigen oder Lösen des Schneideinsatzes, vorzugsweise mittels eines Roboters. Ein manueller Eingriff ist nicht nötig. Entsprechend wird auch das beschriebene Verfahren vorzugsweise vollständig automatisch ausgeführt, insbesondere von einem Roboter. Damit ist auch eine automatische Indizierung von Schneideinsätzen für mehrere Anwendungen möglich. Zweckmäßigerweise wird dies mit einer Pre-Setter-Funktionalität kombiniert.
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Beschreibung der Figuren
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Figuren anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer Halterung und eines Rotationswerkzeugs,
- 2a Halterung und Rotationswerkzeug aus 1 in einer Seitenansicht,
- 2b eine Schnittansicht ausgehend von 2a,
- 3a das Rotationswerkzeug aus 1 in einer Seitenansicht,
- 3b eine Schnittansicht ausgehend von 3a,
- 4 eine Variante der Halterung und des Rotationswerkzeugs aus 1,
- 5 Halterung und Rotationswerkzeug aus 4 in einer Explosionsdarstellung,
- 6a Halterung und Rotationswerkzeug aus 4 in einer Seitenansicht,
- 6b eine Schnittansicht ausgehend von 6a,
- 7a Halterung und Rotationswerkzeug aus 4 in einer anderen Seitenansicht,
- 7b eine Schnittansicht ausgehend von 7a,
- 8 eine weitere Variante der Halterung und des Rotationswerkzeugs aus 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In den 1 bis 8 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für eine Vorrichtung 2 gezeigt. Die Vorrichtung 2 weist ein Rotationswerkzeug 4 auf, hier jeweils einen Bohrer. Das Rotationswerkzeug 4 erstreckt sich entlang einer Längsachse L und in einer axialen Richtung A. Die Längsachse L verläuft in axialer Richtung A. Im Betrieb dreht sich das Rotationswerkzeug 4 zur Bearbeitung eines Werkstücks um die Längsachse L. Das Rotationswerkzeug 4 weist einen Körper 6 auf und einen Schneideinsatz 8 und ist somit modular. Der Schneideinsatz 8 weist wenigstens eine nicht explizit bezeichnete Schneide auf, zur Bearbeitung eines Werkstücks im Betrieb. Der Schneideinsatz 8 ist frontseitig in den Körper 6 einsetzbar, d.h. in einem montierten Zustand in den Körper 6 eingesetzt, z.B. wie in 2a, 4 oder 6a gezeigt. Der Schneideinsatz 8 zwischen zwei frontseitigen Armen 10 des Körpers 4 eingeklemmt und dadurch an diesem befestigt. Der Schneideinsatz 8 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen eine Schneidplatte.
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Der Körper 6 weist rückseitig einen Schaft 12 auf, zum Einspannen in eine Halterung 14. Die Halterung 14 weist beispielsweise eine Spannhülse 16 auf, mit welcher das Rotationswerkzeug 4 eingespannt wird. Das Rotationswerkzeug 4 weist in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen zudem mehrere Spannuten 18 auf, welche sich entlang des Körpers 6 bis zum Schaft 12 erstrecken. Der Schaft 12 stellt ein rückseitiges Ende des Körpers 6 und auch des Rotationswerkzeugs 4 insgesamt dar. Der Schaft 12 beginnt vorliegend dort, wo die Spannuten 18 enden und ist spannutfrei. An den Schaft 12 schließt sich ein Arbeitsabschnitt 20 an, welcher entsprechend ein frontseitiges Ende des Körpers 6 bildet. Der Körper 6 ist somit in einen Schaft 12 und einen Arbeitsabschnitt 20 unterteilt, diese sind jedoch vorliegend einstückig (monolithisch) gefertigt. Der Schaft 12 ist vorliegend rein zylindrisch geformt und weist keine spanabhebenden oder spanführenden Elemente auf. Demgegenüber sind jegliche Spannuten 18 und gegebenenfalls auch Schneiden (z.B. Nebenschneiden, zusätzlich zu den Schneiden des Schneideinsatzes 8) ein Teil des Arbeitsabschnitts 20. Der Schaft 12 ist vorliegend durch eine umlaufende Fase oder Stufe in radialer Richtung R gegenüber dem Arbeitsabschnitt 20 abgesetzt. Das hier gezeigte Rotationswerkzeug 4 weist zudem einen Durchmesser D auf, welcher auf dem Schaft 12 größer ist als auf dem Arbeitsabschnitt 20.
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Das Rotationswerkzeug 4 weist weiterhin eine Klemmstange 22 auf. Die Klemmstange 22 erstreckt sich in der axialen Richtung A durch den Körper 6 und entlang der Längsachse L, d.h. mittig oder im Zentrum des Körpers 6. In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen verläuft die Klemmstange 22 durch einen nicht explizit bezeichneten Medienkanal des Rotationswerkzeugs 4 und weist einen geringeren Durchmesser auf als dieser Medienkanal. Der Medienkanal dient zur Zufuhr eines Arbeitsmediums (z.B. ein Kühl- und/oder Schmiermittel) zum Schneideinsatz 8. Das Arbeitsmedium wird vorliegend über eine rückseitige Öffnung des Körpers 6 eingeführt und tritt frontseitig über mehrere Austrittsöffnungen aus.
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Die Klemmstange 22 ist frontseitig zur Befestigung des Schneideinsatzes 8 ausgebildet. Hierzu weist die Klemmstange 22 in den hier gezeigten Ausgestaltungen ein frontseitiges Ende 24 auf, welches als ein Außengewinde ausgebildet ist. Der Schneideinsatz 8 weist entsprechend ein hierzu komplementäres Innengewinde auf und wird dann zur Befestigung auf die Klemmstange 22 aufgeschraubt. Zur Montage des Schneideinsatzes 8 wird dieser frontseitig in den Körper 6 eingesetzt und auf die Klemmstange 22 aufgesetzt, dann wird die Klemmstange 22 gedreht, sodass der Schneideinsatz 8 in den Körper 6 hineingezogen wird und dabei befestigt wird. Zum Lösen wird die Klemmstange 22 in umgekehrter Richtung gedreht. Anstelle einer solchen Schraubverbindung sind aber auch andere, nicht explizit gezeigte Verbindungen geeignet.
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Vorliegend erstreckt sich die Klemmstange 22 rückseitig wenigstens bis in den Schaft 12 und ist dort mittels eines nicht explizit dargestellten Werkzeugs betätigbar, um den Schneideinsatz 12 am Körper 6 zu befestigen oder von diesem zu lösen. Dabei ist mit „befestigen oder lösen“ gemeint, dass sowohl ein Befestigen als auch ein Lösen möglich ist, je nachdem, ob der Schneideinsatz 8 eingesetzt oder entnommen werden soll. Die Betätigung der Klemmstange 22 erfolgt mittels des Werkzeugs entweder unmittelbar (z.B. über einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug an der Klemmstange 22) oder mittelbar (z.B. über ein weiteres Element, welches einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug aufweist und mit der Klemmstange 22 geeignet verbunden ist). Das Werkzeug ist beispielsweise ein Schraubendreher.
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Der Schaft 12 ist im Vergleich zum übrigen Rotationswerkzeug 4 vergleichsweise massiv und jedenfalls deutlich stabiler und steifer und auch weniger beansprucht als der frontseitige Teil (speziell eine Spitze) des Rotationswerkzeugs 4. Ähnliches gilt für ein rückseitiges Ende 26 des Arbeitsabschnitts 20, welches sich unmittelbar an den Schaft 12 anschließt, da an diesem Ende 26 etwaige Spannuten 18 bereits auslaufen und daher weniger tief sind. Dieses rückseitige Ende 26 weist eine Länge 28 auf, welche insbesondere höchstens dem Zweifachen des Durchmessers D entspricht. Zudem ist das rückseitige Ende 26 ähnlich wie der Schaft 12 durch eine Fase oder Stufe (aufgrund der Spannuten 18 nicht zwingend umlaufend) gegenüber dem restlichen Arbeitsabschnitt 20 abgesetzt.
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In einer nicht gezeigten Alternative erstreckt sich die Klemmstange 22 nicht bis in den Schaft 12 hinein, sondern lediglich bis kurz davor, d.h. bis in das rückseitige Ende 26, und endet bereits dort.
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Der zur Betätigung der Klemmstange 22 nötige Zugang ist vorliegend nach rückseitig verlegt. Dadurch werden frontseitig eine hohe Stabilität und eine hohe Steifigkeit erzielt. Eine solche rückseitige Betätigung bedingt jedoch typischerweise, dass das Rotationswerkzeug 4 zum Wechsel des Schneideinsatzes 8 aus der Halterung 14 entnommen werden muss. Daher weist die Vorrichtung 2 zusätzlich ein Zugangsloch 32 auf, welches derart angeordnet ist, dass die Klemmstange 22 betätigbar ist während das Rotationswerkzeug 4 in der Halterung 14 eingespannt ist. Mit anderen Worten: die Klemmstange 22 ist durch das Zugangsloch 32 betätigbar und dieses Zugangsloch 32 ist in eingespanntem Zustand zugänglich. Damit sind eine Betätigung der Klemmstange 22 und ein Wechsel des Schneideinsatzes 8 möglich, während das Rotationswerkzeug 4 in der Halterung 14 eingespannt ist.
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Für die Anordnung des Zugangslochs 32 und die Art und Weise der Betätigung der Klemmstange 22 mittels des Werkzeugs sind verschiedene Ausgestaltungen möglich, von welchen in den 1 bis 8 drei gezeigt sind. Dabei zeigen die 1 bis 3b eine erste Ausgestaltung, die 4 bis 7b eine zweite Ausgestaltung und die 8 eine dritte Ausgestaltung. In den 1 bis 3b ist die Vorrichtung 2 identisch zu dem Rotationswerkzeug 4, die Halterung 14 ist nicht zwingend ein Teil der Vorrichtung 2. In den 4 bis 8 hingegen ist die Vorrichtung 2 eine Kombination aus dem Rotationswerkzeug 4 und der Halterung 14.
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Unter „frontseitig“ wird vorliegend „auf/in/an einer vorderen Hälfte des Körpers 6“ verstanden, speziell im Bereich des Schneideinsatzes 8, und unter „rückseitig“ analog „auf/in/an einer hinteren Hälfte des Körpers 6“, speziell im Bereich des Schafts 12.
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Die Klemmstange 22 ist vorliegend am Körper 6 gelagert und in axialer Richtung A fixiert. Dies ist besonders gut erkennbar in den Schnittansichten der 2b, 3b und 7b. Beispielsweise ist im Körper 6 ein Anschlag für die Klemmstange 22 in axialer Richtung A ausgebildet oder die Klemmstange 22 und der Körper 6 sind mittels einer Gewindeverbindung aneinander gelagert, z.B. weist die Klemmstange 22 ein Rechts-Links-Gewinde auf.
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Das Rotationswerkzeug 4 ist in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen derart ausgebildet, dass bei einer Betätigung der Klemmstange 22 diese gedreht wird und dadurch der Schneideinsatz 8 befestigt oder gelöst wird. Durch Drehung der Klemmstange 22 in der einen oder der anderen Richtung wird der Schneideinsatz 8 dann entsprechend befestigt oder gelöst, z.B. geschraubt. Die Klemmstange 22 ist dabei um die Längsachse L drehbar. Zum Drehen wird die Klemmstange 22 mittelbar oder unmittelbar mit dem Werkzeug angetrieben. Grundsätzlich möglich wäre aber stattdessen auch eine rein axiale Betätigung, bei welcher durch eine axiale Verschiebung, d.h. eine Verschiebung in axialer Richtung A, die Klemmstange 22 betätigt und der Schneideinsatz 8 dadurch befestigt oder gelöst wird.
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In der Ausgestaltung gemäß den 1 bis 3b weist die Vorrichtung 2 einen Querstift 34 auf, welcher mit der Klemmstange 22 ein Getriebe bildet, welches derart ausgebildet ist, dass durch eine Betätigung des Querstifts 34mittels des Werkzeugs die Klemmstange 22 betätigt wird und dadurch der Schneideinsatz 8 befestigt oder gelöst wird. Das Zugangsloch 32 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in dem rückseitigen Ende 26 des Arbeitsabschnitts 20 ausgebildet, in einer nicht gezeigten Ausgestaltung ist das Zugangsloch 32 in dem Schaft 12 ausgebildet. Der Querstift 34 sitzt in dem Zugangsloch 32 ein. Zum Wechsel des Schneideinsatzes 8 wird der Querstift 34 mit dem Werkzeug betätigt und der Querstift 34 treibt dann die Klemmstange 22 an, wodurch der Schneideinsatz 8 je nach Richtung befestigt oder gelöst wird. Der Querstift 34 ist von außerhalb des Rotationswerkzeugs 4 zugänglich. Der Querstift 34 ist vorliegend zylinderförmig und weist an demjenigen Ende, welches aus dem Zugangsloch 32 nach außen weist, einen Werkzeugeingriff für das Werkzeug auf.
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Grundsätzlich ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher kein Querstift 34 in dem Zugangsloch 32 einsitzt und das Werkzeug durch das Zugangsloch 32 eingeführt wird, um die Klemmstange 22 direkt zu betätigen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3b weist die Klemmstange 22 rückseitig eine Verdickung 36 auf, mit einer geneigten und hier auch ringförmigen Angriffsfläche 38. Die Verdickung 36 bildet hier zudem ein rückseitiges Ende der Klemmstange 22. Der Querstift 34 wirkt endseitig mit der Angriffsfläche 38 derart zusammen, dass bei einer Betätigung des Querstifts 34 die Klemmstange 22 angetrieben wird. Hierzu sind der Querstift 34 und die Angriffsfläche 38 z.B. mit geeigneten Zahnflächen versehen.
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In der hier gezeigten Ausgestaltung ist das Zugangsloch 32 in einem Winkel W von höchstens 75° relativ zu der Längsachse L angeordnet. Dabei ist der frontseitige Winkel W gemeint.
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Der Querstift 34 erstreckt sich entlang einer Stiftachse S und ist entweder durch eine axiale Bewegung in Richtung der Stiftachse S oder durch eine Drehung um die Stiftachse S betätigbar. Da der Querstift 34 im Zugangsloch 32 einsitzt, erstreckt sich auch die Stiftachse S entlang des Zugangslochs 32 und somit in einem entsprechenden Winkel W zur Längsachse L.
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Als Alternative zum Zugangsloch 32 im Schaft 12 oder dem rückseitigen Ende 26 des Arbeitsabschnitts 20 des Rotationswerkzeugs 4 weist die Vorrichtung 2 in den Ausgestaltungen der 4 bis 8 eine Halterung 14 auf, in welche das Rotationswerkzeug 4 einspannbar ist, sodass im eingespannten Zustand der Schaft 12 in der Halterung 14 eingespannt ist und diese nun das Zugangsloch 32 aufweist, über welches die Klemmstange 22 von außerhalb der Halterung 14 und durch diese hindurch betätigbar ist. In den 4 bis 7b ist das Zugangsloch 32 in eine Wandung der Halterung 14 eingebracht, in 8 ist das Zugangsloch 32 rückseitig in die Halterung 14 eingebracht.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 4 bis 7b erstreckt sich das Zugangsloch 32 in radialer Richtung R senkrecht zur axialen Richtung A und die Halterung 14 weist ein Getriebe auf, mit einem Querstift 34, welcher in dem Zugangsloch 32 einsitzt, und mit einem Axialstift 40, welcher mit der Klemmstange 22 verbunden ist. Das Getriebe ist vorliegend derart ausgebildet, dass durch eine Betätigung des Querstifts 34 mittels des Werkzeugs der Axialstift 40 und darüber letztendlich auch die Klemmstange 22 angetrieben werden und dadurch der Schneideinsatz 8 befestigt oder gelöst wird. Der Axialstift 40 und die Klemmstange 22 sind entweder einstückig (monolithisch) hergestellt oder mehrteilig, d.h. als zwei voneinander separate Bauteile. In letzterem Fall sind der Axialstift 40 und die Klemmstange 22 geeignet miteinander verbunden, z.B. über entsprechende Steck- oder Eingriffskonturen.
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Der Querstift 34 erstreckt sich vorliegend in radialer Richtung R und nicht direkt auf die Längsachse L zu, sondern seitlich an dieser vorbei. Das Getriebe ist beispielsweise als Schneckengetriebe realisiert, wobei der Querstift 34 ein Schneckengewinde aufweist und der Axialstift 40 eine entsprechend geeignete Verzahnung, um mit dem Querstift 34 zusammenzuwirken. Andere Arten von Getrieben sind aber auch möglich.
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Allgemein bilden der Querstift 34 und die Klemmstange 22 (und gegebenenfalls zusätzlich mit dem Axialstift 40) zusammen einen Mechanismus, zum Befestigen und Lösen des Schneideinsatzes 8. In der weiter oben im Zusammenhang mit den 1 bis 3b beschriebenen Ausgestaltung mit dem Querstift 34 im rückseitigen Ende 26 des Arbeitsabschnitts 20 oder im Schaft 12 ist dieser Mechanismus vollständig in das Rotationswerkzeug 4 integriert. In den Ausgestaltungen der 4 bis 8 ist hingegen der Mechanismus teilweise in die Halterung 14 ausgelagert, sodass der Mechanismus durch die Kombination von Rotationswerkzeug 4 und Halterung 14 gebildet wird. Dabei ist die Klemmstange 22 weiterhin ein Teil des Rotationswerkzeugs 4, deren Betätigung erfolgt nun jedoch über das Zugangsloch 32 und den Querstift 34 (und gegebenenfalls den Axialstift 40) der Halterung 14.
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Die Ausführungen zum Zugangsloch 32, zum Getriebe und zum Querstift 34 im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der 1 bis 3b gelten sinngemäß auch für die Ausgestaltungen der 4 bis 8 und umgekehrt.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 8 ragt die Klemmstange 22 rückseitig und in der axialen Richtung A aus dem Schaft 12 heraus. Dies ist besonders gut in den 5 und 8 zu erkennen. Die Klemmstange 22 ist dadurch länger als der Körper 6. Im eingespannten Zustand reicht die Klemmstange 22 bis in die Halterung 14 hinein und ist dann von dort aus betätigbar, entweder unmittelbar mit dem Werkzeug oder mittelbar über den Querstift 34 und gegebenenfalls den zusätzlichen Axialstift 40.
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Als Alternative zu einem Zugangsloch 32 der Halterung 14 in radialer Richtung R wie in den 4 bis 7b gezeigt ist auch eine Ausgestaltung wie in 8 möglich, bei welcher sich das Zugangsloch 32 entlang der Längsachse L erstreckt. Eine Betätigung mittels des Werkzeugs erfolgt dann entlang der Längsachse L, die Klemmstange 22 weist am rückseitigen Ende hierzu einen entsprechenden Werkzeugeingriff auf.
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Bei einem Verfahren zum Befestigen oder Lösen, speziell zum Wechsel, des Schneideinsatzes 8 bei einer Vorrichtung 2 wie vorstehend beschrieben, wird der Schneideinsatz 8 gelöst oder befestigt, speziell gewechselt, während das Rotationswerkzeug 4 in der Halterung 14 eingespannt ist, z.B. vollständig automatisch mittels eines nicht explizit gezeigten Roboters. Ein manueller Eingriff ist nicht nötig. Damit ist auch eine automatische Indizierung von Schneideinsätzen 8 für mehrere Anwendungen möglich. In einer nicht explizit gezeigten Ausgestaltung wird dies mit einer Pre-Setter-Funktionalität kombiniert.