-
Mehrschneidenwerkzeug
-
Die Erfindung betrifft ein Mehrschneidenwerkzeug mit einem an einer
antreibbaren Welle anbringbaren Werkzeugschaft, einem an diesem befestigbaren Werkzeugträger
sowie mehreren in radialer Richtung einstellbaren Schneiden.
-
Bei bekannten derartigen Werkzeugen handelt es sich um Bohrwerkzeuge,
deren Werkzeugschaft eine mit einer Kerbverzahnung versehene vordere Stirnfläche
aufweist, auf der zwei in radialer Richtung verstellbare und in einer gewählten
Position fixierbare Schneiden mittels Schrauben befestigt sind.
-
Insbesondere bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen werden häufig
werkstückspezifische Mehrschneidenwerkzeuge, d. h. mehrschneidige Sonderwerkzeuge
verwendet, sobald die Losgröße dies wirtschaftlich zuläßt.
-
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Konzeption für ein Mehrschneidenwerkzeug
zu finden, die es ermöglicht, ein Mehrschneidenwerkzeug nach Art eines Baukastensystems
zusammenzusetzen, so dass nicht für jedes Werkstück ein Sonderwerkzeug vollständig
neu angefertigt werden muß. Bei Mehrschneidenwerkzeugen der eingangs erwähnten Art
läßt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, dass
Werkzeugschaft
und Werkzeugträger jeweils eine sich in Richtung der Schaftachse erstreckeide Gewindebohrung
zum Einschrauben eines die beiden Teile miteinander verbindendEn entsprechende Aussengewinde
auf weisenden Kupplungsstüöks besitzen. Zweckmäßigerweiseist das Kupplungsstück
auf seiner vom Werkzeugschaft abgekehrten Seite' mit einer Gewindebohrung zum Einschrauben
eines Kupplungsstücks für einer weiteren Werkzeugträger versehen, und diese kombination
aus Kupplungsstück und Werkzeugträger läßt sich somit in beliebiger Anzahl vorn
auf dem Werkzeugschaft montieren. Durch die Erfindung wurde also ein universelles
System für das Zusammensetzen eines Mehrschneiden--#ohr- oder Drehwerkzeugs geschaffen.
-
Die beiden Gewindebohrungen von Werkzeugschaft und Werkzeugträger
könnten Gewinde entgegengesetzten #: Drehsinns aufweisen, wobei dann entsprechendes
für die beiden Aussengewinde des Kupplungsstücks gelten würde. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschneidenwerkzeugs haben jedoch die beiden
Aussengewinde des Kupplungsstücks gleichen Drehsinn, jedoch unterschiedliche Gewinde
steigungen, und zwar weist das vom Werkzeugschaft abgekehrte Aussengewinde des Kupplungsstücks
eine kleinere Steigung auf als das andere Aussengewinde.
-
Beim Drehen des Kupplungsstücks wird dann der Werkzeugträger gegen
den Werkzeugschaft gezogen, und una wenn man nach3 einem weiteren Merkmal der Erfindung
die Steigungsdifferenz relativ klein wählt, ergibt sich beim Anziehen des Kupplungsstücks
eine hohe axiale Verspannung zwischen Werkzeugträger und Werkzeugschaft
bzw.
zwischen einander benachbarten Werkzeugträgern.
-
Um das Kupplungsstück drehen zu können, wenn es bereits teilweise
in den Werkzeugschaft eingeschraubt und der Werkzeugträger auf das Kupplungsstück
aufgeschraubt ist, weist das letztere auf seiner vom Werkzeugschaft abgekehrten
Seite Mittel zum Ansetzen eines geeigneten Werkzeugs in axialer Richtung auf, z.
B. einen Innensechskant oder ein innenliegendes Vielkeilprofil.
-
Um die Schneiden auch bei relativ hohen, über den Werkzeugschaft zu
übertragenden Drehmomenten gegen ein Verdrehen zu sichern, sind bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschneidenwerkzeugs der Werkzeugschaft
vorn und der Werkzeugträger rückwärtig mit in axialer Richtung ineinandergreifenden
Drehsicherungsmitteln versehen, und bei Systemen, bei denen mehrere Werkzeugträger
in axialer Richtung hintereinander montierbar sein sollen, ist der Werkzeugträger
auf seiner vorderen Seite entsprechend der vorderen Seite des Werkzeugschafts ausgebildet.
Am einfachsten sind Drehsicherungsmittel in Form einer Nut und eines Nutsteins,
eines Passtifts und einer entsprechenden Bohrung etc.
-
In diesem Fall sind für die Gewinde ganz bestimmte, definierte Gewindeanfänge
vorzusehen, und zwar in Abhängigkeit von der Höhe des Drehsicherungsmittels und
von den Gewindesteigungen, und ausserdem wird zweckmäßigerweise die Höhe der Drehsicherungsmittel
(in axialer Richtung gemessen) so gewählt, dass im angezogenen Zustand das Kupplungsstück
vorn mit
dem Werkzeugträger bündig abschließt, jedoch nicht innen
gegen den Werkzeugschaft anläuft.
-
Die Gewindebohrung des Kupplungsstücks könnte denselben Durchmesser
aufweisen wie dessen dem Werkzeugschaft zugekehrtes Aussengewinde; bei einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschneidenwerkzeugs ist das Kupplungsstück
jedoch als Reduziergewindebolzen ausgebildet, d. h. die Gewindedurchmesser nehmen
von Kupplungsstück zu Kupplungsstück ab.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Konzept lassen sich also Stufenwerkzeuge
aufbauen, die in Länge und Durchmesser der jeweiligen Arbeitsaufgabe leicht angepaßt
werden können. Die Werkzeugträger lassen sich in Abhängigkeit von der gewünschten
Werkstückbearbeitung z. B. mit sog. Wendeplattenhaltern bestücken, die in bekannter
Weise axial und radial verstellbar sein können.
-
Erwähnt sei noch, dass es bisher kein Werkzeugsystem gegeben hat,
das es ermöglicht hätte, in axialer Richtung hintereinander mehrere Bearbeitungswerkzeuge
anzuordnen; eine Ausnahme bildeten lediglich sog.
-
Anfasringe, die zum Anfasen von Bohrungen verwendet werden, wobei
zum Bearbeiten abgestufter Bohrungen auf einem Schaft in axialer Richtung hintereinander
mehrere Anfasringe festgeklemmt werden. Dieses einfache Festklemmen auf einem zylindrischen
Schaft ist jedoch für echte Mehrschneiden-Bohr-oder Drehwerkzeuge völlig unzulänglich.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung
und der beiliegenden zeichnerischen Darstellung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Mehrschneidenwerkzeugs; es zeigen: Fig. 1 einen axialen Schnitt
durch dieses mit drei Werkzeugträgern bestückte Mehrschneidenwerkzeug; Fig. 2 eine
Stirnansicht eines der Werkzeugträger; Fig. 3 einen Schnitt durch eines der Kupplungsstücke
und Fig. 4 eine Stirnansicht dieses Kupplungsstücks, gesehen in Richtung des Pfeils
A in Fig. 3.
-
Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeugschaft 10 mit einem Bund 12, an den
sich nach vorn ein kreiszylindrischer Ansatz 14 mit einer seine Stirnfläche bildenden
Anlagefläche 16 anschließt. In dieser ist erfindungsgemäß ein Nutstein 18 befestigt,
der um ein vorgegebenes Maß X über die Anlagefläche 16 übersteht. Nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung besitzt der Werkzeugschaft 10 eine von vorn eingebrachte Gewindebohrung
20 mit einem Innengewinde G1, bei dem es sich z. B. S in Rechtsgewinde mit einer
Steigung S1 handelt.
-
Schließlich empfiehlt es sich, das Innengewinde G in einen Freiraum
22 auslaufen zu lassen.
-
Bei der gezeichneten Ausführungsform ist der Werkzeugschaft 10 mit
drei Werkzeugträgern 24, 24' und 24" bestückt, welche Schneiden 26 und 26a bzw.
26' und 26a' bzw. 26" aufweisen, so dass die erfindungsgemäße Anordnung ein Stufenwerkzeug
bildet. Erfindungsgemäß sind die Werkzeugträger 24 bzw. 24' bzw.
-
24" mit einer Gewindebohrung 28 bzw. 28' bzw. 28#' versehen, deren
Innengewinde G2 bzw. G2, bzw. Und gleichfalls als Rechtsgewinde ausgebildet ist
und eine Steigung S2 bzw. S21 bzw. S2'' aufweist. Die Steigung S2 ist in diesem
Fall kleiner als die Steigung S1.
-
Der Montage der Werkzeugträger 24 bzw. 24' bzw. 24 " am Werkzeugschaft
10 dienen als Reduziergewindebolzen ausgebildete Kupplungsstücke 30 bzw. 30' bzw.
-
30'', von denen eines, z. B. das Kupplungsstück 30, in den Fig. 3
und 4 einzeln dargestellt wurde. Dieses Kupplungsstück besitzt ein dem Werkzeugschaft
10 zugewandtes Aussengewinde g1, das als Rechtsgewinde ausgebildet ist und dieselbe
Steigung S1 wie das Innengewinde G1 aufweist, sowie ein Aussengewinde g2 in Form
eines Rechtsgewindes mit der Steigung S2.
-
Von der vom Werkzeugschaft 10 abgekehrten Seite her wurde eine Gewindebohrung
20' in das Kupplungsstück 30 eingebracht, deren Innengewinde mit g11 bezeichnet
wurde. Erfindungsgemäß läuft auch das letztere in einen Freiraum 22' aus. Schließlich
besitzt das Kupplungsstück 30 noch einen Vielkeilprofilkanal 34 zum Ansetzen eines
in axialer Richtung eingeführten und entsprechend gestalteten Werkzeugs, mit dessen
Hilfe sich das Kupplungsstück 30 drehen läßt.
-
Um den Werkzeugträger 24 am Ansatz 14 des Werkzeugschafts 10 zu zentrieren,
besitzt der Werkzeugträger auf seiner dem Werkzeugschaft zugewandten Seite eine
kreiszylindrische Vertiefung 42, die nach innen durch eine ebene Anlagefläche 40
begrenzt wird. Die Anlageflächen 16 und 40 verlaufen senkrecht zur Achse des Werkzeugschafts
10, und um seine Zentrierungsaufgabe erfüllen zu können, greift der kreiszylindrische
Ansatz 14 passend in die kreiszylindrische Vertiefung 42. Auf der vom Werkzeugschaft
10 abgekehrten Seite ist der Werkzeugträger 24 entsprechend dem Werkzeugschaft 10
ausgebildet, während der Werkzeugträger 24' auf einer dem Werkzeugschaft 10 zugewandten
Seite entsprechend der gemäß Fig. 1 linken Seite des Werkzeugträgers 24 ausgebildet
ist, so dass der Werkzeugträger 24' am Werkzeugträger 24 zentriert wird; entsprechendes
gilt für den Werkzeugträger 24''.
-
Die Fig. 2 läßt schließlich anhand des Werkzeugträgers 24 erkennen,
wie die Schneiden der Werkzeugträger befestigt sein können. Im vorliegenden Fall
dienen dieser Befestigung Kerbverzahnungen 50 und Schrauben 52. Ferner zeigt die
Fig. 2 eine auch in Fig. 1 erkennbare Nut 54, in die der Nutstein 18 des Werkzeugschafts
10 passend eingreifen kann.
-
Hingegen wurden auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Werkzeugträgers
24 angeordnete Drehsicherungsmittel in Fig. 2 weggelassen. Diese alternativen Drehsicherungsmittel
zeigt lediglich die Fig. 1, nämlich einen Passtift 60, der in der vom Werkzeugschaft
10 abgewandten Stirnseite der Werkzeugträger befestigt ist, sowie eine entsprechende
Bohrung 62 auf der dem Werkzeugschaft 10 zugewandten Seite der
Werkzeugträger
24' und 24 " . Der Überstand der Passstifte 60 soll wieder gleich dem Maß X sein.
-
Die Montage eines Werkzeugträgers soll nun anhand des Werkzeugträgers
24 erläutert werden: Zunächst wird der Werkzeugträger 24 auf das Kupplungsstück
30 aufgeschraubt, worauf das Kupplungsstück 30 in das Innengewinde G1 durch Drehen
sowohl des Kupplungsstücks als auch des Werkzeugträgers 24 so weit hineingeschraubt
wird, bis sich der Werkzeugträger 24 wegen des Nutsteins 18 nativ zum Werkzeugschaft
10 nicht mehr drehen läßt, wobei gleichzeitig der Nutstein 18 der Nut 54 gegenüberstehen
muß. Dann wird mit Hilfe des in den Vielkeilprofilkanal 34 in axialer Richtung einschiebbaren
und nicht gezeichneten Werkzeugs das Kupplungsstück 30 weitergedreht, d; h. es wird
sowohl gegenüber dem Werkzeugschaft 10, als auch gegenüber dem Werkzeugträger 24
gedreht, und da die Steigung S1 der Gewinde G1 und g1 größer sein soll als die Steigung
S2 der Gewinde G2 und g2, wird der Werkzeugträger 24 gegen den Werkzeugschaft 10
gezogen, bis die Anlageflächen 16 und 40 gegeneinander anliegen. Durch das Anziehen
des Kupplungsstücks 30 müssen Werkzeugträger 24 und Werkzeugschaft 10 lediglich
in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden, da die Drehsicherung vom Nutstein
18 und der Nut 54 übernommen wird.
-
Bei der Montage des Werkzeugträgers 24' wird in genau derselben Weise
vorgegangen, wobei das Kupplungsstück 30' an die Stelle des Kupplungsstücks 30,
der Werkzeugträger 24' an die Stelle des Werkzeugträgers 24 und der letztere an
die Stelle des Werkzeugschafts
10 tritt, während Passtift 60 und
Bohrung 62 den Nutstein 18 und die Nut 54 ersetzen.
-
Zwar ist der Fertigungs- und Montageaufwand bei dem erfindungsgemäßen
Mehrschneidenwerkzeug größer als bei den erwähnten, zu ersetzenden Sonderwerkzeugen,
jedoch ist in diesem Zusammenhang zu bedenken, dass der Montageaufwand für eine
größere Serie nur einmal geleistet werden muß und dass für ein anderes, benötigtes
Werkstück nicht ein neues Sonderwerkzeug hergestellt, sondern lediglich das erfinduflgsgemäße
Mehrschneidenwerkzeug in anderer Weise zusammengesetzt bzw. eingestellt werden muß.
-
Natürlich können die Träger der Schneiden 26 etc. mit Langlöchern
für die Schrauben 52 versehen sein, um die Schneiden in radialer Richtung verstellen
zu können.
-
Ferner ermöglicht es der Aufbau des Mehrschneidenwerkzeugs, über axiale
Bohrungen im Werkzeugschaft lo sowie in den Kupplungsstücken 30 etc und radiale
Kanäle in den letzeren und den Werkzeugträgern 24 etc. Kühl-bzw. Schneidöle an jede
Bearbeitungsstelle zu leiten, wobei z.B. die Vielkeilprofilkanäle 34 und die Gewindebohrungen
20' etc. der Kupplungsstücke 30 etc.
-
als axiale Kanäle verwendbar sind - man muss nur die Gewindebohrung
des äussersten Kupplungsstücks durch einen eingeschraubten Stopfen verschliessen.
Leerseite