DE3608892A1 - Werkzeug zum ausschneiden von punktschweissstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Ausschnei­ den von Punktschweißstellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits eine Reihe derartiger Werkzeuge bekannt, bei denen das Problem der Befestigung des Fräsers und des Zen­ trierdorns unterschiedlich gelöst ist. So ist aus der US-DS 31 04 564 ein Werkzeug zum Aufschneiden von Punktschweiß­ stellen bekannt, bei dem der Fräser auf den Halter ge­ schraubt ist, in dem eine Führungsbohrung zur Aufnahme des Zentrierdorns vorgesehen ist. Bedingt durch den Zu­ sammendrückvorgang der Druckfeder im Betrieb des Fräswerk­ zeugs und die schlagartige Freigabe des Zentrierdorns nach erfolgtem Ausschneidevorgang der Schweißstelle muß dafür Sorge getragen werden, daß der Zentrierdorn in dieser Phase des Betriebs nicht aus dem Halter herausgleitet. Zu diesem Zweck ist der Halter mit einer Stufenbohrung ver­ sehen, die einen Anschlag für einen Kopf des Zentrier­ dorns bildet, der von der Rückseite des Halters in das Werkzeug eingeführt wird.

Um die Befestigung des Fräsers am Halter zu vereinfachen ist in der DE-OS 28 23 104 ein Werkzeug gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, bei dem der Fräser mit einem im Durchmesser abgesetzten, der Schneide abgewandten Haltezylinder versehen ist, der in eine ent­ sprechende Passungsausnehmung des Halters eingesetzt ist. In dieser Passungsausnehmung wird der Fräser durch eine radial in den Halter eingedrehte Madenschraube gehalten, über die gleichzeitig die Drehmomentübertragung von Halter aui den Fräser bewerkstelligt wird. Die Sicherung des Zentrierdorns erfolgt durch einen gesonderten Reibkörper, der mit der Außenumfangsfläche des Zentrierdorns in Reib­ kontakt bringbar ist. Um bei dieser Gestaltung des Werk­ zeugs eine zuverlässige Drehmomentübertragung bereit­ stellen zu können, muß die Madenschraube entweder sehr fest in eine entsprechende Ausnehmung des Fräsers gedreht oder aber in eine entsprechend tief ausgebildete Ausneh­ mung des Fräsers eingreifen. In beiden Fällen ergibt sich der Nachteil, daß ein schnelles Auswechseln des Fräsers mit einfachen Handgriffen nicht möglich ist, ohne Gefahr zu laufen, daß die Verbindung zwischen Halter und Fräser bei längerem Gebrauch ausschlägt.

Um das Austauschen des Fräsers zu vereinfachen ist aus der DE-PS 32 12 143 ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei der die Mitnahme des Fräsers dadurch erfolgt, daß eine Schwalbenschwanzver­ bindung zwischen Fräser und Halter vorgesehen wird und der Zentrierdorn den Fräser mittig bezüglich des Halters fixiert. Da zur schnellen Auswechselbarkeit eine Spiel­ passung zwischen Zentrierdorn und Fräser einerseits bzw. Halter andererseits vorgesehen sein muß, sind gesonderte Maßnahmen erforderlich, um ein Herausgleiten des Zentrier­ dorns zu verhinden, wenn die zu bearbeitenden Blechteile vom Fräser durchschnitten sind. Zu diesem Zweck ist der Zentrierdorn abgestuft ausgebildet und die Führungsbohrung im Halter im Durchmesser größer als die Zentrierbohrung im Fräser gestaltet.

Mit diesem Werkzeug kann zwar der Fräser schnell ausge­ wechselt und der Zentrierdorn auch zuverlässig vor Herausfallen gesichert werden. Bei dieser Gestaltung können sich jedoch herstellungstechnische Schwierigkeiten ergeben, da es zur Übertragung größerer Drehmomente er­ forderlich ist, die Schwalbenschwanz-Passungsflächen äußerst exakt auszubilden, um ein Ausschlagen dieser formschlüssigen Verbindung sicher zu verhindern.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Ausschneiden von Punktschweißstellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das bei einfacher Herstellbarkeit eine sichere Mitnahme des Fräsers und dessen einfache Auswechselbarkeit gewähr­ leistet.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt eine klare räumliche Trennung zwischen den Teilen der Verbindungen zwischen Fräser und Halter, die die Drehmomentübertragung einerseits und die axiale Sicherung relativ zum Halter andererseits bewerk­ stelligen sollen. Dadurch gelingt es nicht nur, sämtliche Bestandteile des Werkzeugs so auszubilden, daß ausschließ­ lich eine Rundbearbeitung der Werkstücke erforderlich wird, sondern es wird darüber hinaus in vorteilhafter Weise die Voraussetzung dafür geschaffen, daß das Auswechseln des Fräsers sehr schnell erfolgen kann. Da der Sicherungs- Gewindestift erfindungsgemäß lediglich noch für die axiale Lagesicherung des Fräsers bezüglich des Halters sorgen muß, muß der Eingriffkontakt dieses Sicherungs- Gewindestifts mit dem Fräser nur sehr gering sein, um diese Aufgabe zu erfüllen. Das Auswechseln des Fräsers kann deshalb bereits dann vorgenommen werden, wenn der Gewindestift lediglich einen Bruchteil einer Umdrehung ausführt, wodurch der Fräser bereits in axialer Richtung freigegeben wird. Dadurch ist auch die Gefahr erheblich eingedämmt, daß sich die Ausnehmung im Fräser für den Sicherungs-Gewindestift bei längerem Gebrauch abnützt. Es ergibt sich somit nicht nur ein leichter herstell­ bares, sondern auch im Dauereinsatz zuverlässigeres Werkzeug.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 läßt sich das Werkzeug zusätzlich vereinfachen. Die Herstellung des Fräsers erfordert für diese Weiterbildung lediglich die zusätzliche Anbringung einer Längsnut, für die ein Fingerfräser herangezogen werden kann. Dadurch wird bei dieser Weiterbildung diejenige Fläche so groß wie möglich gemacht, auf der sich der Mitnehmerstift zur Übertragung des Drehmoments am Fräser abstützt. Die Flächenpressung zwischen Mitnehmerstift und Fräsernut wird auf diese Weise verhältnismäßig klein gehalten, so daß größere Drehmomente auf den Fräser übertragen werden können, selbst wenn der Fräser einen im Durchmesser verhältnis­ mäßig großen Zentrierdorn führt.

Die Weiterbildung gemäß Patentanspruch 3 entlastet den Sicherungs-Gewindestift und den Mitnehmerstift und gibt dem Fräser eine optimale Abstützung zur Aufnahme der Vorschubkräfte.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 4 ergibt sich eine Lösung, die das Herstellungsverfahren des Werkzeugs zusätzlich vereinfacht, ohne daß dadurch in Kauf genommen werden müßte, daß der Zentrierdorn in ungünstigen Bela­ stungszuständen aus dem Halter bzw. Fräser herausgeschleu­ dert wird. Dies geschieht dadurch, daß der Zentrierdorn mit seinem der Spitze abgewandten und besonders gestalte­ ten Endabschnitt mit der Druckfeder derart in Funktions­ eingriff steht, daß der Dorn lediglich zusammen mit der Druckfeder aus dem Halter herausbewegt werden könnte. Dadurch eröffnet sich jedoch die Möglichkeit, die Druck­ feder selbst und/oder die Aufnahmebohrung für die Druck­ feder dazu heranzuziehen, den Dorn im Halter zu sichern. Besonders einfach gelingt dies mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 5. Bei entsprechend großer Anzahl der Windungen genügt bereits ein sehr kleiner Reibkontakt mit der Innenoberfläche der Aufnahnebohrung, um den Zentrierdorn in dem Moment, in dem der Fräser das zu bearbeitende Bauteil durchdringt, in kürzester Zeit ab­ zubremsen, so daß ein Herausschleudern des Zentrierdorns samt Feder vermieden wird. Da der Zentrierdorn vorzugs­ weise lediglich im Fräser mit Spielpassung geführt ist und die Bohrung zur Aufnahme der Feder in der Regel einen größeren Durchmesser als die Innenbohrung des Fräsers aufweist, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß im Übergangsbereich zwischen Innenbohrung des Halters und Innenbohrung des Fräsers eine kleine Stufe entsteht, gegen die die vorderste Windung der Druckfeder anschlägt, falls der Zentrierdorn bei großer Vorspannkraft der Druck­ feder besonders weit aus dem Fräser herausbewegt werden sollte.

Wenn die Bohrung zur Aufnahme der Feder gemäß Patent­ anspruch 8 ausgebildet ist, ergibt sich nicht nur eine sehr einfache Herstellbarkeit, sondern darüber hinaus der zusätzliche Vorteil, daß eine große Fläche der Blind­ bohrung zur Erzeugung der oben angesprochenen Verzöge­ rungswirkung bereitgestellt wird. Dies ermöglicht es ferner, die Federkonstante der Druckfeder so auszulegen, daß bei den zu erwartenden axialen Verschiebungen des Zentrierdorns stets eine ausreichende Andrückkraft der Zentrierdornspitze an die Punktschweißstelle bereitge­ stellt wird, um den Fräser ordnungsgemäß zu zentrieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Nachstehend wird anhand schematischer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seiten­ ansicht des Werkzeugs zum Ausschneiden von Punkt­ schweißstellen,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seiten­ ansicht des im Werkzeug gemäß Fig. 1 eingesetzten Fräsers,

Fig. 3 eine Teilansicht des Fräsers gemäß Fig. 2 bei einer Blickrichtung entlang des Pfeils III in Fig. 2, und

Fig. 4 eine Seitenansicht des im Werkzeug gemäß Fig. 1 eingesetzten Zentrierdorns.

Das Werkzeug zum Ausschneiden von Punktschweißstellen, die zur Verbindung von Blechen dienen, ist in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Das Werkzeug besteht aus drei hauptsächlichen Teilen, von denen ein Halter mit der Bezugsnummer 2, ein darin auswechselbar eingesetzter Fräser mit der Bezugsnummer 3 und ein darin geführter Zentrierdorn mit der Bezugsnummer 4 gekennzeichnet ist. Der Fräser 3 ist im einzelnen in den Fig. 2 und 3 dargestellt, während der Zentrierdorn im einzelnen aus der Fig. 4 hervorgeht.

Der Fräser 3 weist an seinem einen Ende eine Anzahl von Zähnen 6 auf, die nicht näher beschrieben werden sollen, da sie im wesentlichen in herkömmlicher Weise ausgebil­ det sind. Der Fräser besitzt eine zylindrische geschliffe­ ne Außenoberfläche, die mit Spielpassung in eine Führungs­ ausnehmung 8 des Halters eingesetzt ist. Die Führungsaus­ nehmung 8 geht über eine Radialschulter 10 in eine Blind­ bohrung 12 über, in der eine Druckfeder 14 aufgenommen ist. Die Feder 14 stützt sich mit ihrem inneren Ende an einem Grund 16 der Blindbohrung 12 und mit ihrem anderen Ende an einer Radialschulter 17 des Zentrierdorn 4 ab. Mit den letzten den Zentrierdorn 4 benachbarten Windungen 18, 20 und 22 steht die Druckfeder 14 mit einem Konus­ zapfen 24 in Eingriff, der - wie im einzelnen aus Fig. 4 hervorgeht - von einem Kegelstumpf gebildet ist, der sich zur Radialschulter 17 hin verjüngt. Die letzten Windungen 18 bis 22 der Druckfeder 14 sind so angeordnet, daß sie bevorzugterweise über die gesamte Länge des Konuszapfens 24 an diesem anliegen, so daß eine quasi formflüssige Verbindung zwischen Druckfeder 14 und Zentrierdorn 4 vorliegt.

Der Außendurchmesser der Druckfeder 14 ist zumindest über eine gewisse Länge derart auf den Innendurchmesser der Blindbohrung 12 abgestimmt, daß im gezeigten Zustand ein geringfügiger Reibeingriffkontakt zwischen Windungen der Druckfeder 14 und der Innenoberfläche der Bohrung 12 auf­ rechterhalten ist. Dadurch wird der Zentrierdorn 4 in der in Fig. 1 dargestellten Lage gehalten.

Der Zentrierdorn 4 besitzt eine zylindrische Außenfläche 26, die mit Spielpassung eine bevorzugterweise geschliffene zylindrische Innenoberfläche 28 des Fräsers 4 durchragt. Die Spitze 30 steht im entspannten Zustand der Feder 14 um ein bestimmtes Maß M von den Zähnen 6 des Fräsers 3 vor. Man erkennt aus der Darstellung gemäß Fig. 1, daß in diesem Zustand ein hinterer Abschnitt 32 des Zentrier­ dorns 4 in die Bohrung 12 ragt, die jedoch keine Passungs­ fläche mehr für den Zentrierdorn 4 bildet, aber zumindest im Durchmesser so gestaltet ist, daß der Dorn mit Spiel in der Bohrung 12 verschiebbar ist.

Das Werkzeug 1 wird mit einem Spannabschnitt 34 des Halters 2 in eine Werkzeugaufnahme eingespannt, um den Fräser 3 in die Bewegung zu versetzen. Zur Drehmoment­ übertragung ist ein radial in den Halter eingepreßter Mitnehmerstift 36 vorgesehen, der mit Passung in einen Axialschlitz 38 des Fräsers 3 eingreift. Der Axialschlitz 38 erstreckt sich von der Radialschulter 10 zuge­ wandten Stirnseite 40 um ein solches Maß in axialer Richtung auf die Zähne 6 zu, daß im Schlitzgrund 42 bei vollständig eingeschobenem Fräser 3 ein Abstand zum Mitnehmerstift 36 verbleibt. Der Mitnehmerstift 36 er­ streckt sich radial gerade soweit nach innen, daß er den Zentrierdorn 4 mit seiner innen liegenden Stirnfläche noch nicht berührt.

Um den Fräser 3 in axialer Richtung gegen Herausfallen zu sichern, ist zum Mitnehmerstift 36 versetzt, ein Sicherungs-Gewindestift 44 bevorzugterweise ebenfalls radial in den vorderen Abschnitt des Halters 2 geschraubt. Mit seiner Spitze 46 greift der Sicherungs-Gewindestift 44 in eine bevorzugterweise kegelförmige Ausnehmung 48 ein, die im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Für die Ausnehmung 48 genügt eine sehr geringe Tiefe, um die axiale Sicherungsfunktion übernehmen zu können.

Das vorstehend beschriebene Werkzeug funktioniert wie folgt. Wenn der Spannabschnitt 34 in Drehbewegung ver­ setzt wird, erfolgt über den Mitnehmerstift 36 die Dreh­ momentübertragung auf den Fräser 3. Bei Betätigung des Vorschubs gelangt zunächst die Spitze 30 des Zentrier­ dorns 4 in Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück. Mit der Vorschubbewegung wird die Spitze 30 gegen die Kraft der Druckfeder 14 mit zunehmender Kraft unter all­ mählicher Beseitigung des Überstandsmaßes M gegen das Werkstück gepreßt, so daß der Fräser über die Passungs­ flächen 26 und 28 geführt in Kontakt mit dem Werkstück gelangt. Die Schneiden 6 schneiden nun die Schweißpunktstelle in Form eines Kreisplättchens aus dem Werkstück heraus, wobei die Druckfeder 14 immer weiter zusammengedrückt wird. Sobald das herauszuschnei­ dende Kreisplättchen vom Werkstück getrennt ist, wird die in der Druckfeder 14 gespeichterte Energie freige­ setzt, wodurch der Zentrierdorn 4 aus der Bohrung 12 herausbewegt wird. Diese Bewegung erfolgt unter einer beispielsweise ständigen Verzögerungswirkung, die durch den Reibkontakt der Windungen der Druckfeder 14 mit der Innenoberfläche der Bohrung 12 bereitgestellt wird.

Zum Wechseln des Fräsers 3 ist lediglich erforderlich, daß der Sicherungs-Gewindestift 44, der bevorzugterweise mit einer Innensechskant-Ausnehmung 50 versehen ist, geringfügig nach außen gedreht wird, wodurch der Fräser 3 aus der Führungsausnehmung 8 herausgleiten kann.

Die Erfindung schafft somit ein Werkzeug zum Aufschneiden von Punktschweißstellen, das einen Halter, einen Fräser und einen Zentrierdorn aufweist. Im vorderen Teil des Halters ist der Fräser auswechselbar, sowie dreh- und verschiebefest aufgenommen. Im Fräser wiederum ist gleitend verschiebbar ein Zentrierdorn geführt, der mittels einer Druckfeder, die im inneren des Halters aufgenommen ist, federnd gegen das zu bearbeitende Werk­ stück gedrückt wird. Der Fräser weist in dem dem Schneide­ abschnitt abgewandten Bereich einen Axialschlitz zur Auf­ nahme eines mit Passung eingreifenden Mitnehmerstifts und bevorzugterweise dazu in Umfangrichtung versetzt eine Ausnehmung auf, in die ein Sicherungs-Gewindestift schraubbar ist. Mit dieser Gestaltung des Werkzeugs ergeben sich Vorteile bei der Herstellung, beim Aus­ wechseln und bezüglich der Standzeit des Fräsers.

Claims (10)

1. Werkzeug zum Ausschneiden von Punktschweißstellen, mit einem Halter, in dessen vorderem Teil auswechselbar dreh­ und verschiebefest ein Fräser aufgenommen ist, und einem Zentrierdorn, der gleitend verschiebbar geführt den Fräser durchragt und sich über die seiner Zentrierspitze abge­ wandte Stirnseite an einer Schrauben-Druckfeder abstützt, die in einer Ausnehmung des Halters aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fräser (3) in dem seinem Schneidenabschnitt (6) abgewandten Bereich einen Axial­ schlitz (38) zur Aufnahme eines mit Passung eingreifenden Mitnehmerstifts (36) und dazu versetzt eine Ausnehmung (48) aufweist, in die ein Sicherungs-Gewindestift (44) schraubbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialschlitz (38) von einem die gesamte Wandstärke des Fräsers (3) durchdringenden Einschnitt einer Stirn­ seite (40) des Fräsers (3) gebildet ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (40) eine Planfläche aufweist, für die im Halter (2) eine Anschlagfläche (10) vorgesehen ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (2) eine dem Außendurch­ messer des Zentrierdorns (4) angepaßte Bohrung (12) aufweist, in der die Druckfeder (14) aufgenommen ist, die mit ihrem einen Endabschnitt bevorzugterweise über mehrere Windungen (18, 20, 22) auf einem Zentrierdorn- Konuszapfen (24) sitzt, der eine sich zum freien Ende erweiternde Konizität hat.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) in Reibkontakt mit der Innenoberfläche der Bohrung (12) steht.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (48) im Fräser (3) von einer Ansenkung gebildet ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Zentrierdorn (4) eine Spiel­ passung im Fräser (3) vorgesehen ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (12) im Halter (2) eine Blindbohrung mit einem Lägen- zu Dicken-Verhältnis im Bereich von 6 bis 10 ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (48) im Fräser (3) zum Axialschlitz (38) in Umfangsrichtung und bevorzugter­ weise in Axialrichtung versetzt angeordnet ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) lediglich mit ihrem dem Zentrierdorn (4) abgewandten Bereich mit der Bohrung (12) in Reibkontakt steht.