DE10157787A1

DE10157787A1 - Werkzeug für die spanabhebende Bearbeitung

Info

Publication number: DE10157787A1
Application number: DE2001157787
Authority: DE
Inventors: Gustav Werthwein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2003-06-12
Also published as: AU2002358539A1; WO2003051564A1

Abstract

Das Werkzeug (10) für die spanabhebende Bearbeitung wird durch einen Halter (11) und einen Schneidkopf (12) gebildet. Diese Werkzeugteile (10; 11) sind mittels Koppelelementen (13) sowohl in axialer Richtung wie auch in der Querrichtung miteinander verbunden. Die Koppelelemente (13) werden durch je eine kreisringförmige Stirnfläche, durch eine Innenkonusfläche bzw. Außenkonusfläche, durch eine innere bzw. äußere zylindrische Führungsfläche und durch ein Innengewinde bzw. Außengewinde gebildet.

Description

Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere in sogenannten Bearbeitungszentren, werden in zunehmenden Maße teilbare Werkzeuge verwendet. Bei Ihnen sind die Werkzeugschneiden an einem gesondertem Teil, einem Schneidenträger oder Schneidkopf angeordnet, der mittels Koppelelementen mit dem anderen Teil des Werkzeuges, dem Werkzeughalter oder kurz Halter, gekoppelt werden kann. Der Halter weist an seinem einen Endbereich Koppelflächen für das Koppeln des Werkzeuges mit einer Werkzeugmaschine auf. Für diesen Teil des Halters gibt es weitgehend genormte Ausführungsformen. Am anderen Endbereich des Halters sind die halterseitigen Koppelelemente angeordnet, die zur besseren Unterscheidung im folgenden als primäre Koppelelemente bezeichnet werden. Der Schneidkopf weist an seinem einen Längenabschnitt eine oder mehrere Schneiden auf, die im allgemeinen als Schneidplatten aus einem hochwertigen Schneidenwerkstoff ausgebildet sind, und weist am anderem Längenabschnitt Koppelelemente auf, die auf die Koppelelemente am Halter abgestimmt sind und die im folgenden als sekundäre Koppelelemente bezeichnet werden.
Bei einem bekannten teilbaren Werkzeug dieser Art werden die primären Koppelelemente am Halter durch eine kreisringförmige Stirnfläche und durch eine daran anschließende Innenkonusfläche gebildet, die verhältnismäßig kurz ist. Als weitere Koppelelemente sind sowohl am Halter wie auch am Schneidkopf je ein Längenabschnitt mit einem Innengewinde vorhanden, die gegenläufig ausgebildet sind und die mit einem Gewindestift zusammenwirken, der zwei Längenabschnitte mit je einem Außengewinde aufweist, die ebenfalls gegenläufig ausgebildet sind.
Die beiden Stirnflächen und die Innenkonusfläche sowie die Außenkonusfläche können als glatte umlaufende Flächen sehr genau hergestellt werden, so daß bei dem Schneidkopf eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit erreicht werden kann. Die beiden Innengewinde und die beiden Außengewinde können demgegenüber nur mit verhältnismäßig großen Toleranzen hergestellt werden. Insbesondere bei den Innengewinden kann ein Achsialversatz und/oder ein Winkelversatz der Gewindeachse gegenüber der Achse des betreffenden Werkzeugteils auftreten. Dadurch können erheblich Querkräfte auftreten, die dazu führen können, daß der Schneidkopf gegenüber der Achse des Halters schräg gestellt wird. Das führt zur Verringerung der Rundlaufgenauigkeit und damit zu Taumelbewegungen des Schneidkopfes.
Diese Gefahr ist noch erheblich größer, wenn anstelle der beiden Innengewinde und des Gewindestiftes nur ein Innengewinde am Halter vorhanden ist und am Schneidkopf an den Längenabschnitt mit dem Außenkonus ein weiterer Längenabschnitt mit einem Außengewinde, d. h. ein Gewindezapfen, einstückig anschließt. Wegen der starren Verbindung dieses Außengewindes mit dem Schneidkopf kann bei einem Achsversatz und/oder Winkelversatz eines oder beider Gewindeabschnitte die dadurch ausgelöste, auf den Schneidkopf einwirkende Querkraft erhebliche Werte erreichen, wodurch die Rundlaufgenauigkeit des Schneidkopfes stark vermindert werden kann. Eine solche Beeinträchtigung kann auch dann eintreten, wenn durch starke Schnittkräfte am vorderen Ende des Schneidkopfes eine hohe Querkraft hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ungünstige Auswirkungen einer möglicherweise von den Befestigungsgewinden erzeugten Querkraft auf den genauen Sitz des Schneidkopfes zumindest zu verringern oder gar auszuschalten. Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den im Anspruch 1 angegeben Merkmalen gelöst.
Dadurch, daß am Halter zwischen dem Längenabschnitt mit der Innenkonusfläche und dem Längenabschnitt mit dem Innengewinde ein weiterer Längenabschnitt angeordnet ist, der eine zylindrische Führungsfläche aufweist, deren Achse mit der Achse der Innenkonusfläche fluchtet, und dadurch, daß in entsprechender Weise am Schneidkopf zwischen dem Längenabschnitt mit der Außenkonusfläche und dem Längenabschnitt mit dem Außengewinde ebenfalls ein weiterer Längenabschnitt angeordnet ist, der mit einer zylindrischen Führungsfläche versehen ist, die auf die zylindrische Führungsfläche am Halter abgestimmt ist und deren Achse mit der Achse der Außenkonusfläche fluchtet, wird der Schneidkopf an einer von dem Längenabschnitt mit den Schneiden aus betrachtet, jenseits der beiden Konusflächen gelegenen Stelle durch die zylindrischen Führungsflächen abgestützt, so daß eine dahinter von den Gewindeflächen ausgehende Querkraft nicht zu einer Schrägstellung des Längenabschnittes mit der Außenkonusfläche in dem elastischen Längenabschnitt mit der Innenkonusfläche des Halters und zu dessen Aufweitung führen kann.
Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird diese Abstützung durch den größeren axialen Abstand der zylindrischen Führungsfläche von der Außenkonusfläche deutlich verbessert.
Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird gewährleistet, daß eine von den Gewindeflächen herrührende Querkraft von einer großen Zylinderfläche aufgenommen wird, so daß die örtliche Belastung deutlich geringer ist und eine daraus resultierende elastische Verformung vermieden wird.
Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird durch die enge gegenseitige Passung die Stützwirkung der Zylinderflächen ebenfalls verstärkt.
Durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird erreicht, dass eine von den Gewindeflächen herrührende Querkraft auf kürzestem Wege von den zylindrischen Führungsflächen aufgenommen werden kann und dass das dabei entstehende Moment möglichst klein bleibt.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einem Längsschnitt eines Werkzeuges mit einem Halter und einen Schneidkopf;
Fig. 2 einen Längsschnitt des Halters nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht des Schneidkopfes nach Fig. 1.
Das aus Fig. 1 ersichtliche Werkzeug 10 weist als Hauptbaugruppen einen Werkzeughalter oder kurz Halter 11 und einen Schneidkopf 12 auf. Diese beiden Werkzeugteile sind voneinander trennbar und werden für den Einsatz als Werkzeug mittels mehrerer Koppelelemente miteinander zum fertigen Werkzeug 10 vereinigt.
Der Halter 11 weist seinerseits zwei Teile auf, nämlich einen Grundkörper 14 und einen Einsatz 15.
Der Grundkörper 14 ist in dem in Fig. 1 rechts gelegenen Bereich in einer für diese Werkzeuge üblichen und im allgemeinen sogar genormten Weise gestaltet. Im seinem in Fig. 1 links gelegenen Bereich weist er eine zylindrische Ausnehmung 16 auf, in die der Einsatz 15 eingesetzt ist. Der Einsatz 15 und der Grundkörper 14 sind unlösbar miteinander verbunden, und zwar im allgemeinen durch einen Schrumpfsitz. Durch diese zweiteilige Ausbildung des Halters 11 hat man größere Freiheiten bei der Gestaltung der Koppelelemente des Halters im Bereich des Einsatzes 15. Außerdem kann man bei einer Beschädigung des Einsatzes, insbesondere seiner Koppelelemente, diesen Teil des Halters 11 leichter austauschen Dessen ungeachtet kann der Halter 11 auch einstückig ausgebildet sein.
Wie aus Fig. 2 näher zu ersehen ist, weist der Halter 11 an dem in Fig. 2 rechts gelegenen Endbereich Koppelflächen 17 für das Koppeln mit einer Werkzeugmaschine auf. Dazu gehören eine kreisringförmige Stirnfläche 18 und eine verhältnismäßig kurze Außenkonusfläche 19.
Am Halter 11 sind an seinem von den Koppelflächen 17 abgekehrten Endbereich die halterseitigen Koppelelemente für das Koppeln des Halters 11 mit dem Schneidkopf 12 angeordnet. Diese Koppelelemente werden im folgenden als primäre Koppelelemente 13.1 bezeichnet. Sie werden durch eine am Ende des Halters 11 gelegene und normal zu seiner Längsachse ausgerichtete kreisringförmige Stirnfläche 21, durch eine daran anschließende koaxiale Innenkonusfläche 22, durch eine daran anschließende koaxiale zylindrische Führungsfläche 23 und durch ein Innengewinde 24 gebildet.
Am Schneidkopf 12 sind in dem in Fig. 3 am weitesten links gelegenen Längenabschnitt eine Anzahl Plattensitze 26 vorhanden, die am Umfang gleichmäßig verteilt sind. Daran ist je eine Schneidplatte 27 mittels einer Befestigungsschraube 28 befestigt.
Der am Schneidkopf 12 angeordnete Teil der Koppelelemente 13 (Fig. 1), die im folgenden als sekundäre Koppelelemente 13.2 bezeichnet werden, wird gebildet durch eine kreisringförmige Stirnfläche 31, durch eine Außenkonusfläche 32, durch eine zylindrische Führungsfläche 33 und durch ein Außengewinde 34.
Um die Auswirkungen der theoretisch gegebenen statischen Überbestimmung zwischen der Stirnfläche 21 und der Innenkonusfläche 22 zu mildern, wird die Umfangswand der Innenkonunsfläche 22 so elastisch gestaltet, daß beim Zusammenfügen des Schneidkopfes 12 mit dem Halter 11 die Innenkonusfläche 22 des Halters 11 elastisch so weit gedehnt wird, daß die beiden Stirnflächen 21 und 22 bis zur gegenseitigen Anlage unter einer gewissen Anlagekraft einander angenähert werden können.
Die Stirnfäche 31 des Schneidkopfes 12 ist normal zu seiner Längsachse ausgerichtet und hat zumindest annähernd den gleichen Innendurchmesser und den gleichen Außendurchmesser wie die Stirnfläche 21 am Halter 11.
Die mit einem kleinen Abstand für den Werkzeugauslauf an die Stirnfläche 31 anschließende Außenkonusfläche 32 ist auf die Innenkonusfläche 22 am Halter 11 abgestimmt. Desgleichen ist die zylindrische Führungsfläche 33 am Schneidkopf 12 auf die zylindrische Führungsfläche 23 am Halter 11 abgestimmt. Schließlich ist das Außengewinde 34 auf das Innengewinde 24 am Halter 11 abgestimmt.
Die Zylindrische Führungsfläche 33 am Schneidkopf 12 hat eine axiale Erstreckung, die zumindest annähernd gleich derjenigen der Außenkonusfläche 32 ist.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, schließt die zylindrische Führungsfläche 33 nicht unmittelbar an das Ende der Außenkonusfläche 32 an. Dazwischen ist ein Längenabschnitt 35 vorhanden, der einen kleineren Durchmesser als die Führungsfläche 33 hat. Durch den Längenabschnitt 35 hat die Führungsfläche 33 einen größeren Abstand von der Außenkonusfläche 32, so daß das Führungs- oder Stützmoment der Führungsfläche 33 im Bezug auf die Außenkonusfläche 32 entsprechend groß ist.
Zwischen dem Längenabschnitt mit der zylindrischen Führungsfläche 33 und dem Außengewinde 34 ist nur ein verhältnismäßig kleiner achsialer Abstand für den notwendigen Werkzeugauslauf. Außerdem ist das Außengewinde 34 so kurz wie möglich bemessen. Dadurch kann eine möglicherweise vom Außengewinde 34 ausgehende Querkraft so unmittelbar wie möglich von der zylindrischen Führungsfläche 33 aufgenommen werden und kann vom Außengewinde 34 allenfalls ein kleines Moment erzeugt werden. Beides kann sich nicht nennenswert auf die Außenkonusfläche 32 auswirken.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist am Schneidkopf 12 an - demjenigen Längenabschnitt, der zwischen der Stirnfläche 31 und dem Scheidenbereich gelegen ist, eine zweifache Abflachung 36 für den Einsatz eines Montagewerkzeuges angebracht, mittels dessen der Schneidkopf 12 mit dem für einen einwandfreien Sitz erforderlichen Drehmoment in den Halter 11 eingeschraubt werden kann und auch wieder davon gelöst werden kann. Bezugszeichenliste 10 Werkzeug
11 Halter
12 Schneidkopf
13 Koppelelemente
14 Grundkörper
15 Einsatz
16 Ausnehmung
17 Koppelflächen
18 Stirnfläche
19 Konusfläche
21 Stirnfläche
22 Innenkonusfläche
23 Führungsfläche
24 Innengewinde
26 Plattensitz
27 Schneidplatte
28 Befestigungsschraube
31 Stirnfläche
32 Außenkonusfläche
33 Führungsfläche
34 Außengewinde
35 Längenabschnitt
36 Abflachung

Claims

1. Werkzeug für die spanabhebende Bearbeitung, mit den Merkmalen:

- es ist ein Halter (11) vorhanden,

- der an seinem einen Endbereich Koppelflächen (17) für das Koppeln mit einer Werkzeugmaschine aufweist und

- der an seinem anderen Endbereich primäre Koppelelemente (13) für das Ankoppeln eines Schneidkopfes aufweist

- es ist ein Schneidkopf (11) vorhanden,

- der an seinem einen Längenabschnitt sekundäre Koppelelemente (13.1) für das Ankoppeln an dem Halter (11) aufweist und

- der an dem anderen Längenabschnitt mindestens einen Plattensitz (26) für eine Schneidplatte und eine daran befestigte Schneidplatte (27) aufweist

- die primären Koppelelemente (13.1) am Halter (11) werden gebildet durch

- eine an seinem Ende gelegene und zumindest annähernd normal zu seiner Längsachse ausgerichtete kreisringförmige Stirnfläche (21) und

- durch eine daran anschließende koaxiale Innenkonusfläche (22) und

- durch ein daran anschließendes koaxiales Innengewinde (24),

- die sekundären Koppelelemente (13.2) am Schneidkopf (12) werden gebildet durch

- eine der primären Stirnfläche (21) am Halter (11) zugekehrte und darauf abgestimmte sekundäre Stirnfläche (31),

- eine daran anschließende koaxiale und auf die Innenkonusfläche (22) am Halter (11) abgestimmte Außenkonusfläche (32 und

- ein daran anschließendes und auf das Innengewinde (24) am Halter (11) abgestimmtes Außengewinde (34),

gekennzeichnet durch die Merkmale:

- am Halter (11) ist zwischen dem Längenabschnitt mit der Innenkonusfläche (22) und dem Längenabschnitt mit dem Innengewinde (24) ein weiterer Längenabschnitt mit einer zylindrischen Führungsfläche (23) angeordnet,

- deren Achse mit der Achse der Innenkonusfläche () fluchtet,

- am Schneidkopf (12) ist zwischen dem Längenabschnitt mit der Außenkonusfläche (32) und dem Längenabschnitt mit dem Außengewinde (34) ein weiterer Längenabschnitt mit einer zylindrischen Führungsfläche (33) angeordnet,

- die auf die zylindrische Führungsfläche (23) am Halter (11) abgestimmt ist und

- deren Achse mit der Achse der Außenkonusfläche (32) fluchtet.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

- die zylindrische Führungsfläche (33) am Schneid kopf (12) hat in axialer Richtung einen gewissen Abstand von der Außenkonusfläche (32)

3. Werkzeug nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

- die zylindrische Führungsfläche (33) am Schneidkopf (12) hat eine axiale Erstreckung, die zumindest annähernd gleich derjenigen der Außenkonusfläche (32) ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

- die beiden mit einander zusammenwirkenden zylindrischen Führungsflächen (23; 33) haben eine Passgenauigkeitsstufe von zumindest annähernd IT 6/7.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

- der Längenabschnitt mit dem Außengewinde (34) hat in axialer Richtung von der zylindrischen Führungsfläche (33) einen möglichst kleinen Abstand,

- vorzugsweise hat das Außengewinde (34) eine möglichst kleine axiale Erstreckung.