DE102011002663A1

DE102011002663A1 - Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elekrodenspitzen von Punktschweißelektroden

Info

Publication number: DE102011002663A1
Application number: DE201110002663
Authority: DE
Inventors: Harald Heptner
Original assignee: LUTZ TECHNIK GmbH
Current assignee: Copperhead Industrial De GmbH
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-01-13
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Ein Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden umfasst einen im Fräsbetrieb um eine Drehachse (A) drehbaren Werkzeugkörper (16) mit einer ersten Axialseite (18) und einer zweiten Axialseite (20), wobei an wenigstens einer der Axialseiten (18, 20) eine bezüglich der Drehachse (A) im Wesentlichen zentrierte Einsenkung (22, 24) zur Einführung eines zu befräsenden Objekts vorgesehen ist, ein an dem Werkzeugkörper (16) arretiertes Schneidelement (30), wobei das Schneidelement (30) in Zuordnung zu wenigstens einer Einsenkung (22, 24) eine Schneidkante (26, 28) aufweist, wobei in dem Werkzeugkörper (16) eine in Verbindung mit der wenigstens einen Einsenkung (22, 24) stehende Aufnahmeaussparung (34) vorgesehen ist und das an dem Werkzeugkörper (16) arretierte Schneidelement (30) in der Aufnahmeausspar (30) in einem drehachsennah zu positionierenden Längsendbereich (47) desselben einen ersten Eingriffsvorsprung (48) und in einem drehachsenfern zu positionierenden zweiten Längsendbereich (50) desselben einen zweiten Eingriffsvorsprung (52) aufweist, wobei in einem drehachsennahen, radial inneren Bereich des Werkzeugkörpers (16) in Zuordnung zu dem ersten Eingriffsvorsprung (48) eine zur Aufnahmeaussparung (34) offene erste Eingriffsöffnung (40) vorgesehen ist und in einem drehachsenfernen, radial äußeren Bereich des Werkzeugkörpers (16) in Zuordnung zu dem zweiten Eingriffsvorsprung (52) eine zur Aufnahmeaussparung (34) offene zweite Eingriffsöffnung (42) vorgesehen ist, wobei das Schneidelement (30) bei in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung (48) und bei nicht in die zweite Eingriffsöffnung (42) eingreifendem zweiten Eingriffsvorsprung (52) zum Aufheben und Herstellen einer Ausrichtung des zweiten Eingriffsvorsprungs (52) mit der zweiten Eingriffsöffnung (42) verschwenkbar ist und bei mit der zweiten Eingriffsöffnung (42) ausgerichtetem zweiten Eingriffsvorsprung (52) zum Aufheben und Herstellen eines Eingriffs des zweiten Eingriffsvorsprungs (52) in die zweite Eingriffsöffnung (42) verschiebbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden, umfassend einen im Fräsbetrieb um eine Drehachse drehbaren Werkzeugkörper mit einer ersten Axialseite und einer zweiten Axialseite, wobei an wenigstens einer der Axialseiten eine bezüglich der Drehachse zentrierte Einsenkung zur Einführung eines zu befräsenden Objekts vorgesehen ist, sowie ein an dem Werkzeugkörper arretiertes Schneideinsatzelement, wobei das Schneidelement in Zuordnung zu wenigstens einer Einsenkung eine Schneidkante aufweist.
Derartige Fräswerkzeuge zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden werden insbesondere in der Automobilindustrie in Zuordnung zu Schweißrobotern eingesetzt, welche beispielsweise durch Punktschweißen Karossseriebauteile miteinander verbinden. Bei derartigen Punktschweißbearbeitungsvorgängen nutzen sich die Elektrodenspitzen der Punktschweißelektroden ab und müssen daher zum Sicherstellen einer gleichbleibenden Qualität der Schweißpunkte nach vorgegebenen Zeitintervallen oder einer vorgegebenen Anzahl an durchgeführten Punktschweißvorgängen abgefräst werden. Hierzu werden die im Allgemeinen paarweise einander zugeordneten und zangenartig aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbaren Punktschweißelektroden in den Bereich von Fräsvorrichtungen verschwenkt, in welchen Fräswerkzeuge um eine jeweilige Drehachse drehbar gehalten sind. Dabei wirkt ein Drehantrieb auf den Werkzeugkörper ein, so dass dieser zusammen mit dem daran arretierten Schneidelement rotiert und bei in eine jeweils zugeordnete Einsenkung eingreifender Punktschweißelektrode mit der bzw. den an einem Schneidelement vorgesehenen Schneidkanten die Elektrodenspitzen materialabhebend bearbeitet.
Da bei derartigen Fräswerkzeugen insbesondere die Schneidelemente im Bereich ihrer Schneidkanten einer Abnutzung unterliegen, sind diese allgemein als separate und auswechselbare Elemente am Werkzeugkörper getragen. Hierzu ist es beispielsweise aus der DE 100 56 196 A1 bekannt, den Werkzeugkörper zweiteilig mit zwei in Richtung der Drehachse aufeinander folgenden ringartigen Elementen auszuführen. Diese ringartigen Elemente nehmen axial zwischen sich in dafür jeweils vorgesehenen Aussparungen ein Schneidelement auf und sind beispielsweise durch Schraubbolzen miteinander fest verbunden. Dies bedeutet, dass zum Einsetzen bzw. Entfernen eines Schneidelements diese beiden ringartigen Bauteile voneinander getrennt werden müssen und nachfolgend auch wieder zusammengesetzt werden müssen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden vorzusehen, mit welchem einerseits ein einfaches Auswechseln eines Schneidelements erreichbar ist, andererseits eine stabile Halterung des Schneidelements am Werkzeugkörper gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden, umfassend einen im Fräsbetrieb um eine Drehachse drehbaren Werkzeugkörper mit einer ersten Axialseite und einer zweiten Axialseite, wobei an wenigstens einer der Axialseiten eine bezüglich der Drehachse im Wesentlichen zentrierte Einsenkung zur Einführung eines zu befräsenden Objekts vorgesehen ist, sowie ein an dem Werkzeugkörper arretiertes Schneidelement, wobei das Schneidelement in Zuordnung zu wenigstens einer Einsenkung eine Schneidkante aufweist, wobei in dem Werkzeugkörper eine in Verbindung mit der wenigstens einen Einsenkung stehende Aufnahmeaussparung vorgesehen ist und das an dem Werkzeugkörper arretierte Schneidelement in der Aufnahmeaussparung aufgenommen ist, wobei das Schneidelement in einem drehachsennah zu positionierenden Längsendbereich desselben einen ersten Eingriffsvorsprung und in einem drehachsenfern zu positionierenden zweiten Längsendbereich desselben einen zweiten Eingriffsvorsprung aufweist, wobei in einem drehachsennahen, radial inneren Bereich des Werkzeugkörpers in Zuordnung zu dem ersten Eingriffsvorsprung eine zur Aufnahmeaussparung offene erste Eingriffsöffnung vorgesehen ist und in einem drehachsenfernen, radial äußeren Bereich des Werkzeugkörpers in Zuordnung zu dem zweiten Eingriffsvorsprung eine zur Aufnahmeaussparung offene zweite Eingriffsöffnung vorgesehen ist, wobei das Schneidelement bei in die erste Eingriffsöffnung eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung und bei nicht in die zweite Eingriffsöffnung eingreifendem zweiten Eingriffsvorsprung zum Aufheben und Herstellen einer Ausrichtung des zweiten Eingriffsvorsprungs mit der zweiten Eingriffsöffnung verschwenkbar ist und bei mit der zweiten Eingriffsöffnung ausgerichtetem zweiten Eingriffsvorsprung zum Aufheben und Herstellen eines Eingriffs des zweiten Eingriffsvorsprungs in die zweite Eingriffsöffnung verschiebbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eines Fräswerkzeugs wird also ein Schneidelement mit seinen beiden in dessen Längsendbereichen vorgesehenen Eingriffsvorsprüngen in diesen jeweils zugeordneten Eingriffsöffnungen des Werkzeugkörpers aufgenommen, wozu das Schneidelement in der im Werkzeugkörper vorgesehenen Aufnahmeaussparung verschwenkbar ist, um es grundsätzlich in eine Positionierung bringen zu können, in welcher auch der zweite Eingriffsvorsprung durch eine dann erfolgende Verschiebebewegung des Schneidelements bezüglich des Werkzeugkörpers in Eingriff mit der diesem zugeordneten zweiten Eingriffsaussparung gebracht werden kann. Dies hat zur Folge, dass einerseits zur Herstellung des Arretierzustandes der Werkzeugkörper selbst nicht in mehrere Teile zerlegt werden muss. Andererseits kann gewährleistet werden, dass alle im Fräsbetrieb auftretenden Belastungen des Schneidelements durch die Eingriffsvorsprünge auf den Werkzeugkörper übertragen werden, so dass eine stabile Halterung gewährleistet ist.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass die vorangehend angegebene Bezugnahme auf eine Drehachse, um welche der Werkzeugkörper bzw. das Fräswerkzeug im Fräsbetrieb rotiert, lediglich zum Zwecke der Definition eines Bezugssystems vorgesehen ist, jedoch nicht zu bedeuten hat, dass eine derartige Drehachse als Bauteil oder Baugruppe des Fräswerkzeugs selbst zu interpretieren wäre.
Um in einfacher Weise die verschiedenen Bewegungen des Schneidelements bezüglich des Werkzeugkörpers durchführen zu können, z. B. um dieses am Werkzeugkörper zu arretieren bzw. vom Werkzeugkörper zu lösen, wird vorgeschlagen, dass das Schneidelement bei in die erste Eingriffsöffnung eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung zwischen einer Arretiervorbereitungsverschiebestellung und einer Arretierendverschiebestellung verschiebbar ist, wobei in der Arretiervorbereitungsverschiebestellung der erste Eingriffsvorsprung im Wesentlichen in maximalem Ausmaß in die erste Eingriffsöffnung eingreift und der zweite Eingriffsvorsprung nicht in die zweite Eingriffsöffnung eingreift und in der Arretierendverschiebestellung der erste Eingriffsvorsprung in die erste Eingriffsöffnung eingreift und der zweite Eingriffsvorsprung in maximalem Ausmaß in die zweite Eingrifföffnung eingreift.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass das Schneidelement in der Arretierendverschiebestellung mit einem Gegen-Anlagebereich im Bereich des zweiten Längsendbereichs in Anlage an einem Anlagebereich des Werkzeugkörpers ist. Die Arretierendverschiebestellung definiert letztendlich diejenige Stellung des Schneidelements bezüglich des Werkzeugkörpers, welche auch im Fräsbetrieb vorgesehen ist. Da in diesem Zustand das Schneidelement in Anlage an einem Gegen-Anlagebereich des Werkzeugkörpers ist und diese Anlagewechselwirkung im Bereich des zweiten Längsendbereichs, also im radial äußeren Bereich erfolgt, ist gewährleistet, dass diese Positionierung des Schneidelements bezüglich des Werkzeugkörpers auch fliehkraftunterstützt beibehalten bleibt bzw. die Fliehkraft einer Positionierung des Schneidelements in dieser Arretierendverschiebestellung nicht entgegenwirkt.
Um bei dem erfindungsgemäßen Aufbau auch eine definierte Positionierung des Schneidelements bezüglich des Werkzeugkörpers in Umfangsrichtung bzw. in Drehrichtung gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass eine Breite der ersten Eingriffsöffnung oder/und der zweiten Eingriffsöffnung im Wesentlichen einer Dicke des Schneidelements zwischen zwei Seitenflächen desselben entspricht.
Einen substantiellen Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet die Kombination einer Schwenkbewegung mit einer Schiebebewegung zur Herstellung des Arretierzustandes. Um einerseits diese Verschwenkbewegung insbesondere bei in die erste Eingriffsöffnung eingeführtem Eingriffsvorsprung zuzulassen, andererseits aber sicherzustellen, dass der erste Eingriffsvorsprung insbesondere in seitlicher Richtung auch stabil in der ersten Eingriffsöffnung gehalten werden kann, wird weiter vorgeschlagen, dass der erste Eingriffsvorsprung zwei in Richtung zu einem freien Ende desselben divergierende Seitenflankenbereiche aufweist.
Um den durch divergierende Seitenflankenbereiche erreichbaren Verschwenkwinkel möglichst groß gestalten zu können, andererseits jedoch eine übermäßige Schwächung des Schneidelements zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass einer der Seitenflankenbereiche eine erste Seitenfläche des Schneidelements im Wesentlichen bündig fortsetzt und der andere der Seitenflankenbereiche bezüglich einer zweiten Seitenfläche des Schneidelements zurückversetzt ist und sich in Richtung auf das freie Ende zu dem Niveau der zweiten Seitenfläche annähert.
Weiter kann bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug vorgesehen sein, dass die Aufnahmeaussparung einen Schwenkaussparungsbereich und einen daran anschließenden Schiebeaussparungsbereich umfasst, wobei bei im Schwenkaussparungsbereich positioniertem Schneidelement der erste Eingriffsvorsprung in und außer Eingriff mit der ersten Eingriffsöffnung bringbar ist und das Schneidelement bei in die erste Eingriffsöffnung eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung in den und aus dem Schiebeaussparungsbereich verschwenkbar ist, und wobei bei in dem Schiebeaussparungsbereich positioniertem Schneidelement der zweite Eingriffsvorsprung durch Verschieben des Schneidelements in und außer Eingriff mit der zweiten Eingriffsöffnung bringbar ist. Jeder dieser beiden Bereiche der Aufnahmeaussparung kann hinsichtlich seiner Dimensionierung bzw. Formgebung so gestaltet werden, dass er für die darin jeweils durchzuführende Bewegung, also Schwenkbewegung oder/und Verschiebebewegung, optimiert auch an die Formgebung des Schneidelements angepasst ist.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die bei in die erste Eingriffsöffnung einzuführendem bzw. darin bereits aufgenommenem ersten Eingriffsvorsprung durchzuführende Verschwenkbewegung selbstverständlich begleitet sein kann durch ein noch weitergehendes Einführen des ersten Eingriffsvorsprungs in die erste Eingriffsöffnung, also einen Verschiebebewegungsanteil. Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet also Schwenkbewegung nicht notwendigerweise die Verschwenkung eines Schneidelements um eine feststehende, beispielsweise bezüglich des Werkzeugkörpers ihre Lage nicht ändernde Schwenkachse. Vielmehr kann diese Verschwenkung bzw. Schwenkbewegung begleitet sein von einer Schiebebewegung, so dass während des Verschwenkens eine Verlagerung der Schwenkachse bezüglich des Werkzeugkörpers auftreten kann.
Um bei dem erfindungsgemäßen Fräswerkzeug den Aufbau des Schneidelements möglichst einfach gestalten zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die erste Eingriffsöffnung und die zweite Eingriffsöffnung im Wesentlichen eine gemeinsame Längsmittenlinie aufweisen. Dies ermöglicht es, das Schneidelement als plattenartiges Bauteil zu gestalten, bei welchem ein seitlicher Versatz der beiden Eingriffsvorsprünge bedingt durch einen entsprechenden Versatz der Eingriffsöffnungen nicht erforderlich ist.
Um ggf. zusätzlich zu der vorangehend bereits angesprochenen fliehkraftunterstützten Arretierung des Schneidelements eine stabile Halterung desselben am Werkzeugkörper sicherstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass ein Arretierorgan zum Arretieren des Schneidelements am Werkzeugkörper vorgesehen ist.
Wenn dabei vorgesehen ist, dass das Arretierorgan zum Arretieren des Schneidelements auf den ersten Eingriffsvorsprung einwirkt, kann weiterhin gewährleistet werden, dass die durch das Arretierorgan vorgesehene Kraftwirkung in der gleichen Richtung gerichtet ist, wie die im Rotationsbetrieb auftretenden Fliehkräfte, was eine Belastung des Arretierorgans im Rotationsbetrieb durch auf das Schneidelement einwirkende Fliehkräfte minimiert bzw. ausschließt.
Beispielsweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Arretierorgan in einer an die erste Eingriffsöffnung anschließenden oder/und diese fortsetzenden Arretierorganöffnung aufgenommen ist.
Eine stabile Wechselwirkung des Arretiervorgangs mit dem Werkzeugkörper kann dadurch einfach erreicht werden, dass das Arretierorgan ein Außengewinde aufweist und die Arretierorganöffnung wenigstens bereichsweise mit Innengewinde ausgebildet ist.
Um zu gewährleisten, dass das Schneidelement auch in Richtung der Drehachse, um welche das Fräswerkzeug im Fräsbetrieb rotiert, definiert am Werkzeugkörper positioniert gehalten ist, wird weiter vorgeschlagen, dass eine Höhe der ersten Eingriffsöffnung in Richtung der Drehachse im Wesentlichen einer Höhe des ersten Eingriffvorsprungs entspricht oder/und eine Höhe der zweiten Eingriffsöffnung in Richtung der Drehachse im Wesentlichen einer Höhe des zweiten Eingriffsvorsprungs entspricht.
Das Fräswerkzeug kann aus Stabilitätsgründen und auch aus Gründen des möglichst kostengünstigen Aufbaus beispielsweise aus Stahlmaterial aufgebaut sein. Das Schneidelement kann beispielsweise ebenfalls aus Stahlmaterial aufgebaut sein, kann aufgrund der Tatsache, dass es grundsätzlich als vom Werkzeugkörper separates Bauteil ausgebildet ist, das auch nicht durch Materialschluss mit dem Werkzeugkörper verbunden ist, aus vorzugsweise gesintertem Hartmaterial aufgebaut sein. Dies ermöglicht es, Schneidelemente mit deutlich höherer Standfestigkeit zum Einsatz zu bringen.
Die Standfestigkeit des Schneidelements kann beispielsweise dadurch noch verbessert werden, das dieses mit einer Hartbeschichtung, vorzugsweise PVD-Beschichtung, überzogen ist. Dieses Vorsehen eines die Härte und somit die Standfestigkeit verbessernden Überzugs kann bei dem erfindungsgemäßen Aufbau daher besonders einfach bzw. effizient durchgeführt werden, da dieser Bearbeitungsvorgang bei vom Werkzeugkörper losgelöstem Schneidelement durchgeführt werden kann, mithin also nur an demjenigen Bauteil, welches im Fräsbetrieb auch der entsprechenden Belastung ausgesetzt ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines zwischen den Elektrodenspitzen zweier Punktschweißelektroden angeordneten Fräswerkzeugs;
2 eine Axialschnittansicht des Fräswerkzeugs der 1 mit darin engeführten Elektrodenspitzen;
3 eine der 1 entsprechende Schnittansicht eines Werkzeugkörpers des Fräswerkzeugs;
4 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugkörpers;
5 eine Axialansicht des in 4 dargestellten Werkzeugkörpers in Blickrichtung V in 4;
6 eine perspektivische Ansicht eines Schneidelements des Fräswerkzeugs der 1;
7 eine Draufsicht auf das Schneidelement der 6 in Blickrichtung VII in 6.
Die 1 und 2 zeigen ein allgemein mit 10 bezeichnetes Fräswerkzeug. Dieses dient dazu, die einander paarweise zugeordneten Elektrodenspitzen 12, 14 von zangenartig aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegbaren Punktschweißelektroden in ihren Spitzen- bzw. Endbereichen zu befräsen.
Das Fräswerkzeug 10 umfasst einen Werkzeugkörper 16, der im Fräsbetrieb um eine Zentralachse bzw. Drehachse A drehbar ist. Diese Drehachse A entspricht im Fräsbetrieb im Wesentlichen auch der Längsmittenachse der zu befräsenden Elektrodenspitzen 12, 14.
An beiden Axialseiten 18, 20 sind am Werkzeugkörper 16 axial offene Einsenkungen 22, 24 gebildet, in welche die Elektrodenspitzen 12, 14 eingeführt werden, um dabei in Kontakt mit den Schneidkanten 26, 28 eines am Werkzeugkörper 16 arretierten Schneidelements 30 gebracht zu werden. Im Rotationsbetrieb rotieren diese Schneidkanten 26, 28, welche über eine einsenkungsoberfläche der Einsenkungen 22, 24 geringfügig hervorstehen, um die Drehachse A und heben dabei Material von den Elektrodenspitzen 12, 14 ab.
In den 1 und 2 ist, den Werkzeugkörper 16 umgebend, ein dessen Außenumfangskontur schützender Transportsicherungsring 32, beispielsweise hergestellt aus Kunststoffmaterial, erkennbar.
Man erkennt in den 3 bis 5, dass im Werkzeugkörper 16 eine zu den beiden Einsenkungen 22, 24 offene, den Werkzeugkörper 16 axial vollständig durchsetzende Aufnahmeaussparung 34 vorgesehen ist. Wie im Folgenden beschrieben, dient diese Aufnahmeaussparung 34 dazu, das Schneidelement 30 in der in den 1 und 2 erkennbaren Positionierung am Werkzeugträger 16 vorzusehen bzw. das Schneidelement 30, welches grundsätzlich losgelöst vom Werkzeugkörper 16 hergestellt wird, in diese Positionierung bringen zu können. Dabei ist, wie die 5 dies veranschaulicht, die Aufnahmeaussparung 34 näherungsweise winkelsegmentartig ausgebildet und umfasst einen Schwenkaussparungsbereich 36 und an diesen anschließend bzw. zu diesem offen einen Schiebeaussparungsbereich 38.
Radial innen und radial außen anschließend an den Schiebeaussparungsbereich 38 sind am Werkzeugkörper 16 eine zu diesem Schiebeaussparungsbereich 38 und mithin zur Aufnahmeaussparung 34 offene erste Eingriffsöffnung 40 und eine zweite Eingriffsöffnung 42 vorgesehen. Aus fertigungstechnischen Gründen können diese beiden Eingriffsöffnungen 40, 42 nach radial außen zu einer Außenumfangsfläche des Werkzeugkörpers 16 offen sein.
Im radial äußeren Bereich, also im Bereich der zweiten Eingriffsöffnung 42, bildet eine Innenoberfläche 44 des Werkzeugkörpers 16 einen Anlagebereich 46, gegen welchen sich in nachfolgend noch beschriebener Art und Weise das Schneidelement 30 anlegen kann.
Das Schneidelement 30 ist in den 6 und 7 gezeigt. Dieses ist von näherungsweise dreieckartiger Konfiguration und umfasst in Zuordnung zu den beiden Einsenkungen 22, 24 des Werkzeugkörpers 26 die über die jeweiligen Einsenkungsoberflächen hervorstehenen Schneidkanten 26, 28. In seinem radial innen zu positionierenden Längsendbereich 47 weist das Schneidelement 30 in Zuordnung zur ersten Eingriffsöffnung 40 einen ersten Eingriffsvorsprung 48 auf. In seinem radial außen zu positionierenden Längsendbereich 50 weist das Schneidelement 30 in Zuordnung zur zweiten Eingriffsöffnung 42 einen zweiten Eingriffsvorsprung 52 auf.
Wie die 7 dies verdeutlicht, weist das Schneidelement 30 zwischen seinen beiden Seitenflächen 54, 56 gemessen eine Dicke auf, die näherungsweise der Breite der beiden Eingriffsöffnungen 40, 42 entspricht, und auch näherungsweise der entsprechenden Ausdehnung des Schiebeaussparungsbereichs 38. Somit ist gewährleistet, dass bei in diesen Eingriffsöffnungen 40, 42 aufgenommenen Eingriffsvorsprüngen 48, 42 das Schneidelement 30 in Umfangsrichtung stabil gehaltert ist.
Entsprechendes gilt auch für die Abmessung der Eingriffsvorsprünge 48, 50 und der mit diesen jeweils zusammenwirkenden Eingriffsöffnungen 40, 42 in Achsrichtung. Auch hier sollte eine das Einführen zwar ermöglichende, ansonsten aber im Wesentlichen spielfreie Aufnahme der Eingriffsvorsprünge 48, 52 in den Eingriffsöffnungen 40, 42 gewährleistet sein, um auch in Achsrichtung eine stabile und definierte Halterung des Schneidelements 30 gewährleisten zu können.
Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die den zweiten Eingriffsvorsprung 50 in axialer Richtung begrenzenden und die den zweiten Eingriffsvorsprung 52 in Umfangsrichtung, also seitlicher Richtung begrenzenden Oberflächenbereiche des Schneidelements 30 zueinander jeweils paarweise im Wesentlichen parallel liegen und entsprechend auch die die zweite Eingriffsöffnung 42 begrenzenden Innenoberflächen, welche einander gleichermaßen paarweise in Achsrichtung bzw. in Umfangsrichtung gegenüberliegen, entsprechend parallel zueinander liegen. Auch die die erste Eingriffsöffnung 40 begrenzenden Oberflächen liegen vorzugsweise zueinander paarweise parallel in Umfangsrichtung bzw. in Achsrichtung, ebenso wie die den ersten Eingriffsvorsprung 48 in axialer Richtung begrenzenden Oberflächenbereiche des Schneidelements 30.
Um das Schneidelement 30 in der in 1 bzw. 2 erkennbaren Positionierung am Werkzeugkörper vorsehen zu können, wird das Schneidelement zunächst in axialer Richtung in der Aufnahmeaussparung 34, insbesondere im Schwenkaussparungsbereich 36 derselben aufgenommen. In diesem Zustand ist keiner der Eingriffsvorsprünge 48, 52 in Eingriff mit der zugeordneten Eingriffsaussparung 40, 42. Es kann dann das Schneidelement 30 nach radial innen geschoben werden, so dass sein Längsendbereich 47 eingreifend in die erste Eingriffsöffnung 40 positioniert werden kann. Um dies bei im Schwenkaussparungsbereich 36 positioniertem Schneidelement 30 zu ermöglichen, ist das Schneidelement 30 im Bereich des Eingriffsvorsprungs 48 mit zwei in Richtung zum Längsendbereich 47 hin divergierenden Seitenflankenbereichen 58, 60 ausgebildet. Dabei setzt der Seitenflankenbereich 58 im Wesentlichen bündig die sonstige Seitenfläche 54 des Schneidelements 36 fort, während der Seitenflankenbereich 60 bezüglich der Seitenfläche 56 zunächst in Richtung auf den anderen Seitenflankenbereich 58 zu versetzt ist und dann in Richtung zum Längsendbereich 47 hin sich dem Niveau der Seitenfläche 56 wieder annähert. Weiter erkennt man in den 6 und 7, dass zum Ermöglichen dieses Einführens der Seitenflankenbereich 58 in seinem dem Längsendbereich 47 nahen Endbereich angeschrägt ist, so dass dieser Endbereich 62 näherungsweise parallel zum Seitenflankenbereich 60 verläuft, vorzugsweise mit diesen in Richtung Längsendbereich 47 konvergiert.
Durch Verschwenkung in Richtung eines Pfeils P₁ im Uhrzeigersinn und dabei gleichzeitiger weitergehender Verschiebung des ersten Eingriffsvorsprungs 48 in die erste Eingriffsöffnung 40 kann das Schneidelement 30 in die in 7 dargestellte Positionierung gebracht werden, welche einer Arretiervorbereitungsverschiebestellung entspricht. Dabei ist der erste Eingriffsvorsprung 48 im Wesentlichen maximal in die erste Eingriffsöffnung 40 eingeführt. Der zweite Eingriffsvorsprung 50 ist in Umfangsrichtung zwar mit der ihm zugeordneten zweiten Eingriffsöffnung 42 ausgerichtet, ist in diese jedoch noch nicht eingeführt. Durch Verschiebung des Schneidelements 30 in der Darstellung der 7 nach links in Richtung eines Pfeils P₂ tritt der zweite Eingriffsvorsprung 52 in die ihm zugeordnete zweite Eingriffsöffnung 42 ein. Dabei kommt das Schneidelement 30 mit seinen in Achsrichtung beidseits des zweiten Eingriffsvorsprungs 52 liegenden nach radial außen positionierten Flächen 64, 66, welche einen Gegen-Anlagebereich 68 bereitstellen, in Anlage an dem Anlagebereich 46 des Werkzeugkörpers 16, so dass eine Arretierendverschiebestellung erreicht wird, in welcher der zweite Eingriffsvorsprung 52 in maximalem Ausmaß in die zweite Eingriffsöffnung 42 eintaucht, der erste Eingriffsvorsprung 48 noch in die erste Eingriffsöffnung 40 eingreift und somit eine weitere Verschiebung des Schneidelements 30 nach radial außen, also in der 7 nach links, ebenso nicht möglich ist, wie eine Bewegung in Achsrichtung bzw. eine Bewegung in Umfangsrichtung, da die beiden Eingriffsvorsprünge 48, 52 in den sie aufnehmenden Eingriffsaussparungen 40, 42 sowohl in Umfangsrichtung, als auch in Achsrichtung im Wesentlichen spielfrei aufgenommen sind.
Um in dieser Arretierendverschiebestellung eine stabile Halterung des Schneidelements 30 zu gewährleisten, ist am Werkzeugkörper 16 ein beispielsweise in 2 erkennbares und in Form eines Schraubelements ausgebildetes Arretierorgan 70, beispielsweise Inbusschraube, vorgesehen. Dieses ist in einer die erste Eingriffsöffnung 40 fortsetzenden und mit Innengewinde versehenen Arretierorganöffnung 72 aufgenommen und kann somit durch Verdrehen nach radial innen bewegt werden. Bei in der Arretierendverschiebestellung positioniertem Schneidelement 30 kann durch Verlagern des Arretierorgans 70 in Richtung auf den ersten Eingriffsvorsprung 48 zu ein Kontakt hergestellt werden, so dass das Arretierorgan 70 das Schneidelement 30 am Längsendbereich 46 belastet und nach radial außen presst, so dass das Schneidelement 30 mit seinem Gegen-Anlagebereich 68 unter entsprechender Vorspannung in Anlage am Anlagebereich 46 des Werkzeugkörpers 16 gehalten ist. Diese Vorspannrichtung entspricht im Wesentlichen auch der im Rotationsbetrieb auftretenden Fliehkraftrichtung, so dass Fliehkraft einerseits und Vorspannkraft andererseits einander unterstützend bzw. ergänzend für eine stabile und definierte Positionierung des Schneidelements 30 im Werkzeugkörper 16 sorgen.
Zum Loslösen des Schneidelements 30 vom Werkzeugkörper 16 kann in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen werden. Es wird also zunächst das Arretierorgan 70 durch Drehen nach radial außen und damit weg vom Längsendbereich 47 bewegt. Daraufhin wird das Schneidelement 30 in Richtung des Pfeils P₂ in 7 nach rechts in seine Arretiervorbereitungsverschiebestellung verschoben, so dass der zweite Eingriffsvorsprung 52 nicht mehr in die zweite Eingriffsöffnung 42 eingreift. Danach wird das Schneidelement 30 in Richtung des Pfeils P₁ in 7 im Gegen-Uhrzeigersinn verschwenkt und dabei auch mit seinem ersten Eingriffsvorsprung 48 aus der ihm zugeordneten ersten Eingriffsöffnung 40 herausbewegt. Ist das Schneidelement 30 mit keinem seiner Eingriffsvorsprünge 48, 52 mehr in Eingriff mit irgendeiner der Eingriffsöffnungen 40, 42, kann das Schneidelement 30 dann in axialer Richtung aus der Aufnahmeaussparung 34 herausbewegt werden.
Der erfindungsgemäße Aufbau eines Fräswerkzeugs 10 mit einem Werkzeugkörper 16 und einem mit diesem zu verbindenden Schneidelement 30 ermöglicht die Ausgestaltung des Werkzeugkörpers 12 aus einem einzigen, näherungsweise ringartigen Bauteil. Die Verbindung des Werkzeugkörpers 16 mit dem Schneidelement 30 erfolgt durch eine kombinierte Schwenk-Schiebe-Bewegung des Schneidelements 30 bezüglich des Werkzeugkörpers 16 und ist aufgrund der geometrischen Ausgestaltung des Werkzeugkörpers 16 einerseits und des Schneidelements 30 andererseits ermöglicht. Dies gestattet es, jedes dieser beiden Bauteile aus dafür jeweils optimalem Material aufzubauen. So kann beispielsweise der Werkzeugkörper 16 aus herkömmlichen Stahlmaterial aufgebaut werden. Das Schneidelement 30 kann aus im Allgemeinen in einem Sinterverfahren hergestelltem Hartmaterial, insbesondere Hartmetall, aufgebaut werden oder/und kann mit einer Hartbeschichtung, beispielsweise aufgebracht als PVD-(Physical-Vapor-Deposition)-Beschichtung überzogen werden, um somit dessen Standfestigkeit zu erhöhen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass die Arretierung des Schneidelements 30 am Werkzeugkörper 12 in allen Richtungen, in welchen insbesondere im Fräsbetrieb auch Kräfte zwischen diesen beiden Bauteilen übertragen wird, ausschließlich durch gegenseitige Anlage dieser beiden Bauteile aneinander erfolgt. Es sind keine im Betriekraft übertragende Klemmelemente oder dergleichen erforderlich. Das vorangehend erläuterte Arretierorgan 70 selbst nimmt insbesondere im Fräsbetrieb keine Kräfte auf, da einerseits das Schneidelement 30 fliehkraftbedingt in Anlage gegen den Werkzeugkörper 16 vorgespannt wird, andererseits, wie dies die 2 auch verdeutlicht, auch durch das Einpressen der Elektrodenspitzen 12, 14 und die dabei generierte Keilwirkung verstärkt in Anlage gegen den Werkzeugkörper gepresst, also die Kontaktstelle Arretierorgan-Schneidelement an sich entlastet, zumindest jedoch nicht zusätzlich belastet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10056196 A1 [0003]

Claims

Fräswerkzeug, insbesondere zum Befräsen von Elektrodenspitzen von Punktschweißelektroden, umfassend: – einen im Fräsbetrieb um eine Drehachse (A) drehbaren Werkzeugkörper (16) mit einer ersten Axialseite (18) und einer zweiten Axialseite (20), wobei an wenigstens einer der Axialseiten (18, 20) eine bezüglich der Drehachse (A) im Wesentlichen zentrierte Einsenkung (22, 24) zur Einführung eines zu befräsenden Objekts vorgesehen ist, – ein an dem Werkzeugkörper (16) arretiertes Schneidelement (30), wobei das Schneidelement (30) in Zuordnung zu wenigstens einer Einsenkung (22, 24) eine Schneidkante (26, 28) aufweist, wobei in dem Werkzeugkörper (16) eine in Verbindung mit der wenigstens einen Einsenkung (22, 24) stehende Aufnahmeaussparung (34) vorgesehen ist und das an dem Werkzeugkörper (16) arretierte Schneidelement (30) in der Aufnahmeaussparung (34) aufgenommen ist, wobei das Schneidelement (30) in einem drehachsennah zu positionierenden Längsendbereich (47) desselben einen ersten Eingriffsvorsprung (48) und in einem drehachsenfern zu positionierenden zweiten Längsendbereich (50) desselben einen zweiten Eingriffsvorsprung (52) aufweist, wobei in einem drehachsennahen, radial inneren Bereich des Werkzeugkörpers (16) in Zuordnung zu dem ersten Eingriffsvorsprung (48) eine zur Aufnahmeaussparung (34) offene erste Eingriffsöffnung (40) vorgesehen ist und in einem drehachsenfernen, radial äußeren Bereich des Werkzeugkörpers (16) in Zuordnung zu dem zweiten Eingriffsvorsprung (52) eine zur Aufnahmeaussparung (34) offene zweite Eingriffsöffnung (42) vorgesehen ist, wobei das Schneidelement (30) bei in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung (48) und bei nicht in die zweite Eingriffsöffnung (42) eingreifendem zweiten Eingriffsvorsprung (52) zum Aufheben und Herstellen einer Ausrichtung des zweiten Eingriffsvorsprungs (52) mit der zweiten Eingriffsöffnung (42) verschwenkbar ist und bei mit der zweiten Eingriffsöffnung (42) ausgerichtetem zweiten Eingriffsvorsprung (52) zum Aufheben und Herstellen eines Eingriffs des zweiten Eingriffsvorsprungs (52) in die zweite Eingriffsöffnung (42) verschiebbar ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) bei in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung (48) zwischen einer Arretiervorbereitungsverschiebestellung und einer Arretierendverschiebestellung verschiebbar ist, wobei in der Arretiervorbereitungsverschiebestellung der erste Eingriffsvorsprung (48) im Wesentlichen in maximalem Ausmaß in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreift und der zweite Eingriffsvorsprung (52) nicht in die zweite Eingriffsöffnung (42) eingreift und in der Arretierendverschiebestellung der erste Eingriffsvorsprung (48) in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreift und der zweite Eingriffsvorsprung (52) in maximalem Ausmaß in die zweite Eingrifföffnung (42) eingreift.
Fräswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) in der Arretierendverschiebestellung mit einem Gegen-Anlagebereich (68) im Bereich des zweiten Längsendbereichs (50) in Anlage an einem Anlagebereich (46) des Werkzeugkörpers (12) ist.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der ersten Eingriffsöffnung (40) oder/und der zweiten Eingriffsöffnung (42) im Wesentlichen einer Dicke des Schneidelements (30) zwischen zwei Seitenflächen (54, 56) desselben entspricht.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingriffsvorsprung (48) zwei in Richtung zu einem freien Ende desselben divergierende Seitenflankenbereiche (58, 60) aufweist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Seitenflankenbereiche (58, 60) eine erste Seitenfläche (54) des Schneidelements (30) im Wesentlichen bündig fortsetzt und der andere der Seitenflankenbereiche (58, 60) bezüglich einer zweiten Seitenfläche (56) des Schneidelements (30) zurückversetzt ist und sich in Richtung auf das freie Ende zu dem Niveau der zweiten Seitenfläche (56) annähert.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeaussparung (34) einen Schwenkaussparungsbereich (36) und einen daran anschließenden Schiebeaussparungsbereich (38) umfasst, wobei bei im Schwenkaussparungsbereich (36) positioniertem Schneidelement (30) der erste Eingriffsvorsprung (48) in und außer Eingriff mit der ersten Eingriffsöffnung (40) bringbar ist und das Schneidelement (30) bei in die erste Eingriffsöffnung (40) eingreifendem ersten Eingriffsvorsprung (48) in den und aus dem Schiebeaussparungsbereich (38) verschwenkbar ist, und wobei bei in dem Schiebeaussparungsbereich (38) positioniertem Schneidelement (30) der zweite Eingriffsvorsprung (52) durch Verschieben des Schneidelements (30) in und außer Eingriff mit der zweiten Eingriffsöffnung (42) bringbar ist.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingriffsöffnung (40) und die zweite Eingriffsöffnung (42) im Wesentlichen eine gemeinsame Längsmittenlinie aufweisen.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arretierorgan (70) zum Arretieren des Schneidelements (30) am Werkzeugkörper (16) vorgesehen ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierorgan (70) zum Arretieren des Schneidelements (30) auf den ersten Eingriffsvorsprung (48) einwirkt.
Fräswerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierorgan (70) in einer an die erste Eingriffsöffnung (40) anschließenden oder/und diese fortsetzenden Arretierorganöffnung (72) aufgenommen ist.
Fräswerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierorgan (70) ein Außengewinde aufweist und die Arretierorganöffnung (72) wenigstens bereichsweise mit Innengewinde ausgebildet ist.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe der ersten Eingriffsöffnung (40) in Richtung der Drehachse (A) im Wesentlichen einer Höhe des ersten Eingriffvorsprungs (48) entspricht oder/und eine Höhe der zweiten Eingriffsöffnung (42) in Richtung der Drehachse (A) im Wesentlichen einer Höhe des zweiten Eingriffsvorsprungs (52) entspricht.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (16) aus Stahlmaterial aufgebaut ist oder/und das Schneidelement (30) aus vorzugsweise gesintertem Hartmetall aufgebaut ist.
Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (30) mit einer Hartbeschichtung, vorzugsweise PVD-Beschichtung, überzogen ist.