-
Stand der Technik
-
Zerspanende Bearbeitungsprozesse sind seit sehr langer Zeit bekannt. Typisch dabei ist, dass eine oder mehrere Schneidkanten über das Werkstück geführt werden, um einen Span aus dem Werkstück herauszutrennen und dass sich dieser Vorgang in relativ gleichmäßigen Zeitabständen und zum Teil in sehr schneller und häufiger Folge wiederholt. Deshalb ist ein zerspanender Prozess, egal ob manuell oder maschinell ausgeführt, sehr dazu angetan, unerwünschte periodische Bewegungen (Schwingungen) sowohl im Werkzeug als auch im Werkstück zu verursachen. Dies kann die Präzision und Gleichmäßigkeit des Bearbeitungsergebnisses zum Teil erheblich stören.
-
Besonders anfällig für solche Schwingungen sind zerspanende Bearbeitungsprozesse mittels geführter Werkzeuge. Das sind Werkzeuge deren Position am Werkstück während der Bearbeitung in mindestens zwei Dimensionen durch die Bearbeitungsvorrichtung oder den manuellen Benutzer gesteuert werden muss. Das macht den Prozess tendenziell instabil. Und stellt höhere Anforderungen an die Mechanik oder das manuelle Geschick. Geführte Werkzeuge sind beispielsweise Kreissägen, Bandsägen und Bügelsägen, so wie Fräser, Bohrfräser und Messerköpfe. All diese Werkzeuge müssen während der Bearbeitung des Werkstückes in mindestens zwei Dimensionen geführt werden. Zum Beispiel bei einem Nutenfräser ist dabei Nutentiefe (eine Dimension) und Nutenlänge (zweite Dimension) gemeint. Der Gegenstand der Betrachtung unterscheidet sich damit beispielsweise von ungeführtem Werkzeug, wie einem HSS-Bohrer, der, einmal angesetzt, während der Bearbeitung des Werkstückes, sich durch sein selbstgeschaffenes Bohrloch positioniert. Denn hier ist nur die Tiefe, also eine Dimension, während der Bearbeitung, beispielsweise durch den Benutzer eines Akkuschraubers, steuerbar.
-
Im Stand der Technik gibt es verschiedene Methoden, um Schwingungen zu unterdrücken. Angefangen mit einer besonders stabilen und steifen Ausführung der Bearbeitungseinrichtung, bestehend aus einem Werkzeuges und/oder der Maschine die das Werkzeug führt, über eine besonders stabile und steife Fixierung des Werkstückes bis hin zu komplexeren Konstruktionen, die das Fortpflanzen von Schwingungen in dem Werkzeug hemmen sollen. Die
US-Patentschrift 3,643,546 „tuned damping means for increasing the minimum dynamic stiffness of a spindle system“ ist ein solche Beispiel. Im Prinzip wird hier vorgeschlagen, mittels einer einstellbaren Dämpfungsvorrichtung im Werkzeug, hier ein Messerkopf, seine Körperfrequenz derart von der Schwingungsfrequenz des Prozesses zu entfernen, dass sich diese nicht mehr im Messerkopf fortsetzen kann. Insgesamt gibt es unzählige Beispiele für technische Einrichtungen, die Schwingungen in Bearbeitungseinrichtungen verhindern sollen.
-
Typisch und nachteilig am Stand der Technik ist eine verengte Betrachtungsweise des Schwingungsproblems bei zerspanenden Prozessen, in welcher die Bearbeitungseinrichtung isoliert von Prozess und Werkstück betrachtet wird. Man versucht zwar die Bearbeitungseinrichtungen gegen Schwingungen zu rüsten. Aber man betrachtet die Schwingungen an sich als nicht beeinflussbar und schaut daher nicht auf den Ort, an dem die sie entstehen.
-
Die neue Betrachtungsweise, die dieser Erfindung zu Grunde liegt, geht von einem erweiterten schwingenden System aus, welche den Prozess und das Werkstück mit einbeziehen. Wir betrachten also nicht mehr die Bearbeitungseinrichtungen isoliert, sondern als einen Teil eines dreiteiligen Zusammenhangs. Nämlich: Bearbeitungseinrichtungen, Prozess und Werkstück. Dabei ist der Prozess das Phänomen bei dem die Schwingungen durch rhythmische Interaktion der Schneidkanten mit dem Werkstück entstehen.
-
Aus diesem Blickwinkel zeigt sich, dass das rhythmischen Einwirken der Schneidkanten auf das Werkstück dann den Prozess stört, wenn sich Schwingungen entweder in irgend einem Teil der Bearbeitungseinrichtung oder dem Werkstück fortsetzen können. Das passiert immer dann, wenn die Frequenz des Bearbeitungsprozesses mit einer Körperfrequenz, oder deren ganzzahligen Vielfache, mit jener der Bearbeitungseinrichtung und/oder des Werkstückes harmonieren. Dann werden die vom Prozess induzierten Schwingungen durch Köperresonanzen des einen oder des anderen verstärkt. So setzen sich die Schwingungen entweder in der Bearbeitungseinrichtung oder dem Werkstück fort. Das führt zu störenden Relativbewegungen zwischen dem Werkzeug der Bearbeitungseinrichtung und dem Werkstück. Und diese werden auf dem Werkstück beispielsweise als sogenannte Rattermarken sichtbar. Das ist unerwünscht. Jedoch leider in der Praxis relativ häufig.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, den oben beschriebenen Fall von Anfang an unwahrscheinlicher zu machen. Dies gelingt dann, wenn die Bearbeitungseinrichtung, ins Besondere das Werkzeug, und das Werkstück nicht mehr unabhängig voneinander schwingen können. Bewerkstelligt wird das dadurch, dass zwischen Werkstück und Werkzeug wenigstens zeitweise eine zusätzliche mechanische Berührung erzeugt wird, die wenigstens Druckkräfte übertragen kann. Konstruktiv wird das dadurch erreicht, dass am Werkzeug wenigstens eine zusätzliche Fläche angebracht ist, die keine spanende Wirkung hat, aber Kräfte zum Werkstück überträgt. Umgekehrt kann über diese Fläche das Werkstück auch Kräfte auf das Werkzeug übertragen. Dieser Vorgang findet unabhängig von der Bearbeitung also der Wirkung der Schneidkanten statt, denn diese würden bei unerwünschten Bewegungen nur tiefer in das Werkstück eindringen. Die zusätzliche Fläche am Werkzeug dringt jedoch nicht in das Werkstück ein. Es entsteht eine Wirkung, als würde sich das Werkzeug durch diese zusätzliche Fläche am Werkstück abstützen. Auch das Werkstück stützt sich über diese zusätzliche Fläche ab. Dadurch beeinflussen sich Werkstück und Werkzeug gegenseitig in ihrem Schwingungsverhalten. Diese Berührung der beiden überlagert also wenigsten teilweise ihre Interaktion während der Bearbeitung. Dies vergrößert und verkompliziert das gesamte schwingende System und macht es unwahrscheinlich dass die Körperfrequenz des Gesamtsystems getroffen wird. Denn nun muss die Bearbeitungsfrequenz eine Frequenz treffen in der Werkstück und Werkzeug gemeinsam schwingen können. Dies ist, wenn der Fall überhaupt eintritt, das Produkt der jeweiligen Körperfrequenzen von Werkstück und Werkzeug und somit von wesentlich höherer Frequenz als die Grundschwingungen der beiden. Dadurch sind, wenn Schwingungen auftreten, die Spuren im Werkstück wesentlich feiner und stören die Präzision in der Bearbeitung viel weniger.
-
Der Anspruch 1 beinhaltet die oben beschriebene Lösung.
-
Zu den Vorteilen der Erfindung gehört, dass Schwingungen welche die Maschine zuvor hat unterdrücken müssen, nun schon im Ansatz nicht mehr entstehen können. Der Bearbeitungsprozess gestaltet sich deutlich ruhiger. In Experimenten stellt sich heraus, dass keine besonders großen Kräfte zwischen Werkstück und Werkzeug ausgetauscht werden müssen, um ein Entstehen von Schwingungen wirksam zu verhindern, zum Teil mit verblüffenden Ergebnissen bei der Bearbeitungsqualität. Das ist ein weiterer Vorteil. Es ist nun mit geringerem Aufwand möglich enge Bearbeitungstoleranzen zu erreichen. Ungekehrt ist es auch möglich das Bearbeitungstempo zu erhöhen, was die Maschinen produktiver macht und am Ende Produktionskosten spart. Durch den ruhigeren Prozess werden auch Spannungsspitzen in den Schneidkanten seltener, so dass damit zu rechnen ist, dass die Standzeit der Schneidkanten sich verlängert. All das erleichtert und beschleunigt die Herstellung von mittels Zerspanung hergestellten Produkten und senkt deren Herstellkosten.
-
Figurenliste
-
Um erfindungsgemäß die wenigstens zeitweise zusätzliche mechanische Berührung zwischen Werkstück und Werkzeug herzustellen, gibt es viele konstruktive Möglichkeiten und Anwendungen. Die ersten zwei Beispiele zu Kreissäge und Fräskopf sollen die breite Anwendbarkeit zeigen. Die folgenden Beispiele zeigen konstruktive Variationen am Beispiel eines Fräskopfes, wobei die gezeigten konstruktiven Ausführungsformen auch bei allerlei anderen geführten zerspanenden Werkzeugsorten zur Anwendung vorgesehen sind. Dabei sind alle Anwendungen unabhängig davon zu sehen, ob die Werkzeuge manuell oder maschinell betrieben werden. Ausgehend von beschriebenen Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche konkretere Merkmale der Erfindung. Die Figuren mit ihren Bezugszeichen sollen die Verständlichkeit erleichtern.
- 1 zeigt eine schematische Seitenansicht von einem Kreissägeblatt bzw. einem Nutenfräser mit einem Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
- 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch das Kreissägeblatt bzw. dem Nutenfräser mit dem Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
- 3 bis 12 zeigen jeweils einen schematischen Schnitt durch einen Fräskopf mit je einem eigenen variierten Beispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung.
-
1 und 2 zeigen ein sehr flaches Werkzeug (1) mit Schnittkanten (2) wie z.B. ein Nutenfräser oder ein Kreissägeblatt. Ein solches Werkzeug kann während der Bearbeitung üblicher Weise in zwei Dimensionen über das Werkstück geführt werden. Denn die Nutlänge und die Nuttiefe sind über die Position des Werkzeuges gestaltbar. Besonders schnell drehende Kreissägeblätter, wie sie z.B. bei der Holzverarbeitung eingesetzt werden, neigen sehr leicht zu Schwingen und erzeugen dabei wellige Nuten. Oft wird der Schnitt selbst auch breiter. Das hier dargestellte Werkzeug (1) ist mit Hartmetallschneidkanten (2) ausgestattet, die, wie üblich, breiter sind als das Werkzeug (1) selbst. So ist auch der Schnitt den das Werkzeug hinterlässt immer etwas breiter als das Werkzeug (1) selbst, so dass es sich frei bewegen kann und die Späne Platz für ihren Abtransport haben. Wenn das Sägeblatt jedoch anfängt zu schwingen, macht sich dies sofort als Wellen in Schnittergebnis bemerkbar. Erfindungsgemäß ist zusätzliches Bauteil (4) vorzugsweise aus einem gleitfähigen Kunststoff an dem plattenförmigen Werkzeug angebracht. Der Kunststoff ist beispielsweise per Spritzgussverfahren, und mittels der Löcher (5) im Werkzeug, formschlüssig mit dem Werkzeug verbunden. Das Bauteil (4) verbreitert also einen Teil des Werkzeuges dergestalt, dass der Sägeschnitt an dieser Stelle fast geschlossen wird. Es ist also nur ein wenig schmaler als die Schnittkanten, jedoch breiter als das herkömmliche blattförmige Werkzeug. Dabei ist der Radius des zusätzlichen Bauteils (R) klein genug, um die weiter außen anfallenden Späne am Abtransport nicht zu behindern. Bei schwingungsfreier Funktion des Sägeblattes passt das Bauteil (4) also berührungslos durch den Schnitt. Beginnt das Sägeblatt jedoch zu schwingen berührt das Bauteil (4) mit seinen zusätzlichen Flächen (3) die Innenflächen des Schnittes (nicht dargestellt) und also das Werkstück (nicht dargestellt). Die Berührung findet mittels Gleitreibung statt. Auf diese Weise stützt sich das Werkzeug am Werkstück ab. Die Berührung der beiden behindert die Schwingung des Sägeblattes und aufkommende Schwingungen können sich nicht hochschaukeln. Der Prozess läuft ruhiger, und der Schnitt ist glatter. Es ist genauso denkbar, das Werkzeug selbst so zu gestalten, dass es an besagter Stelle breiter ist und so die Flächen (3) entstehen, welche das Werkstück vorzugsweise bei Schwingungen im Werkzeug wenigstens zeitweise berühren.
-
Es ist auch vorgesehen einen Teil der Gleitreibung zwischen Werkzeug und Werkstück durch Rollreibung zu ersetzen oder durch einen zusätzlichen Freiheitsgrad des Bauteils (4) zu verringern. Wie das prinzipiell geschehen kann, wird an Hand der Ausführungsformen am Messerkopf erörtert.
-
Die folgenden Figuren zeigen am Beispiel eines maschinell betriebenen Werkzeuges (1), hier ein Messerkopf, wie erfindungsgemäße Einrichtungen allgemein variiert konkreter ausgestaltet sein können.
-
3 zeigt einen Messerkopf, beispielsweise zum Schlichten einer Metalloberfläche, mit einer speziellen Einrichtung im Werkzeugschaft (7), welche, wie aus dem Stand der Technik bekannt, Schwingungen des Werkzeuges, quasi durch sich selbst, hemmen soll. Aber natürlich ist der Messerkopf auch ohne diese Einrichtung (7) denkbar. Da viele Messerköpfe damit sowieso ausgerüstet sind, soll die Darstellung der Einrichtung (7) nur zeigen, dass die hier vorgeschlagenen Erfindung leicht an herkömmliche Messerköpfe nachgerüstet werden kann. Ein solcher Messerkopf besitzt Schneidkanten, oder er trägt Bauteile, die Schneidkanten (2) besitzen, wie hier dargestellt.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird hier auf besonders einfache Weise realisiert. Sie besteht aus einer Narbenschraube (8), mit einer beweglich eingelassenen Kugel, welche durch ihre Oberfläche die Fläche (3) bildet, mit der das Werkzeug das Werkstück zusätzlich berührt. Die Kugel ist durch ein elastisches Element (6), hier eine Spiralfeder aus Stahl, abgestützt. Die Narbenschraube (8) ist kongruent mit der Rotationsachse des Werkzeuges angeordnet und verschraubt und durch eine Mutter (9) gekontert. Die Narbenschraube kann nun, durch mehr oder weniger tiefes Hineinschrauben in das Werkzeug relativ zu den Schnittkanten positioniert werden. Stehen Narbenschraube (8) und Kugel etwas zurück, so berührt die Fläche (3) das Werkstück nicht während des schwingungsfreien Bearbeitungsprozesses, sondern erst, wenn das Werkzeug sich in unerwünschter Weise bewegt.
-
Die Narbenschraube (8) wird jedoch vorzugsweise mit der Fläche (3) etwas über die Schneidkanten (2) hinausragend positioniert, so dass die Fläche (3) als Teil des Werkzeuges (1) das Werkstück während des größten Teils der Bearbeitung berührt. Die Kugel wird dabei etwas in die Narbenschraube (8) hineingedrückt. Das elastische Element (6) sorgt für eine gleichmäßige Andruckkraft gegen das Werkstück. So berühren sich Werkstück und Werkzeug zusätzlich zu den Schneidkanten (2) und beeinflussen sich gegenseitig in Bezug auf ihr Schwingungsverhalten. Schwingungen haben es nun sehr viel schwerer sich hoch zu schaukeln. Versuche zeigen, dass schon diese einfache Ausführung verblüffend wirksam ist. Es zeigt sich auch dass die Übertragung von vergleichsweise kleinen Kräften schon genügt, um unerwünschte Schwingungen zu vereiteln. Das Bearbeitungsergebnis zum Beispiel beim Schlichten einer Metalloberfläche verbessert sich deutlich. Durchschnittlich halbiert sich das Rz.
-
4 zeigt den gleichen Messerkopf. Hier sind jedoch mehrere Narbenschrauben (8) kreisförmig um die Rotationsachse des Werkzeuges angeordnet. Das führt dazu, dass die Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück im Verlauf der Bearbeitung früher eintritt, und dass die Berührung durch die Mehrzahl von Flächen (3) intensiver ist.
-
5 zeigt den gleichen Messerkopf, mit dem Unterschied, dass hier eine ringförmige Fläche (3) durch ein rotationssymmetrisches Bauteil (10) gebildet wird. Das Bauteil (10) ist vorzugsweise mittels einer Schraube in der Rotationsachse des Werkzeuges befestigt (nicht dargestellt). Mittels eines optionalen elastischen Elementes (6) kann sich das Bauteil (10) in Richtung der Rotationsachse des Werkzeuges bewegen. Auf diese Weise kann durch die Befestigungsschraube auch die Position des Bauteils (10) in Relation zu den Schneidkanten (2) eingestellt werden. So dass die zusätzliche Fläche (3) relativ zu den Schneidkanten (2) zurückspringen kann, oder relativ zu diesen etwas vorsteht. So kann eingestellt werden, wie intensiv die Berührung zwischen Werkzeug und Werkstück sein soll. Im Vergleich zu der Ausführungsform in 4 sorgt hier der vergleichsweise große Durchmesser des Bauteils (10) dafür dass während des Bearbeitungsprozesses die Berührung von Werkstück und Werkzeug noch früher eintritt. Außerdem wird die Berührungskraft auf eine größere Fläche verteilt. Dadurch wird der Druck und der Verschleiß der zusätzlichen Fläche (3) deutlich verringert.
-
6 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer kostengünstigeren Version von 5. Hier wird die zusätzliche Fläche (3) die das Werkstück berührt, durch ein elastisches Element (6) gebildet. Dieses elastische Element (6) besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, welcher zu einem rotationssymmetrischen Bauteil geformt ist. Das elastische Element (6) mit der Fläche (3) kann beispielsweise mittels einer Passung von dem Werkzeug gehalten werden, oder mittels einer Schraube in der Rotationsachse des Werkzeuges gehalten werden. Auch kreisförmig verteilte Schrauben sind vorgesehen. Als Weiterentwicklung ist beispielsweise vorgesehen das elastische Element (6) im Durchmesser auszudehnen, so das es mittels der Bauteile welche die Schnittkanten (2) tragen formschlüssig befestigt wird.
-
In dieser Version stellt das elastische Element (6) ein mit dem Schärfen des Messerkopfes regelmäßig zu wechselndes Verschleißteil dar. Auf diese Weise wird auch die Präzision des elastischen Elementes (6) regelmäßig erneuert.
-
7 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer Version der Erfindung, bei der die Rotation des Messerkopfes mindestens teilweise ausgeglichen werden soll, so dass die zusätzliche Fläche (3), welche das Werkstück berührt, weniger auf der Oberfläche des Werkstückes reibt. Bewerkstelligt wird das durch eine drehbare Lagerung der Vorrichtung, welche die Fläche (3) bildet. Konkret ist das hier ein Kugellager (11) in der Drehachse des Messerkopfes in das eine Narbenschraube (8) gesteckt ist, welche mit zwei Muttern (9) einstellbar am Kugellager befestigt ist. Dadurch, dass die Narbenschraube die Drehung des Messerkopfes nicht mehr mit machen muss, bewegt sich die Fläche (3) im Wesentlichen nur noch mit dem Vorschub des Messerkopfes. Dadurch wird der Verscheiß an der Fläche (3) verringert. Durch das Kugellager bekommt die Befestigung der zusätzlichen Fläche (3) einen Freiheitsgrad, der einen Teil der Bewegung des Messerkopfes aufnimmt und den Reibweg der Fläche (3) verkürzt.
-
8 zeigt den gleichen Messerkopf mit einem rotationssymmetrischen Bauteil (10) das eine ringförmige zusätzliche Fläche (3) bildet und das aus 5 bekannt ist. Jedoch ist es hier ergänzt durch eine drehbare Lagerung mittels eines Kugellagers (11). Dadurch werden die Vorteile einer großen Berührungsfläche zwischen Werkzeug und Werkstück und dem frühen Wirken der Berührung durch den großen Durchmesser mit der verschleißmindernden Wirkung von weniger Reibung der Fläche (3) auf dem Werkstück verbunden. Denn die Fläche (3) muss nicht mehr die vollständige Bewegung des Messerkopfes mitmachen. Durch das Kugellager bekommt die Befestigung der zusätzlichen Fläche (3) einen Freiheitsgrad, der einen Teil der Bewegung des Messerkopfes aufnimmt und den Reibweg der Fläche (3) verkürzt. Sie legt weniger Weg zurück als die Schneidkanten. Ihr Reibweg ist also geringer als der der Schneidkanten.
-
9 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer Version der Erfindung, welche geringere Ansprüche an die Genauigkeit der Position der zusätzlichen Fläche (3) relativ zu den Schneidkanten (2) stellt. Dies soll die Funktion der Vorrichtung solider und fehlerresistenter gestalten.
-
Dies wird dadurch erreicht, dass die ganze Anordnung aus rotationssymmetrischem Bauteil (10) welches die zusätzliche Fläche (3) bildet, zusammen mit dem Kugellager (11) in Richtung der Drehachse des Werkzeuges (1) beweglich gelagert ist und durch ein elastisches Element (6) beweglich gestützt ist. Als Material für das elastische Element (6) ist hier z.B. Kunststoff, Gummi oder eine Spiralfeder aus Stahl vorgesehen. So kann das Werkstück die zusätzliche Fläche (3) in die passende Position drücken, ohne dass zu große Kräfte entstehen. Gleichzeitig ist eine zuverlässige Berührung von Werkstück und Werkzeug gewährleistet.
-
10 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche ähnliche Eigenschaften aufweist, wie die aus 9. Durch Systemintegration soll hier jedoch die Vorrichtung konstruktiv einfacher und kostengünstiger sein. Ein Kugellager (11) ist in der Rotationsachse des Messerkopfes platziert und befestigt. Es trägt drehbar das rotationssymmetrische Bauteil (10) welches die zusätzliche Fläche (3) bildet, die das Werkstück berührt. Das Bauteil (10) ist aus einem elastischen Material, wie Kunststoff oder Gummi gefertigt, und vereinnahmt somit auch die Rolle des elastischen Elementes (6) in sich.
-
Durch die Elastizität des Bauteils (10) ist die zusätzliche Fläche (3) in ihrer Position relativ zu den Schneidkanten (2) anpassbar und kann von dem Werkstück in die passende Position gedrückt werden. Das Bauteil (10) ist mit den Bauteilen, welchen die Schneidkanten (2) tragen als regelmäßig zu wechselndes Verschleißteil vorgesehen.
-
11 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die vorgesehen ist, wenn größere zusätzliche Kräfte vom Werkzeug auf das Werkstück übertragen werden sollen. Dazu berühren die zusätzlichen Flächen (3) das Werkstück nicht mehr mittels Gleitreibung sondern mittels Rollreibung. Um das zu bewerkstelligen sind die zusätzlichen Flächen (3), die das Werkstück berühren, auf entsprechend geformten, Rollen, Räder, Tonnen oder Kegeln vorgesehen. 11 zeigt eine Konstruktion mit Kegeln (12). Der Winkel dieser Kegel (12) ist so ausgelegt, das diese auch ohne Lagerung dazu neigen, in der gleichen Kreisbahn zu rollen in welcher sie vom Lagerbock (13) geführt werden. Vorzugsweise mehrere Kegel (12) sind kreisförmig in diesem rotationssymmetrischen Lagerbock (13), angeordnet und drehbar gelagert. Der Lagerbock (13) ist kongruent zu der Drehachse des Werkzeuges angeordnet und entlang dieser Drehachse mittels eines Gewindes (15) einstellbar befestigt. Die Einstellung des Lagerbockes (13) wird mittels einer Konterschraube (14) festgesetzt.
-
12 zeigt den gleichen Messerkopf mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Berührung der zusätzlichen Fläche (3) des Werkzeuges mit dem Werkstück vermittels eines Fluides stattfindet. Hier ist die simpelste Konstruktion dieser Ausführungsform dargestellt. Sie kann aber auch mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.
-
Dieser Messerkopf ist mit Fluidkanälen (17) ausgestattet, um beispielsweise eine Kühlemulsion zu den Schneidkanten (2) zu befördern, um diese zu kühlen und zu schmieren. Es ist eine weitere Abzweigung der Fluidkanäle (17) vorgesehen, welcher einen Austritt (19) vorzugsweise innerhalb der zusätzlichen Fläche (3), die das Werkstück (16) berührt, aufweist. Die zusätzliche Fläche (3), die das Werkstück (16) berührt, ist durch das Werkzeug (1) selbst gebildet. Hier ist es eine rotationssymmetrische Ausstülpunk, die eine Fläche (3) bildet, die nur wenig gegenüber den Schneidkanten (2) zurückspringt. Dadurch bildet sich ein Spalt zwischen dem Werkstück (16) und der Fläche (3). Dieser Spalt wird durch mindestens einen Fluidaustritt (19) mit Fluid z.B. eine Kühlemulsion, gefüllt. Je nach Spaltbreite, Größe der Fläche (3), Druck und Viskosität des Fluides entsteht hier eine mechanische Verbindung zwischen Werkzeug (1) und Werkstück (16), mittels derer Druckkräfte übertragen werden können, die beispielsweise mit den Tragkräften eines Gleitlagers vergleichbar sein können. Es wird darauf hingewiesen dass die Spaltbreite im Verlauf der Fläche (3) variieren kann. Es ist auch denkbar, dass auf die Fluidkanäle zu den Schneidkanten (2) verzichtet wird und stattdessen der gesamte Volumenstrom des Fluides auf die Fläche (3) geleitet wird. In dem hier dargestellten Beispiel verlässt das Fluid den Spalt in der Nähe der Schneidkanten (2) und könnte so auch auf diese Weise die Schneidkanten (2) kühlen und schmieren. Ventile oder Staustufen können die Verteilung des Fluides auf die verschiedenen Austritte steuern. Es ist ebenfalls vorgesehen die zusätzliche Fläche (3) relativ zu den Schneidkanten einzustellen. Wie das geschehen könnte, ist in vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, wie z.B. die Bildung der Fläche (3) durch ein elastisches Element.
-
Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass sie einfach herzustellen ist. Durch die geschmierte Berührung von Werkstück und zusätzlicher Fläche (3) entsteht kaum zusätzliche Reibung, da diese durch die innere Reibung des Fluides aufgenommen wird. Dadurch ist diese Konstruktion im Wesentlichen verscheißfrei.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Werkzeug
- 2
- Schneidkante
- 3
- Fläche des Werkzeuges, welche das Werkstück berührt
- R
- Radius
- 4
- Bauteil, das die zusätzlich Fläche 3 bildet
- 5
- Loch in plattenförmigen Werkzeug
- 6
- Elastisches Element
- 7
- Vorrichtung im Schaft eines Werkzeuges zur internen Schwingungsdämpfung
- 8
- Narbenschraube
- 9
- Mutter
- 10
- Rotationssymmetrisches Bauteil, welches die zusätzliche Fläche (3) bildet
- 11
- Kugellager
- 12
- Kegel mit zusätzlicher Fläche (3) welche das Werkstück berührt
- 13
- Lagerbock
- 14
- Konterschraube
- 15
- Gewinde zum Befestigen und Einstellen des Lagerbocks
- 16
- Werkstück
- 17
- Fluidkanal
- 18
- Fluidaustritt in der Nähe einer Schneidkante
- 19
- Fluidaustritt zur Benetzung der zusätzlichen Fläche (3) mit Ausbuchtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
