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Werkzeughalter für Werkzeugmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf
Werkzeugmaschinen und betrifft insbesondere Hartmetall schneidwerkzeuge für die
Fertigung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Werkzeughalter zu
entwickeln, mit dem der Bedienungsmann bei allen Betriebszuständen, für die das
Werkzeug bestimmt ist, in die Lage versetzt wird, äusserst genaue Arbeit zu leisten.
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Weitere Aufgaben, die durch die Erfindung gelöst werden sollen, sind:
- die Entwicklung eines Werkzeughalters mit feststehender äusserer Hülse und umlaufendem
Korpus, zwischen denen Nadellager so angeordnet sind, daß die Hülse und der Korpus
als äusserer und innerer Laufring für die Nadellager wirken;
- eine
Werkzeugmaschine zu entwickeln, bei der der Stahlhalter praktisch reibungsfrei arbeitet;
- die Entwicklung eines Werkzeughalters mit einer stationären radialen Unterstützung,
die sich nahe der Schneidzone befindet; - die Entwicklung eines Werkzeughalters
für Produktionsmaschinen, der nach der Inbetriebnahme keine oder nur geringfügige
Bearbeitung, Schleif- oder Richtarbeit erfordert; - die Entwicklung eines Stahlhalters
für eine Werkzeugmaschine, der ständig einsetzbar ist und keine periodische Stillsetzung
der Maschine zum Nachrichten des Werkzeugs u. dgl. erfordert; - die Entwicklung
eines Stahlhalters für Werkzeugmaschinen, der so aufgebaut und angeordnet ist, daß
der auf das Werkzeug ausgeübte Radialdruck im Betrieb während einer vollständigen
Drehung um 360° gleichmässig ist, wodurch genaue Toleranzen an dem Werkstück eingehalten
werden und die Möglichkeit fast ausgeschlossen wird, daß das Werkzeug gegenüber
dem Werkstück aus der richtigen Angriffs stellung gerät; - die Entwicklung eines
Stahlhalters für Werkzeugmaschinen, der einfach aufgebaut und wirtschaftlich herzustellen
ist und einwandfreie Arbeit leistet; - die Entwicklung eines Werkzeughalters, der
so aufgebaut und angeordnet ist, daß er die geeigneten Schnittgeschwindigkeiten
für Hartmetallwerkzeuge liefert, ohne daß Werkzeug oder Werkzeughalter wegen der
Reibungswirkung zwischen den umlaufenden und den stillstehenden Teilen überhitzt
werden; - die Entwicklung eines Werkzeughalters, der so aufgebaut und angeordnet
ist, daß kein übermässiger Verschleiß des Werkzeughalters an der Seite des Halters
auftritt, der der Seite, an der der Schneiddruck angreift, gegenüberliegt;
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die Entwicklung einer derartigen Einrichtung, bei der jeder Verschleiß an demlüssendurchmesser
des Werkzeughalterkorpus ausgeschlossen ist; - die Entwicklung eines Werkzeughalters,
dessen Aufbau und Anordnung jede Axialdruckreibung während der Benutzung des Werkzeugs
äusserst gering hält; - aie Entwicklung eines Werkzeughalters mit einer Einrichtung
zum Voreinstellen der Beziehung zwischen dem Schneidende des Werkzeugs gegenüber
dem Werkstück; - die Entwicklung eines Halters für ein Hartmetallwerkzeug mit sehr
enger Passung zwischen dem umlaufenden Teil und seiner feststehenden Halterung bei
Vermeidung der Entwicklung von Reibungswärme; - die Entwicklung eines Werkzeughalters
der angegebenen Art von solchem Aufbau und solcher Anordnung, daß zwischen den umlaufenden
und den stationären Teilen der Vorrichtung sne geeignete Schmierung erfolgen kann.
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Im modernen Maschinenbau war es seit jeher und ist es heute noch üblich,
Werkzeughalter mit längsverlaufenden Umfangsschlitzen zu verwenden, in die Verschleißstreifen
aus Bronze oder anderem Material eingelegt werden, die im allgemeinen in weitem
gegenseitigen Abstand am Umfang des Werkzeughalters angeordnet sind. Diese Verschleißstreifen
müssen regelmässig geschliffen oder gerichtet werden, um ungleichmässigen Verschleiß
und Fehlausrichtungen des Werkzeugs auszugleichen. Das stellt besonders dann eine
Schwierigkeit dar, wenn das werkzeug nur ein einziges Hartmetallschneidplättchen
aufweist, oder auch bei Anordnung von zwei Hartmetallschneidplättchen. In beiden
Fällen übt das Werkzeug unterschiedliche Radialdrücke auf den Halter aus, wenn die
Schneidplättchen sch in Radialebenen befinden, die zwischen den Verschleißstreifen
liegen. Das führt zu ungleichmässigem Verschleiß an dem Werkzeug und dem Werkzeughalter,
der von Zeit zu Zeit korrigiert werden muß.
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Das kostet Zeit, Arbeit und Material und verursacht Stillstandszeiten
für die gesamte Maschine, die während der Reparatur ihre Produktion einstellen muß.
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Die Erfindung soll daher ausserdem die Aufgabe lösen, die genannten
Schwierigkeiten zu beseitigen.
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Die aufgezählten und noch weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung
ergeben sich genauer aus der nachstehenden Beschreibung, die sich auf die Zeichnungen
bezieht, die einen Teil der Offenbarung bilden und folgendes darstellen: Fig. 1
eine Ansicht einer Maschinenanordnung, die die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendet,
teilweise im Schnitt; ferner wird die Verwendung der Vorrichtung an einem herzustellenden
Werkstück mit einem Werkzeug mit zwei Hartmetallplättchen gezeigt, wobei die erfindungsgemässe
Vorrichtung in ausgezogenen Linien wiedergegeben ist; Fig. 2 einen Schnitt längs
der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 eine abgewandelte Form der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 4 eine Ansicht eines üblichen Werkzeughalters in kleinerem Maßstab mit längsverlaufenden
oder geraden Verschleißstreifen; Fig. 5 eine Ansicht der Stirnseite der Vorrichtung
nach Fig. 4 in grösserem Maßstab, gesehen aus der Richtung 5-5 in Fig. 4.
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Bei der gezeichneten Ausführungsform bezeichnet 7 die Antriebsspindel
einer üblichen Drehbank oder sonstigen
Maschine, in der Maschinenwerkzeuge
verwendet werden. Mit 8 ist insgesamt die Spannhülse für den Werkzeughalter bezeichnet,
dessen Hauptteile die Bezugszeichen 9 und 9A tragen. Die Teile 9 und 9A bestehen
aus vergütetem Werkzeugstahl, dessen Härte etwa dem Wert 58 - 262 nach Rockwell,
Scale C, entspricht. Der Korpus 9 weist einen Morse-Innenkegel 10 auf, in dem ein
Bearbeitungswerkzeug 11 angebracht ist, das an seinem stärkeren Ende zwei Hartmetallplättchen
12 und 13 trägt, die ein Werkstück 14, im vorliegenden Fall ein Gußstück bearbeiten
sollen, das in beliebiger üblicher Weise gehalten wird.
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An dem Korpus 9 des Werkzeughalters befindet sich ein Ansatz 15, der
ein ebenes Flächenstück 16 aufweist, dem eine Keilnut 17 gegenübersteht, de einen
Einlegekeil 18 aufnehmen kann, damit der Werkzeughalterkorpus 9 und das Werkzeug
11 in Drehung versetzbar sind. Der Ansatz 15 besitzt bei 19 ein Aussengewinde, auf
das eine Acme-Mutter 20 geschraubt ist. Die Mutter 20 weist Bohrungen 21 auf, in
die ein Mutternschlüssel eingreifen kann, der zum Drehen der Mutter 20 benutzt wird.
Die Mutter 20 dient als Bezugspunkt für die Bestimmung des durch den Doppelpfeil
A angezeigten Arbeitshubes. Die Vorschubweite des Werkzeugs wird durch die Pfeile
B und C angedeutet; Der Werkzeughalterkorpus 9 und der Morse-Innenkegel 10 werden
von einer Längsbohrung 22 durchzogen, deren abgeflachte Teile 23 den Austrittslappen
24 des Werkzeugs aufnehmen; der Werkzeughalterkorpus 9 weist ausserdem einen Radialschlitz
25 auf, in den ein Schraubenzieher oder ein ähnliches Gerät eingeführt werden kann,
damit man das Werkzeug 11 aus dem Werkzeughalterkorpus 9 hinausschieben kann, wenn
das Werkzeug gewechselt werden muß.
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Wie erwähnt, besteht mein verbesserter Werkzeughalter aus
einem
äusseren, konzentrischen dünnen Hülsenteil 9A, der mit der Spannhülse 8 starr verbunden
bleibt. Der Korpus 9 des Werkzeughalters läuft mit dem Werkzeug 11 in dem Hülsenteil
9A um. Zwischen aem feststehenden Hülsenteil 9A und dem-umlaufenuen Korpus 9 des
Werkzeughalters sind mehrere enge Nadellager 28 angeordnet, die an Sprengringen
26A, 27 und 28 gehalten werden; ein Ring 29 dient als Abstandshalter zwischen den
Lagern 26. Ferner hindert der Ring 29 die Lager 26 daran, in den Radialschlitz 25
zu fallen. Zwischen dem Ring 27 und einer Schulter 31 befinden sich mehrere Kugellager
30, die den Schub des Werkzeugs während des Betriebes aufnehmen. Die Nadellageranordnung
26 - 29 und die Axiallager 30 werden schließlich zwischen den Teilen 9 und 9A durch
eine Mutter 32 gehalten, die bei 33 auf den Werkzeughalterkorpus 9 geschraubt ist.
Die Mutter 32 stößt an den Ring 28, der seinerseits an einer Schulter 9B an der
Hülse 9A anliegt. Dadurch wird die Hülse gegen Linearverschiebung festgelegt und
wird der Korpus 9 frei drehbar. Die Mutter 32 besitzt Bohrungen 34 für die Aufnahme
eines Mutternschlüssels. O-Ringe 35 und 36 bilden die Dichtungen für den Schmiermittelvorrat,
derdhrch die Bohrung 37 eingebracht werden kann, In Fig. 3 wird eine abgeänderte
Ausführungsform der Erfindung dargestellt; das Werkzeug llA ist länger als das Werkzeug
11 nach Fig. 1. Dazu sind natürlich Nadellager 26 grösserer Abmessungen erforderlich,
damit der umlaufende Korpus 9 und das Werkzeug in geringem Abstand von dem nicht
umlaufenden Hülsenteil 9A des Werkzeughalters in Drehung versetzt werden kann. Hinsichtlich
anderer Merkmale ist die Bauweise des Halters nach Fig. 3 dieselbe wie die des Halters
nach Fig. 1. Das Schneidelement des abgeänderten Werkzeugs llA ist nicht dargestellt;
man kann ein einzelnes oder ein doppeltes Hartmetallschneidplättchen
an
dem Werkzeug vorgesehen.
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Wird nur ein einziges Schneidplättchen angeordnet, besteht natürlich
eine grössere Gefahr, daß der Werkzeughalter während des Betriebes auf der dem Wirkungspunkt
des Radialdrucks abgewandten Seite des Halters einen stärkeren Verschleiß erfährt.
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Die Verwendung des von mir vorgeschlagenen verbesserten Halters bringt
somit zahlreiche Vorteile gegenüber den üblichen Modellen, die beispielsweise in
den Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Der übliche Werkzeughalter (Fig. 4 und 5) besitzt
einen Korpus 38 mit schwach kegelstumpfförmiger Öffnung 39 für die Aufnahme eines
Werkzeugs, einen Radialschlitz 40 und einen Ansatz 41 mit abgeflachtem Abschnitt
42 und einer Keilnut 43. Der Aussenmantel des Korpus 38 des bisher üblichen Halters
weist Längsschlitze 44, 45, 46 und 47 auf, in die Verschleißstreifen 48, 49, 50
und 51 aus Bronze eingelegt werden, die mit Maschinenschrauben 48A gehalten werden,
Die Verschleißstreifen 48-51 werden bearbeitet oder geschliffen, so daß geeignete
gebogene Flächen 52 entstehen; die Verschleißstreifen legen sich nun satt passend
gegen die Innenfläche der Hülse einer üblichen Spannhülse 8 (Fig. 1 und 3). Diese
Verschleißstreifen 48-51 haben, wie Fig. 5 zeigt, einen grossen gegenseitigen Abstand,
so daß der Werkzeughalter in der üblichen Spannhülse 8 nicht an allen Umfangspunkt
gleichmässig getragen wird. Einige Streifen 48-51 werden schneller verschleissen
als andere, besonders an der Seite oder an den Seiten, die dem Angriffspunkt der
von dem oder den Schneidplättchen ausgeübten Radialdruck gegenüberliegen. Dieser
ungleichmässige Verschleiß muß von Zeit zu Zeit korrigiert werden, indem der Werkzeughalter
aus der Maschine genommen wird und die Verschleißstreifen nachbearbeitet oder ersetzt
werden. Daraus ergeben sich Stillstandszeiten für die
Maschine und
im Rahmen einer Produktion Kostensteigerungen für den Fabrikationsvorgang. Derartige
Schwierigkeiten entfallen völlig, wenn mein vorstehend bes-chriebener verbesserter
Werkzeughalter Anwendung findet.
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Beim Zusammenbau meines verbesserten Halters wird der Ansatz 15 vorteilhafterweise
in einen Schraubstock mit dem offenen Ende des Halters nach obengesetzt. Dann legt
man den O-Ring 35 in den Raum zwischen der Schulter 31 und deren Fortsetzung 31A.
Dann erhalten die Kugeln 30 ihren Platz und der Ring 27 wird auf die Kugeln 30 gelegt.
Danach wird die Aussenhülse 9A über den Korpus 9 geführt und an die Schulter 31-31A
und den Ring 27 geschoben, wobei ein begrenzter Zwischenraum zwischen dem Korpus
und der Hülse 9A verbleibt, Dann werden die Nadellager 26 und das ringförmige Abstandsstück
29 eingeführt und der Ring 28 aufgesetzt. Zuletzt wird die Mutter 34 mit ihrem O-Ring
36 bei 33 auf den Korpus 9 geschraubt und die ganze Anordnung bei 37 mit Schmiermittel
versehen, worauf sie in Betrieb genommen werden kann.
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Zum Zusammenbau der Gesamtvorrichtung wird zunächst der Ansatz 15
in die Antriebsspindel 7 der Drehmaschine eingeführt, so daß der Keil 18 in den
Schlitz 17 eingflft. Dann wird die Mutter 20 auf das Gewinde 19 geschraubt, bis
sie an die Endfläche der Drehbankspindel 7 anstößt, Die Berührungsfläche der Mutter
20 kann nun als Bezugspunkt zum Vorbestimmen des Arbeitshubes des Werkzeugs, das
ist der Abstand zwischen den Punkten 12A und 14A in Fig. 1, benutzt werden, Die
Arbeitsweise der Vorrichtung dürfte aus der vorstehenden Beschreibung ohne weiteres-ersichtlich
sein.
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Patentansprüche: