DE3423668A1

DE3423668A1 - Aussenraeum-werkzeugeinrichtung

Info

Publication number: DE3423668A1
Application number: DE19843423668
Authority: DE
Inventors: Hubert 7543 Engelsbrand Dittes; Gerhard 7531 Pforzheim Jung
Original assignee: Hoffmann Kurt & Co KG GmbH
Current assignee: Hoffmann Kurt & Co KG GmbH
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-01-09

Description

PATENTANWÄLTE
DR.1NG. HANS LICHTI <2. 3423668

LJCiMCO ι !^LJTI * ⁰^^{7500 KARI}-SRUHE 41 (GRÖTZINGEN)

DIPL-ING. HEINER Ld CHTI _DUrlacher strasse 31

DIPL-PHYS. DR. RER. NAT. JOST LEMPERT TEL: (07 21) 4 8511

Kurt Hoff mann GmbH & Co. KG 7226/84-Le/kö

Gymnasiumstraße 150 %*

D-7530 Pforzheim - ^S ⁶ ^Jun' 1984

Außenräum-Werkzeugeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Außenräum-Werkzeugeinrichtung zum Herstellen von Halbbohrungen mit einer Räumwerkzeugaufnahme und einem an dieser befestigten und Räumzähne mit Schneidkanten aufweisenden Räumwerkzeug. ι

Derartige Einrichtungen werden bei der Herstellung von Pleuel und Kurbelwell enlagerdeckel η eingesetzt. Das hierbei üblicherweise verwendete Räumwerkzeug weist halbrunden oder vollrunden Querschnitt auf. Seine Außenseite ist mit einer Vielzahl einzelner Zähne mit Schneidkanten versehen.

Die auf dem Werkzeug hintereinander angeordneten Schneidkanten verlaufen

zur Erstreckungsrichtung des Werkzeugs bzw. zur Schnittrichtung senkrecht. Dies hat zur Folge, daß bei dem Räumvorgang die einzelnen Schneidkanten jeweils mit einem relativ langen Stück ihrer wirksamen Kantenlänge stoßweise auf dem Bearbeitungsrand des Werkstücks aufsetzen und eine ständig wechselnde Anzahl von Zähnen mit dem Werkstück in Eingriff steht. Dies bewirkt einen ungleichmäßigen Schnittkraftverlauf. Die Schnittkraftschwankungen führen zu Schwingungen, was im System Werkzeug-Vorrichtung-Maschine

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die Lebensdauer des Werkzeugs und die Maßgenauigkeit bei der Fertigung nachteilig beeinträchtigt. Ferner werden Schwingungen auf die Räummaschine und dann auf das Fundament übertragen. Damit werden zum Teil erhebliche Störkräfte in das Fundament abgeleitet, was häufig aufwendige Sekundärmaßnahmen erforderlich macht. Im ungünstigsten Fall Hegt die Frequenz des Schnittkraftwechsels in der Nähe der Eigenfrequenz der Räummaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Räumwerkzeugeinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein gleichmäßiger Schnittkraftverlauf während des gesamten Arbeitshubs beim Räumen und damit eine höhere Räumgenauigkeit erzeugt wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneidkanten der Räumzähne zur Erstreckungs- und Räumrichtung des Räumwerkzeugs unter einem Winkel ungleich 90 verlaufen und sich ohne Unterbrechung mindestens über den gesamten zu räumenden Querschnitt des zu bearbeitenden Werkstücks erstrecken. Damit wird erreicht, daß beim Räumen, wenn das Räumwerkzeug entlang seiner Erstreckungsrichtung auf das Werkstück zubewegt wird, die Schneidkanten auf dem Werkstück schiefwinklig aufsetzen und dabei keine scharfen Stöße auftreten. Vom Eintritt des 1. Zahns in das Werkstück bis zu dessen Austritt, steigt die Schnittkraft bis zum Maximum kontinuierlich an, bleibt dann konstant und nimmt nach Eintritt des letzten Zahns wieder kontinuierlich bis auf 0 ab. Dadurch wild ein gleichmäßiger Schnittkraftverlauf erhalten. Schwingungen des Räumwerkzeugs und Folgeschäden werden verhindert.

Es sind zwar bereits mehrzahnige Werkzeuge zur spanenden Bearbeitung von Außenflächen bekannt, bei denen die Schneidkanten im schiefen Winkel zur Erstreckungsrichtung des Werkzeugs angestellt sind. Ein solches Werkzeug kann in einer Räummaschine nicht verwendet werden, da es keine Tiefenstaffelung der Schneidkanten aufweist. Ferner wird im Unterschied zur Betriebsweise des Räumens, wie sie die Erfindung anwendet,

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das Werkzeug bei dem Arbeitshub in einem beliebig einstellbaren Winkel zur Erstreckungsrichtung des Werkzeugs geführt. Die Herstellung von Halbbohrungen kann mit dieser Werkzeugeinrichtung nicht erfolgen.

In bevorzugter Ausführung weist das Räumwerkzeug kreisrunden Querschnitt auf und die Schneidkanten sind in Form eines kegeligen Gewindes umlaufend angeordnet. Durch die hiermit vorgesehene gleichmäßige Anordnung der Schneidkanten wird erreicht, daß während des Räumvorgangs eine ständig konstante Gesamtschneidkantenlänge mit dem Werkstück in Eingriff steht. Dies gewährleistet einen ganz besonders gleichmäßigen Schnittkraftverlauf und einen besonders ruhigen Maschinenlauf. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Fertigungsgenauigkeit aus.

Schraub- oder drall verzahnte Räumwerkzeuge sind zwar für ein anderes Verfahren - für das Innenräumen zur Herstellung von vollrunden oder profilierten Bohrungen - bereits bekannt. Mit ihrem Einsatz wird dort jedoch nur in Räumrichtung ein gleichmäßiger Schnittkraftverlauf erhalten. Es treten vielmehr Taumelbewegungen des Räumwerkzeugs quer zur Räumachse auf, die wegen der Biegeelastizität des Räumwerkzeugs und wegen des Spiels am Schaft und Endstück des Werkzeugs nicht zu vermeiden sind.

Die Werkzeugbefestigung kann in üblicher Weise erfolgen, z.B., indem das Räumwerkzeug ein zylindrisches Endstück mit reduziertem Durchmesser aufweist, das bei in

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die Werkzeugaufnahme eingespanntem Räumwerkzeug an V-förmig zueinander angeordneten Auflagerflächen der Werkzeugaufnahme anliegt. Durch diese Maßnahme wird eine seitliche Abstützung des Räumwerkzeugs erhalten, die das Auftreten von Schwingungen verhindert. Ferner gewährleistet die V-förmige Anordnung der Auflagerflächen eine Zentrierung des Räumwerkzeugs.

In weiterer Ausgestaltung kann das Räumwerkzeug zwischen seinen Enden ein zylindrisches Zwischenstück mit reduziertem Durchmesser aufweisen, das bei in die Werkzeugaufnahme eingesetztem Räumwerkzeug an V-förmig angeordneten Auflagerflächen der Werkzeugaufnahme anliegt. Durch diese Zwischenabstützung des eingespannten Werkzeugs wird das Auftreten von Biegeschwingungen verhindert.

In vorteilhafter weiterer Ausführung ist vorgesehen, daß das mit kreisrundem Querschnitt und umlaufenden Schneidkanten versehene Räumwerkzeug an seinen Enden eine zentrale Querbohrung zur Aufnahme einer in die Werkzeugaufnahme eingreifenden Befestigungsschraube aufweist. Dies ermöglicht es, das Räumwerkzeug in zwei um 180 gedrehten Positionen einzusetzen. Das Räumwerkzeug weist damit zwei Arbeitsseiten auf, die durch einfaches Wechseln der Drehstellung des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme in nacheinander folgenden Arbeitsgängen zum Einsatz gebracht werden können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einzeln erläutert ist. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Räumwerkzeugeinrichtung mit einem in einem Werkzeugschlitten mit Werkzeugzwischenaufnahme eingespannten Räumwerkzeug in Form mehrerer hintereinander angeordneter Räumwerkzeug-Teilstücke

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Figur 2 eine Stirnansicht der Einrichtung der Figur 1, Sicht in

Richtung des Pfeils Il der Figur 1; und

Figur 3 eine Draufsicht der Einrichtung der Figuren 1 und 2, Sicht von unten in Richtung des Pfeils III der Figur 1.

Die erfindungsgemäße Räumwerkzeugeinrichtung im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 weist eine Räumwerkzeugaufnahme 1 mit einem darin eingespannten Räumwerkzeug 2 in Form mehrerer hintereinander geschalteter Räumwerkzeug-Teil stücke 3 auf.Die Werkzeugaufnahme 1 besteht aus einem Werkzeugschlitten 4 mit einer darauf fixierten Werkzeugzwischenaufnahme 5, in die das Räumwerkzeug 2 eingespannt ist. Auf der vom Schlitten 4 abgewandten Seite des Räumwerkzeugs 2 ist ein zu bearbeitendes Werkstück 6 angeordnet (Figur 3). Das Werkstück 6 ist in einem nicht dargestellten orts- bzw. maschinenfesten Werkstückträger eingespannt. *·

Das Räumwerkzeug-Teilstück 3 weist einen nach vorne konisch zulaufenden Körper 8 mit kreisrundem Querschnitt auf.Seine Außenseite ist mit einer Verzahnung 9 mit nach vorne gerichteten Schneidkanten 10 versehen.Die Verzahnung besteht aus ein oder mehr schraubenlinienförmig umlaufenden Räumzähnen und bildet eine Art kegeliges Außengewinde.

Der Körper 8 des Räumwerkzeug-Teilstücks 3 ist an seinen Enden unter Ausbildung zylindrischer Endstücke 11, 12 abgedreht. In den Endstücken 11, 12 ist jeweils eine zentrale Querbohrung 13 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 14 zur Befestigung des Räumwerkzeug-Teilstücks 3 auf der Werkzeugzwischenaufnahme 5 bzw. dem Werkzeugschlitten 4 vorgesehen. Zwischen den Endstücken 11, 12 ist der Körper 8 des Räumwerkzeug-Teilstücks 3 an einer Zwischenstelle unter Ausbildung eines zylindrischen Zwischenstücks 15 abgedreht. Die zylindrischen Stücke 11, 12, 15 dienen zur Abstützung des Räumwerkzeug-Teilstücks 3 auf der Werkzeugzwischenaufnahme. t

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Die zum Einspannen des Räumwerkzeugs 2 vorgesehene Werkzeugzwischenaufnahme 5 weist einen länglichen im wesentlichen quaderförmigen Körper mit mehreren auf seiner Oberseite in einer Längsreihe angeordneten Lagerstützen 17a, 17b, 17c für das Räumwerkzeug 2 bzw. die Räumwerkzeug-TeilstückeS auf.

Mit seiner Rückseite greift der Körper 16 in eine längsverlaufende Aufnahmeöffnung 18 des Werkzeugschlittens 4 ein. In den Körper 16 der Zwischenaufnahme 5 sind Befestigungsschrauben 19 eingesetzt, die zur Fixierung der Zwischenaufnahme 5 auf dem Schlitten 4 in Gewindebohrungen 20 in der Wand der Aufnahmeöffnung 18 des Schlittens eingreifen. Zur Kraftübertragung vom Werkzeugschlitten 4 auf die Zwischenaufnahme 5 steht ein in der Wand der Aufnahmeöffnung 18 des Schlittens 4 fixierter Querstift 21 in Eingriff mit einer Nut 22 in der Rückseite des Körpers 16 der Zwischenaufnahme 5. . · ■'

Die von der Oberseite des Körpers 16 der Zwischenaufnahme 5 auskragenden - ■

Lagerstützen 17a, 17b, 17c weisen V-förmig angeordnete Auflagerflächen 23, 24 für die zylindrischen Lagerabschnitte des Räumdorns 3 - die Endstücke 11, 12 und das Zwischenstück 15 - auf. Die die Endstücke 11, 12 aufnehmenden Stützen weisen jeweils im Scheitel der V-förmigen Lagerflächen 23, 24 ein Gewindeloch 25 zur Aufnahme der in der Querbohrung 13 eingesetzten Befestigungsschraube 14 auf. Zum Einspannen des Räumdorns 3 wird dieser mittels der Befestigungsschrauben 14 auf die Stützen 17a, 17c so aufgeschraubt, daß seine zylindrischen Lagerabschnitte - die Endstücke 11,12 und das Zwischenstück 15 - jeweils an zwei Stellen ihrer Mantelfläche auf den Lagerflächen 23, 24 der zugeordneten Lagerstützen 17a, 17b, 17c aufliegen. Durch die V-förmige Anordnung der Lagerflächen 23, 24 wird eine seitliche Abstützung gewährleistet. Mit der an dem zylindrischen'Zwischenstück 15 des Räumwerkzeug-Teilstücks auf anliegenden mittleren Lagerstütze 17c wird eine Zwischenabstützung des DDrns auf seiner halben axialen Länge erreicht. Dies verhindert ein Durchbiegen des Doms und dämpft Biegeschwingungen.

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Zur Kraftübertragung zwischen der Werkzeugzwischenaufnahme 5 und dem Räumwerkzeug-Teilstück 3 steht die in Schnittrichtung gesehen vordere Stirnseite 26 der hinteren Lagerstütze 17c in Anschlag mit der hinteren Stirnseite 27 des an das hintere Endstück 12 vorspringend anschließenden mit der Verzahnung 9 versehenen Abschnitts des Räumwerkzeug-Teil Stücks 8. Die Stirnflächen der übrigen Lagerstützen 17a, 17b und alle übrigen Stirnflächen des Räumwerkzeug-Teilstücks 3 sind zueinander berührungsfrei angeordnet, so daß im Bereich der Stützen Axialspiel vorhanden ist und damit eine Verspannung des Räumdorns 3 vermieden wird. Bei abgewandelten Ausführungen sind zwischen den Befestigungsstützen 17a, 17c mehrere der Stütze 17b entsprechende Zwischenstützen vorgesehen. Hierbei kommen dann noch Räumwerkzeug-Teilstücke mit mehreren entsprechend angeordneten, die Verzahnung durchbrechenden Zwischenstücken zum Einsatz.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die das hintere Endstück 12 aufnehmende Befestigungsstütze 17c als Doppelstütze ausgebildet, die zu sätzlich das vordere Endstück eines axial fluchtend nachgeschalteten Räumwerkzeug-Teilstücks 3' aufnimmt. Das Räumwerkzeug-Teilstück 3' ist auf einem über die Darstellung in der Zeichnung hinaus sich fortsetzenden Teil der Werkzeugaufnahme 5 in entsprechender Weise wie der ^: Räumdorn 3 festgelegt. Die einander zugewandten Stirnflächen der

Räumdorne 3, 3', nämlich die Stirnfläche 28 des Endstücks 12 des ersten Doms.3, und die Stirnfläche 29 des Endstücks 11' des zweiten Doms 3', sind mit geringem axialem Abstand zueinander angeordnet. Dadurch wird eine gegenseitige Verspannung der Dorne verhindert.

Der Räumdorn 3¹ weist vorzugsweise eine entsprechende Verzahnung 9' wie das vorgeschaltete Räumwerkzeug-Teilstück 3 auf. Jedoch entspricht der minimale Durchmesser des Doms 3¹ im Bereich der Verzahnung 9' in der Regel dem maximalen Durchmesser des vorderen Räumwerkzeug -Te il· Stücks 3. Es können η och weitere analog ausgestaltete Räumwerkzeug-Teilstücke vorgesehen sein, die in entsprechender Weise in der Werkzeug-

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aufnahme 1 bzw. auf der Werkzeugzwischenaufnahme 5 eingespannt sind. Die so hintereinander geschalteten Räumwerkzeug-Teilstücke 3, 3' usw. bilden ein zusammengesetztes Räumwerkzeug 2 in Form eines mehrteiligen Räumwerkzeugs ,das über seine gesamte axiale Erstreckung nach vorne bzw. in Schnittrichtung konisch zuläuft und eine Verzahnung in Art eines, kegeligen Gewindes aufweist, das lediglich an den Auflager- bzw. Befestigungsstellen der einzelnen Räumwerkzeug-Teilstücke 3, 3¹ usw. unterbrochen ist.

Beim Räumvorgang wird der in einer nicht dargestellten Räummaschine gelagerte Werkzeugschlitten 4 zusammen mit dem starr darauf eingespannten Räumwerkzeug 2 an dem in einem ebenfalls nicht dargestellten Werkstückträger eingespannten Werkstück 6 unter schneidendem Eingriff in einem sogenannten Arbeitshub vorbeibewegt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft der Arbeitshub vertikal nach unten. Dementsprechend ist das Räumwerkzeug 2 so angeordnet, daß seine Längserstreckung vertikal verläuft und die Schneidkanten nach unten weisen. Dadurch, daß die Schneid

kanten 10 schräg zu der Bewegungsrichtung des Werkzeugs und damit zur Schnittrichtung verlaufen, wird beim Räumvorgang ein stoßartiges Aufsetzen und Austreten der nacheinander eingreifenden Schneidkanten verhindert, so daß ein gleichmäßiger Schnitt kraftanstieg gewährleistet ist. Mit dem mit kreisrundem Querschnitt ausgeführten Räumwerkzeug-Teil stück wird in einem Arbeitshub eine Halbbohrung hergestellt.

Das im Querschnitt kreisrunde Räumwerkzeug-Teil stück 3 kann mit zwei verschiedenen Arbeitsseiten eingesetzt werden, indem es in um 180 bezüglich seiner Längsachse gedrehten Stellungen mit den Auflagerstützen 17a, 17c verschraubt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. Außenräum-Werkzeugeinrichtung zum Herstellen von Halbbohrungen mit einer Räumwerkzeugaufnahme und einem an dieser befestigten und Räumzähne mit Schneidkanten aufweisenden Räumwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (10) der Räumzähne zur Erstreckungs- und Räumrichtung des Räumwerkzeugs (2," 3) unter einem Winkel ungleich 90 verlaufen und sich ohne Unterbrechung mindestens über den gesamten zu räumenden Querschnitt des zu bearbeitenden Werkstücks erstrecken.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumwerkzeug '(2, 3) kreisrunden Querschnitt aufweist und die Schneidkanten (10) in Form eines kegeligen Gewindes umlaufend angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (10) ein mehrgängiges Gewinde bilden.

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4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bäumwerkzeug (2, 3) an seinen Enden (11, 12) eine zentrale Querbohrung (13) zur Aufnahme einer in die Werkzeug aufnahme (1, 5) eingreifenden Befestigungsschraube (14) aufweist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumwerkzeug (2, 3) ein zylindrisches Endstück (11, 12) mit reduziertem Durchmesser aufweist, das bei in die Werkzeugaufnahme (1, 5) eingespanntem Räumwerkzeug (2, 3) an V-förmig zueinander angeordneten Auflagerflächen (23, 24) der Werkzeugaufnahme (1,5) anliegt.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumwerkzeug (2, 3) zwischen seinen Enden (11, 12)mindestens ein zylindrisches Zwischenstück (15) mit reduziertem Durchmesser aufweist, das bei in die Werkzeugaufnahme (1, 5) eingespanntem Räumwerkzeug (2, 3) an V-förmig zueinander angeordneten Auflagerflächen (23, 24) der Werkzeugaufnahme (1,5) an-I iegt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschraube (14) im Bereich des Scheitels (25) der V-förmig zueinander angeordneten Auflagerflächen (23, 24) eingreift.

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