HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Werkzeugsystem für
Werkzeugmaschinen, aufweisend: ein Zwischenstück mit einem ersten
Ende, das einen zylindrischen Schaft aufweist, der in dem
Werkzeughalter der Maschine zentriert und darin mittels
mindestens einer quer zum Halter ausgerichteten Konusschraube
befestigt werden kann, wobei die Schraube in ein konisches
Loch in dem Zwischenstück eingreifen kann und das
Zwischenstück mit einer in der Drehachse der Maschine ausgerichteten
Schraubverbindung zur Befestigung eines Fräswerkzeugs
versehen ist.
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Ein derartiges Werkzeugsystem ist aus DE-B-23 28 176
bekannt, bei dem ein Fräswerkzeug durch einen Gewindestift und
einen durch Schrauben gesicherten Querkeil befestigt ist,
wobei der Keil dazu beiträgt, ein Drehmoment auf das
Fräswerkzeug zu übertragen. Hierbei dient das Zwischenstück
lediglich als Kraftübertragungseinrichtung, wenn das
Fräswerkzeug unmittelbar an der Unterseite des Halters, die an der
Oberfläche geschliffen ist, anstößt.
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Der Nachteil des oben genannten Verfahrens zum Befestigen
von Fräswerkzeugen ist derjenige, dass das Werkzeug eine
Länge aufweisen muss, die der gewünschten Frästiefe
ausgehend von der obersten Fläche des Werkstücks entspricht.
Häufig wird nur der Endteil des Fräswerkzeugs genutzt, der
schnell abnutzt und der, wie bei einem Werkzeug mit
integrierten Schneidkanten, wie bei HSS-Fräswerkzeugen, einen
Wechsel des gesamten Werkzeugs erfordert, obwohl der größte
Schneidteil des Werkzeugs intakt und verwendbar ist. Die
Verwendung von Fräswerkzeugen mit langem Schaft ist wegen
der Materialkosten eine relativ teure Lösung, und dadurch
ist es auch erforderlich, Werkzeuge mit verschiedenen
Schaftlängen zur Verfügung zu haben, um dem Bedarf nach
kurzen und damit stabileren Fräswerkzeugen zu genügen.
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Aus DE-A-28 31 660 ist ein Werkzeugsystem für eine
Werkzeugmaschine mit einem Adapter bekannt, der als Zwischenstück
zwischen dem Halter und verschiedenen Schneidwerkzeugen,
einschließlich Fräswerkzeugen, dient. Jedoch zielt dieses
System nur darauf ab, einen einfachen Austausch zwischen
verschiedenen Werkzeugen zu ermöglichen, und es überwindet
das Problem der Abnutzung von Werkzeugen nicht, die zur
Bearbeitung von Bereichen tief unten im Werkstück verwendet
werden, da die als Zwischenstücke vorgeschlagenen
verschiedenen Adapter nicht so konzipiert sind, dass sie die
Arbeitstiefe des Werkzeugs erhöhen, und sie sind breiter als
die Werkzeuge. Demgemäß können sie nicht zur Bearbeitung
tiefliegender und enger Gebiete verwendet werden. Eine
Zentrierung zwischen Adaptern und Fräswerkzeugen wird durch
zylindrische Sitze erzielt.
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In US-A 5,259,709 ist ein Gewindeschneidwerkzeug offenbart,
das während der Bearbeitung von Werkstücken möglicherweise
verdreht werden kann. Das Gewindeschneidwerkzeug der
Werkzeugmaschine ist an einem länglichen Zwischenstück und einer
durchgehenden Schraube an einem Halter befestigt. Um das
Drehmoment entlang der Längsachse zu übertragen und um eine
bestimmte axiale Ausrichtung zwischen dem
Gewindeschneidwerkzeug und dem Zwischenstück zu erzielen, erfolgt der
Zusammenbau mit rechteckigen, passenden, geschliffenen
Flächen, wie bei einer Keil-Nut-Verbindung. Jedoch zeigt es
sich, dass die angegebene Keil-Nut-Verbindung nur in einer
Richtung quer zur Längsachse angeordnet ist, und so ist
kei
ne genaue Zentrierung des Gewindeschneidwerkzeugs relativ
zum Zwischenstück geschaffen. Wenn das
Gewindeschneidwerkzeug abgenommen und angebracht wird, ist es nicht möglich,
wiederholte Genauigkeit der Position des
Gewindeschneidwerkzeugs relativ zu einer Richtung rechtwinklig zur oben
genannten ersten Richtung quer zur Längsachse zu erzielen. Um
ausreichende Koaxialität zwischen der Schraube und dem
Halter zu erzielen, beschreibt diese Veröffentlichung auch die
Verwendung zylindrischer Passflächen an der Schraube und der
Halteeinrichtung.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der
bekannten Technik zu überwinden und insbesondere die Kosten im
Gebrauch zu verringern und die zum Wechseln abgenutzter
Frässchneider erforderliche Zeit zu verkürzen, wenn nur ein
relativ kurzes Stück der Länge des Schneidwerkzeugs beim
Bearbeitungsprozess verwendet wird. Darüber hinaus ist es eine
weitere Aufgabe, eine Verbindung zwischen einem
Zwischenstück und einem Fräswerkzeug anzugeben, die eine Einstellung
des Bearbeitungswerkzeugs relativ zum Werkstück nach einem
Wechsel des Werkzeugs erübrigt, während gleichzeitig der
Wechsel einfach und schnell ausgeführt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Werkzeugsystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 zeichnet sich dadurch aus, dass das
Zwischenstück das Fräswerkzeug vom Halter trennt, der länglich ist
und am dem Fräswerkzeug zugewandten Ende einen Durchmesser
aufweist, der dem Durchmesser des Fräswerkzeugs entspricht
oder kleiner ist. An dem dem Fräswerkzeug zugewandten Ende
weist das Zwischenstück mindestens 3 sich radial
erstreckende Vorsprünge auf, die in axialer Richtung keilförmig sind
und symmetrisch um die Drehachse positioniert sind. Die
Vorsprünge können in eine entsprechende Anzahl axialer,
keil
förmiger Keilnuten in einem Ende des Fräswerkzeugs
eingreifen. Die äußersten Flächen des Fräswerkzeugs, die dem
Zwischenstück zugewandt sind, liegen an Flächen am
Zwischenstück an.
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Durch diese Konfiguration des Zwischenstücks und des
Fräswerkzeugs kann das Fräswerkzeug relativ zum Zwischenstück-
und damit relativ zur Drehachse der Werkzeugmaschine
zentriert werden, und zwar wegen der Geometrie der
Positionierung der drei oder mehr symmetrisch angeordneten Vorsprünge
und des genauen Schleifens dieser zusammenwirkenden Flächen.
Die Anlage zwischen dem Zwischenstück und den Außenflächen
des Werkzeugs gewährleistet, dass das Werkzeug denselben
Abstand relativ zur Werkzeugmaschine hat.
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Die Keilform der Vorsprünge und der Keilnuten erleichtert
es, das Werkzeug selbst dann zu wechseln, wenn eine enge
Passung zwischen den Vorsprüngen und den Keilnuten
existiert. Dies ermöglicht die Verwendung der kürzestmöglichen
Fräswerkzeuge für einen vorgegebenen Fräsvorgang, ohne dass
die Werkzeugmaschine relativ zum Frästisch, auf den die
Werkstücke geklemmt sind, wieder eingestellt werden muss.
Anstelle einer Reihe von Fräswerkzeugen, die vor ihrem
Ausrangieren nur teilweise abgenutzt sind, kann nun ein Satz
von Zwischenstücken verschiedener Längen vorliegen, die die
meisten Erfordernisse beim Fräsen tiefliegender Einzelteile,
unter Verwendung der kürzest möglichen und damit der
billigstmöglichen Werkzeuge überdecken können.
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Das Positionieren des Gewindes der Schraubverbindung im
Fräswerkzeug sowie die Dimensionierung des Zwischenstücks
gewährleisten, dass das Werkzeugsystem zur Bearbeitung
tiefliegender und enger Bereiche in Werkstücken geeignet ist.
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Es ist bevorzugt, die Vorsprünge und Keilnuten mit einem
Keilwinkel zu konzipieren, wie in Anspruch 2 offenbart.
Normalerweise ist der Keilwinkel symmetrisch um eine Ebene
verteilt, die die Symmetrieachse des Fräswerkzeugs und des
Zwischenstücks enthält, wobei diese Achse idealerweise mit der
Drehachse der Werkzeugmaschinenspindel übereinstimmt. Die
Winkelabweichung beträgt so 1-5º von dieser Ebene.
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Eine Ausführungsform mit einer einfach herzustellenden
Anzahl und Positionierung von Keilnuten und Vorsprüngen ist im
Anspruch 3 offenbart, da zwei Keilnuten und Vorsprünge durch
Fräsen und Schleifen jeweils bei einem Vorgang bearbeitet
werden können.
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Dadurch, dass das dem Fräswerkzeug zugewandte Ende des
Zwischenstücks mit Spanabfuhrkanälen versehen wird, wie es im
Anspruch 4 angegeben ist, werden Späne leichter entfernt,
wenn mit dem Fräswerkzeug in Tiefen gefräst und gebohrt
wird, die die Länge des Fräswerkzeugs überschreiten, und
auch dann, wenn Bereiche am Boden enger Löcher bearbeitet
werden.
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Durch die Schraubverbindung zwischen dem Fräswerkzeug und
dem Zwischenstück, wie in Anspruch 5 offenbart, kann das
Fräswerkzeug unter Verwendung eines Anziehwerkzeugs
gewechselt werden, ohne dass das Zwischenstück vom Halter in der
Werkzeugmaschine entfernt werden muss.
ZEICHNUNG
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Werkzeugsystems wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung
detaillierter beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Explosionsansicht des Werkzeugsystems,
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Fig. 2 zeigt ein Fräswerkzeug, gesehen vom dem Zwischenstück
zugewandten Ende her,
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Fig. 3 zeigt einen Schnitt einer vergrößerten Einzelheit der
Baugruppe zwischen dem Werkzeug und dem Zwischenstück, und
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Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Schraubverbindung zwischen dem Zwischenstück und dem Werkzeug.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das Werkzeugsystem 1, das für Fräsvorgänge vorgesehen ist,
umfasst einen Standardhalter 2 für Montage in der Spindel
einer Werkzeugfräsmaschine, die als solche ein bekanntes
Befestigungssystem für Werkzeuge usw. aufweist. Der Halter 2
verfügt über ein Gewindeloch 3, das rechtwinklig zur
Drehachse 9 der Fräsmaschine und zum Halter ausgerichtet ist. Im
Loch 3 befindet sich eine Schraube 4 mit einem konischen
Ende, das in ein konisches Loch 10 im Zylinderschaft 18 eines
Zwischenstücks 6 eingreifen kann.
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Wenn die Schraube 4 eingesetzt wird, ist das Loch 10 so
positioniert und dimensioniert, dass die eine Endseite 16 der
Konusschraube 4 an der Seite 17 des Lochs 10 anliegt,
wodurch die Endfläche 11 des Halters 2 und die Schulter 12 am
Zwischenstück 6 zueinandergezogen werden. Dadurch wird das
Zwischenstück 6 relativ zum Halter 2 und damit relativ zur
Maschine fixiert. Wegen der zylindrischen Passflächen 18 und
am Zwischenstück 6 bzw. im Inneren des Halters 2 wird das
Zwischenstück 6 zur Drehachse 9 zentriert.
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Das Zwischenstück 6 ist mit einem stufenförmigen Loch 13
versehen, das in der Drehachse 9 ausgerichtet und zu dieser
zentriert ist und in dem eine Befestigungsschraube 5 für das
Fräswerkzeug 14 vorhanden ist. Um Fräswerkzeuge kleinen
Durchmessers verwenden zu können, liegt der Kopf 5a der
Schraube im Zwischenstück 6.
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Am dem Fräswerkzeug 14 zugewandten Ende verfügt das
Zwischenstück 6 in einem Abschnitt, der zumindest der
gewünschten Frästiefe entspricht, über einen Durchmesser, der
kleiner als der Durchmesser des Fräswerkzeugs 14 ist.
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Am Umfang des dem Fräswerkzeug 14 zugewandten Endes verfügt
das Zwischenstück 6 über Spanabfuhrkanäle 21, die
symmetrisch um die Drehachse 9 liegen.
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In der Längsrichtung des Fräswerkzeugs 14, zentriert zu
dieser, ist ein Sack-Gewindeloch 15 vorhanden, das einem
Gewinde 19 am Ende der Schraube 5 entspricht.
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Am dem Fräswerkzeug 14 zugewandten Ende des Zwischenstücks 6
sind einige Vorsprünge 7 vorhanden. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel sind diese Vorsprünge kreuzförmig
positioniert, und sie sind rechtwinklig zur Drehachse 9
ausgerichtet. Darüber hinaus sind die Vorsprünge 7 mit leichter
Keilform geschliffen, wobei die schmalste Seite dem Fräswerkzeug
14 zugewandt ist.
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In der dem Zwischenstück 6 zugewandten Fläche verfügt das
Fräswerkzeug 14 über einige Aussparungen 8, die beim
dargestellten Ausführungsbeispiel kreuzförmig positioniert sind
und rechtwinklig ausgehend von der Drehachse 9 angeordnet
sind. Die Keilnuten 8 sind leicht keilförmig, wobei die
schmalste Seite dem Schneidende 20 zugewandt ist. Die
Ausrichtung und die Positionierung der Keilnuten 8 entsprechen
den Vorsprüngen 7 am Zwischenstück.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet die
Keilform sowohl der Keilnuten 8 als auch der Vorsprünge 7 einen
Winkel a im Bereich von 2-10º, mit symmetrischer
Verteilung um eine Ebene durch eine Symmetrieachse für die Teile 6
und 14. Diese Symmetrieachse soll mit der Drehachse 9
zwischen der Oberseite und der Unterseite der Vorsprünge 7 bzw.
der Keilnuten 8 übereinstimmen. Der bevorzugte Winkel a
beträgt 6º.
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Durch Anziehen der Schraube 5 zusammen mit dem Fräswerkzeug
14 wird das Fräswerkzeug zentriert, da die Keilnuten 8 in
Eingriff mit den Vorsprüngen 7 stehen und das Fräswerkzeug
in die korrekte Position ziehen. Wenn der angezogene
Zustand vorliegt, liegt die äußerste Fläche 22 am Werkzeug an
Flächen 23 im Zwischenstück 6 an.
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Das Werkzeugsystem kann so zum Wechseln des Fräswerkzeugs 14
in alle seine Teile zerlegt werden, ohne dass die Montage
eines neuen Werkzeugs mit denselben Nennabmessungen eine
Einstellung der Spindel der Werkzeugmaschine relativ zu den
an den Maschinentisch geklemmten Einzelstücken erfordert.
Die Keilform ermöglicht einfaches Zusammenbauen der
Keilnuten und der Vorsprünge, und zwar trotz der feinen
Toleranzen, für die die Teile bearbeitet sind. Eine optimale
Nutzung der Erfindung wird unter Verwendung eines Satzes von
Zwischenstücken 6 verschiedener Längen erzielt.
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Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, kann die Schraubverbindung
zwischen dem Zwischenstück und dem Werkzeug als
Winkelantrieb mit zwei Kegelrädern 24, 25 ausgebildet sein, die am
Kopf der Schraube 5 bzw. an einem Ende eines Achszapfens 26
vorhanden sind. Dieser Zapfen 26 ist drehbar im
Zwischenstück 6 angebracht, und er ist mit einer internen Keilfläche
ausgebildet, was es ermöglicht, das Fräswerkzeug mit einem
nicht dargestellten Anziehwerkzeug zu lösen und zu
befestigen, ohne dass irgendeine Zerlegung des Zwischenstücks 6 und
des Halters 2 erforderlich ist.