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Spannfutter für Werkzeugstähle Die Erfindung betrifft ein Spannfutter
für Werkzeugstähle, wie sie @in Dreh- und Hobelbänken sowie Bohrwerken Verwendung
finden.
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Es ist bekannt, Werkzeugstähle in einen Stahlhalter einzuspannen,
um das Schleifen der Stähle zu vereinfachen und querschnittlich kleinere Stähle
benutzen zu können. Dabei ergibt sich aber der Nachteil, daß die Stähle ,bei der
Bearbeitung verschiedener Werkstoffe unterschiedliche Schnittwinkel haben müssen,
welche jeweils durch Abschleifen erzeugt werden müssen. Es geht daher ein erheblicher
Anteil des wertvollen Werkzeugstahls durch Abschliff verloren.
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Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, dreikantige Stähle in ein
drehbares, im Stahlhalter festspannbares Futter einzusetzen, so daß der Stahl in
verschiedene Drehlagen gebracht werden kann. Bei einem derartigen Stahlhalter .besteht
das Futter aus einem halbkreisförmigen Backen und einem profilierten Gegenbacken.
Ein solches Futter ermöglicht jedoch nur die Einstellung eines Winkels. Um den Stahl
in beliebigen Winkellagen feststellen zu können, ist Voraussetzung, daß entsprechend
viele Gegenbacken vorrätig sind, so daß jeweils der dem erforderlichen Winkelentsprechende
Gegenbacken gegen den bisher benutzten ausgewechselt werden kann. Es ist nun nicht
nur die Lagerhaltung zahlreicher Gegenbacken nachteilig; sondern auch die jeweils
erforderliche Auswechslung dieser Backen zeitraubend. Im übrigen muß, wenn Schnittwinkel
auftreten, die mit den vorhandenen Gegenbacken nicht zu beherrschen sind, stets
wie bei gewöhnlichen Stählen der erforderliche Winkel durch Abschliff erzeugt werden.
Ein
anderer Vorschlag für ein drehbares Futter von Stahlhaltern geht dahin, das Futter
aus zwei halbkreisförmigen Backen zu bilden, zwischen welche der Stahl einsetzbar
ist. Ein solches Futter ermöglicht zwar die Einstellung jedes beliebigen Winkels.
Die Benutzung eines dreikantigen Stahls stößt dabei aber auf Schwierigkeiten. Wird
nämlich der Stahl in das eine Futter so tief eingelagert, daß er die im Hinblick
auf das auftretende Drehmoment notwendige Halterung erfährt, so liegt die Stahlachse
außerhalb der Futterachse. Wird dagegen der Stahl so in das Futter eingesetzt, daß
seine Achse mit der Futterachse zusammenfällt, so ragt er aus der ihn aufnehmenden
Lagerkerbe des betreffenden Futterbackens ein erhebliches Stück heraus. Er kann
daher nicht zuverlässig wackelfrei eingespannt wenden.
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Die Erfindung zielt deshalb auf ein rundes, in einem Stahlhalter drehbares
und festspannbares, einen vorzugsweise dreikantigen Werkzeugstahl ungefähr axial
aufnehmendes Mehrbackenfutter ab, welches die geschilderten Nachteile nicht aufweist.
Sie erreicht dieses Ziel dadurch, daß bei Verwendung von zwei Futterbacken einer
querschnittlich kleiner ist als die Hälfte des Gesamtfutters. Auf diese Weise ist
gewährleistet, daß der Stahl an seinen drei Seitenflächen praktisch vollständig
unter Klemmwirkung steht. Mit besonderem Vor-, zug wird ein Futter verwendet, dessen
einer Backen um so viel größer und dessen anderer Backen um so viel kleiner ist
als das kreisförmige Gesamtfutter, daß die Achse des zwischen die Backen eingelagerten,
dreikantigen Werkzeugstahls mit der Achse des Futters zusammenfällt. Dabei wirkt
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der kleinere Backen mit planer Druckfläche
auf den Werkzeugstahl. Es bietet somit die Erfindung auch den Vorteil, daß der kleinere
Gegenbacken nicht profiliert zu werden braucht, dessen Herstellung mithin vereinfacht
ist.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung insbesondere gegenüber einem dreiteiligen
Backenfutter, wie es auch schon vorgeschlagen worden ist, besteht darin, daß durch
einen querschnittlich kleineren Futterbacken der andere groß genug wird, um einen
dem Stahl angepaßten Einschnitt aufnehmen zu können, wodurch eine bei weitem bessere
Anlage erzielbar ist. Wenn ein Futter aus drei Backen besteht, können sich diese
zueinander verdrehen, was sich besonders leicht ereignet, wenn ein Span oder sonstiges
Teilchen zwischen einen Futterbacken und den Schneidstahl gerät. Wird dann unter
Wirkung von Spann- und Hauptschnittdruck ein solches Teilchen deformiert, so wird
der Schneidstahl lose und wackelt. Beim profilierten Zweibackenfutter gemäß der
Erfindung kann sich dagegen die Deformation eines Störteilchens nur in einer der
Deformationsgrö& entsprechenden Senkung der " Sehneidstahlschneide bemerkbar
machen, ohne den Schneidstahl aus seiner Festlegung zu lösen. Ein anderer Vorteil
gegenüber einem dreiteiligen Futter liegt auch darin, daß bei Herausnahme des Stahls
die Teile des Futters so aufeinander liegen bleiben, daß der neue Stahl leicht eingeführt
werden kann, wogegen beim dreiteiligen Futter die einzelnen Backen aufeinanderfallen
und vor Einführung eines anderen Stahls erst wieder mühsam in ihre Gebrauchslage
gebracht werden müssen. Hinzu kommt, daß das Futter gemäß der Erfindung bei geeigneter
Ausbildung des Einschnitts des größeren Futterbackens sich auch zum Festspannen
von mehrkantigen, z. B. trapezförrnigen Drehlingen eignet.
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Mit besonderem Vorteil wird die Erfindung derart verwirklicht, daß
die Backen so ausgebildet und angeordnet werden, daß sie den vom Stahl auf das Futter
übertragenen Hauptschnittdruck in der Weise aufnehmen, daß dieser die Backen auseinanderzutreiben
versucht. Es tritt dann der Erfolg ein, daß die Anpressung der Backen an die Innenwandung
des Stahlhalters, mithin die Festlegung des Futters im Stahlhalter um so größer
ist, je größer der Hauptschnittdruck wird. Diese erfindungsgemäß erreichbare Abhängigkeit
der Festklemmung des Futters im Stahlhalter vom Hauptschnittdruck führt zu erhöhter
Sicherheit, was den unverrückbaren Sitz des Futters im Stahlhalter anlangt. Sie
wird besonders dann erreicht, wenn die Trennflächen der Backen spitzwinklig zum
Hauptschnittdruck verlaufen, so daß der vom Stahl auf das Futter übertragene Hauptschnittdruck
die Backen auseinanderzutreiben lxstrel)t ist. Es ist zu diesem Zweck das Futter
zweckvoll derart in den Stahlhalter eingesetzt, daß die Trennfläche der beiden Backen
spitzwinklig zur Lotrechten verläuft.
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Es ist möglich, den Backen größeren Querschnitts durch entsprechende
Einarbeitung der Lagerkerbe so auszubilden, daß die beiden durch die Kerbe gebildeten
Backenschenkel gegeneinander zu federn vermögen, z. B. indem die unterhalb des Kerbengrunds
befindliche Materialleiste niedrig genug gehalten wird. Infolge der Federung legen
sich dann die Backenschenkel stets ganzflächig einerseits an den Stahl, anderseits
an die Stahlhalterwandung an. Es brauchen infolgedessen nicht mehr so hohe Anforderungen
an die Herstellungsgenauigkeit gestellt zu werden, namentlich mit Bezug auf den
Kerbenwinkel und den Stahlflächenw-in'kel. Wenn schließlich im _ Kerben.grund eine
Längsrinne vorgesehen wird, so kommt die erwähnte Federung in erhöhtem 'Maße zur
Geltung. Außerdem sind dann scharfkantige Stähle benutzbar, da der Stahl mit seiner
Unterkante nicht im Kerben,grund aufruhen, sondern in die Längsrinne einragen kann.
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Um die Einstellung der jeweils erforderlichen Winkellage zu erleichtern,
ist erfindungsgemäß wenigstens einer der Backen mit einer Skalen- oder Winkeleinteilung
versehen, welche mit einer Gegenmarke bzw. Gegenskala des Stahlhalters zusammenwirkt.
Es kann infolgedessen die Spannfläche des Stahls mit Hilfe der Skala rasch und genau
in der gewünschten Winkellage eingestellt werden. Dieser Vorteil ist besonders beachtlich,
weil das Anschleifen der Stähle zur Bildung bestimmter Winkel ziemlich schwierig
ist und große t''bung voraussetzt
u.iid weil' vors der richtigen
Einstellung des Schnittwinkels die bestmöglichen Schneidbedingungen abhängig sind.
Die Skala kann mit Bezeichnungen versehen sein, welche den bei dem betreffenden
Arbeitswinkel zu bearbeitenden Werkstorf (Aluminium, Gußeisen, Flußstahl usw.) betreffen.
Sie kann aber auch nach Winkelgraden eingeteilt sein.
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Das Futter ist vorzugsweise im Stahlhalter mittels einer Klemmvorrichtung
festspannbar, welche aus zwei lx>lzenförmigen Drehgliedern besteht, die je mittels
eines außermittigen Klemmgliedes wirksam sind. Es kann jedoch das Futter auch in
einem zweiteiligen, z. B. mittels derKlemmvorrichtung des Supports festlegbaren
Stahlhalter Verwendung finden.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
Es zeigt Fig. i den Stahlhalter mit Futter und Stahl in schaubildlicher Darstellung,
Fig. 2 eine Seitenansicht, Fig. 3 eine Draufsicht, Fi,g. 4 einen Schnitt nach B-B
der Fig. 3, Fig. 5 eine Ansicht des Futters, Fig. 6 einen Schnitt nach A-A der Fig.
5, Fi,g. 7 eine Ansicht des Spannbolzens, Fig. 8 eine Stirnansicht dazu, Fig.9 das
in einen zweiteiligen Halter eingesetzte Futter in Stirnansicht, Fig. io die gleiche
Ansicht eines Futters, dessen Trennfläche spitzwinklig zur Lotrechten ist, Fig.
i i eine Stirnansicht eines Ausführungsbeispiels mit Winkelteilung, Fi.g. 12 ein
Ausführungsbeispiel in anderer Winkellage.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 4 ist ein Stahlhalter i vorgesehen,
der eine Längsbohrung 2 besitzt, die eine geringe Steigung zur Stirnseite hat..
Diese Bohrung nimmt das Mehrbackenfutter auf, welches aus dem größeren Backen 3
und dem kleineren Backen 4 besteht. Der erstere ist größer als halbkreisförmig,
der letztere kleiner. Die Ungleichheit der beiden Achsen mit Bezug auf die Halbkreisform
ist so gewählt, daß der Dreikantstahl 6 sich in der Arbeitslage so zwischen den
beiden Backen befindet, daß seine Achse mit der Achse des Futters zusammenfällt.
Der kleinere Backen 4 legt sich, wie namentlich Fig. 9 bis 12 zeigen, mit planer
Druckfläche auf den Stahl 6 auf. Dieser ist in den größeren Backen 3 so tief eingelagert,
daß seine Seitenflächen nahezu völlig in die ihn aufnehmende Lagerkerbe 5 des Backens
eingelassen sind.
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Die beiden Backen 3 und 4 sind gemäß Fig. 5 mittels zweier Federringe
8 zusammengehalten, welche sich in Umfangsnuten 7 der Backen einlegen. Die Backen
sind also federnd beweglich gegeneinander.
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Das Festspannen des Mehrbackenfutters im Stahlhalter geschieht beim
gezeichnetere Ausführungsbeispiel mittels zweier Drehglieder 12, die bolzenförmig
gestaltet sind. Diese Drehglieder besitzen je eine außermittige Klemmfläche 13,
die als Nocken oder Exzenter ausgelsildet sein kann: Mit Hilfe ihres Profilkopfes
14 sind die Drehglieder durch ein geeignetes Werkzeug drehbar.
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Die geschilderten Vorteile der Erfindung kommen bereits voll zur Geltung,
wenn das Futter gemäß Fig. 9 in den Stahlhalter eingesetzt wird. Es liegen in diesem
Falle die beiden Backen des Futters übereinander. Der Spanndruck der Klemmglieder
erfolgt dann auf den kleineren Backen 4, der den Druck über seine plane Preßfläche
auf den Stahl 6 überträgt. Es ist aber auch möglich, das Futter in der aus Fig.
io ersichtlichen Weise in den Stahl= halter einzubringen. In diesem Falle verläuft
die Trennfläche der beiden Backen spitzwinklig zur Lotrechten. Der Spanndruck wird
dann von dem größeren Backen aufgenommen und übertragen. Diese Anordnung des Futters
,bietet, wie bereits erwähnt, den Vorteil, daß der in Richtung des Pfeiles x wirksame
Hauptschnittdruek bestrebt ist, die Backen auseinanderzutreiben, diese mithin in
gesteigertem Maße an die Innenwandung der Bohrung 2 des Stahlhalters anpreßt. Es
wirkt also der Hauptschnittdruc'k der Gefahr des Verdrehens des Futters entgegen.
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Bei Verwendung eines Stahls von dreieckigem Querschnitt besitzt der
Stahl spitze Winkel von zweckmäßig 6o°. Bei allen Schnittarbeiten ist der Schnittwinkel
wesentlich, welcher such aus dem Freiwinkel und dem Keilwinkel zusammensetzt. Der
letztere hat eine Größe, die etwas über oder etwas unter 6o° liegt und durch geeigneten
Anschliff er--zeugt werden muß. Für einen Schnittwinkel für Stahl z. B. (bis 5o
kgfm@m2 Festigkeit) ist der Freiwinkel 8°, der Keilwinkel 62°, während der Spannwinkel
Von 2o° durch die obere Stahlseite gebildet wird, so daß nur noch der Freiwinkel
von io° auf 8° durch Schleifen verringert zu werden braucht. Es ist infolge der
drehbaren Einstellung des Stahls beispielsweise auch möglich, mit wenig Stahlformen
mehrere Schneidvorgänge auszuführen. So kann z. B. ein Spitzschlichtstahl ohne Umschleifen
sowohl als rechter als auch als linker Schruppstahl benutzt werden. Ein rechter
Seitenstahl kann nach Umschleifen der Kantenrundung als linker Seitenstahl Verwendung
finden. Es werden alsoerfindungsgemäß die Arbeitsvorgänge wesentlich vereinfacht
und die Schnittbedingungen erheblich verbessert. Darüber hinaus kann wegen der mannigfachen
Einspannmöglichkeiten jeder Werkstoff unter den günstigsten Schnittbedingungen,
also sehr wirtschaftlich bearbeitet werden, denn der für die Spanleisturig und die
Sauberkeit der Werkstückoberfläche maßgebliche Spanwinkel kann von negativen Werten
bis zu allen notwendigen positiven Werten mühelos und rasch eingestellt werden.
Es ist ein sicheres und vibrationsfreies Festlegen des Stahls gewährleistet. Die
Zerspannungsleistung erreicht nicht nur unter weit günstigeren Bedingungen und mit
geringerem Kostenaufwand die Leistung eines Vollstahls. Es ist vielmehr auch eine
vielseitigere Ausnutzung des Stahls ermöglicht. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
daß mit dem gleichen Stahl unterschiedliche Werkstoffe bearbeitet werden können,
ohne
daß er nachgeschliffen zu werdenbraucht. Es genügt eine geringe Verstellung des
Futters, um beispielsweise von Gußeisen auf Stahl oder Bronze übergehen zu können.
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Die Einstellung des jeweiligen Schnittwinkels wird durch eine Skala
erleichtert. Wie Fig. i i und 12 zeigen, kann der Stahlhalter an seiner vorderen
Stirnfläche eine Winkeleinteilung io besitzen, deren Nullmarke eine Gegenmnarke
i i des Futters gegenübersteht. An Stelle einer Winkeleinteilung kann gegebenenfalls
eine Skala treten, deren Marken durch Werkstoffbezeichnungen gekennzeichnet sind:
Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar, wenn die Festspannung des Futters
mittels einer anderen Klemmvorrichtung erfolgt. An Stelle der Drehbolzen können
Schrauben, Keilglieder oder sonstige geeignete Klemmittel treten.
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Wie bereits eingangs erwähnt, ist es möglich, das Futter gemäß der
Erfindung derart auszubilden, daß die Backen bzw. einer von ihnen eine gewisse Eigenfederung
aufweist. In diesem Sinne kann die Lagerkerbe 5 so tief in den größeren Backen 3
eingelassen werden, daß die unterhalb des Kerbengrunds befindliche Materialleiste
1s so niedrig ist, daß die beiden Backenschenkel, welche durch die Kerbe 5 gebildet
werden, etwas gegeneinander zu federn vermögen. Die Federwirkung erfährt eine Steigerung,
wenn im Kerbengrund eine Längsrinne 9 vorgesehen wird.