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Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug, insbesondere Fräswerkzeug oder Drehräumwerkzeug, zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, vorzugsweise von solchen mit kreisrundem oder gerundetem Querschnitt, wie Kurbelwellen, Nockenwellen und dergleichen, bestehend im wesentlichen aus einem scheibenförmigen Grundkörper und mehreren innen oder aussen radial angeordneten, mit diesem formschlüssig durch Anlageflächen, gegebenenfalls mit Randleiste zur Seitenabstützung sowie durch jeweils mindestens ein Befestigungs- oder Spannelement, insbesondere mindestens eine Schraube lösbar verbundenen Messerhaltern, sogenannten Blockkassetten mit jeweils einer oder mehreren darauf angeordneten Schneidplatten.
Werkzeuge der genannten Art können für unterschiedliche spanende Bearbeitungsarten wie Fräsen, Drehräumen und dergleichen eingesetzt werden, wobei deren Verwendung bel der Herstellung von Kurbelwellen und Nockenwellen und dergleichen besonders vorteilhaft ist.
Gemäss DE 25 15 937 wird vorgeschlagen, Messerhalter mit jeweils einem radialen Abstandsspalt am Fräsergrundkörper anzuordnen, um Massänderungen des Werkzeuges bei der Zerspanungsarbeit zu vermeiden.
Eine Vorrichtung zum direkten Einstellen und Spannen der Wendeschneidplatten im Werkzeuggrundkörper wird In der US 3 138 847 A offenbart, wogegen die DE 39 22 963 A 1 ein Drehräumwerkzeug
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Kassette angeordnet 1St. Beide Werkzeugausführungen sind nicht ausreichend stabil und können im Betrieb insbesondere thermisch bedingten Verzug aufweisen.
Es ist allgemein bekannt, dass an die Genauigkeit einer Bearbeitung, insbesondere im Motorenbau, immer höhere Anforderungen gestellt werden, so dass in zunehmendem Masse Werkzeuge mit hoher Präzision der Positionierung der Schneidkanten bei hoher Stabilität und Standzeit im praktischen Einsatz gefordert sind. Weiters ist es wichtig, den Aufbau des Werkzeuges derart vorzusehen, dass eine grösstmögliche Schneidkantenanzahl gegeben und ein leichtes Auswechseln der Schneidplatten sowie Messerhalter durchführbar ist.
Bel geringen Stückzahlen bzw. Losgrössen von mit hoher Präzision zu fertigenden Werkstücken ist es wichtig, die Werkzeuge mit geringem Aufwand und mit hoher Genauigkeit auf ein geändertes Schneidprofil leicht umbauen zu können, wobei eine besondere Formstabilität des Grundkörpers mit dessen Auflageflächen für die Blockkassetten erforderlich ist. Weiters hat eine geometrische Ausführungsform der Verbindung zwischen Grundkörper und Messerhalter bzw. Blockkassetten des Werkzeuges vorzuliegen, weiche ein leichtes und massgenaues Besetzen desselben mit neuprofilierten Blockkassetten ermöglicht.
Es wurde schon gemäss DE 39 24 884 zur Verbesserung der Stabilität vorgeschlagen, Werkzeuge bestehend aus einem Grundkörper und mehreren, an der radialen Innen- oder vorzugsweise radialen Aussenseite des Grundkörpers wirksam angeordneten Kassetten zu erstellen, wobei die Anlage der Kassetten nut-und federförmig ausgebildet ist und zur Übertragung axialer Kräfte plane zueinander parallel orienterte Flächen vorgesehen sind.
Diese Ausführungsform eines Werkzeuges kann durchaus hohe Bearbeitungsgenauigkeit bei höchst präziser Werkzeugfertigung und Einstellung bei den ersten praktischen Einsätzen erbringen, hat jedoch den fertigungstechnischen Nachteil, dass eine Nut-Feder-Verbindung zwei abstandskonstante radiale Anlageflächen für eine Abstützung der Kassetten in Axrichtung und plane radiale Berührungsflächen zur Übertragung von Kräften In radialer Richtung aufweist. Ein Zusammenbau und eine Einstellung derartiger Werkzeuge ist naturgemäss aufwendig, wobei eine Nut-Feder-Verbindung ein axiales Spiel bzw. gegebenenfalls keine eindeutige Anlage der Kassetten in Axrichtung aufweisen und Posistionierprobleme bewirken kann und eine erforderliche Nacharbeit der Radialflächen wegen eines Verzugs des Grundkörpers diese Problematik erhöht.
Der Grundkörper des Werkzeuges kann sich nämlich bedingt durch Restspannungen und wechselnde Temperaturen verziehen und demzufolge eine Nacharbeit der radialen Anliegefläche für die Kassetten erfordern, um höchste Präzision des Rundlaufes und folglich der Bearbeitung von Werkstücken erreichen zu können. Durch eine genaue Nacharbeit der planen axialen Berührungsflächen des Grundkörpers, weiche die Übertragung der axialen Kräfte von den Kassetten bewerkstelligen, wird jedoch die Genauigkeit der Nut-Federverbindung nachteilig beeinflusst bzw. ausser
Funktion gesetzt.
Um eine sichere und stabile Lagerung der Messerhalter zu gewährleisten und eine Messerhalteranordnung unter optimaler Raumausnutzung zu erhalten, ist gemäss EP 0 130267 A 1 vorgesehen, die Messerhalter derart auszuformen, dass in Drehrichtung und in der Reihe gesehen jeweils der hintere Messerhalterteil den Vorderteil des folgenden Messerhalters auf den scheibenförmigen Grundkörper drückt. Dabei kann bei kleineren Schnittkräften die Seitenführung der Messerhalter durch eine Randleiste bewerkstelligt werden.
Obige Ausführung hat die Nachteile, dass für grosse Schnittkräfte eine vorragende Mittelführung der
Messerhalter in die Umfangsnut des Grundkörpers, also eine ungenaue Nut-Federführung vorzusehen ist, und dass in jedem Fall die einzelnen Messerhalter gegenseitig verspannt sind, wodurch thermisch bedingt
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bzw. durch Erwärmung bei der Spanabnahme Verzugserscheinungen im Werkzeug entstehen können.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, ein neues verbessertes Werkzeug zu erstellen, welches für eine spanabhebende Präzisionsbearbeitung von Werkstücken einen Grundkörper besitzt, der geometrisch genaue und eindeutig kooperierende, verschleissfeste, jedoch auch leicht nacharbeitbare Anlage- und Stützflächen für die Kassetten aufweist und deren ortsgenaues Aufspannen sicherstellt.
Dieses Ziel wird mit einem Werkzeug der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Grundkörper senkrecht zu dessen Axe eine mit den Blockkassetten kooperierende ebene Anlagefläche aufweist, eine oder mehr als eine radiale zylindrische Stützf) äche (n) für die Kassetten besitzt, je vorgesehene Blockkassette mit dieser kooperierend mindestens eine Nase oder Aussparung mit einer planen Berührungsfläche zur Aufnahme der Tangentialkräfte hat und die Kraftrichtung des Befestigungselementes, vorzugsweise die Achse der Befestigungsschraube, zumindest gegenüber der (den) zylindrischen Stützfläche (n) und der Berührungsfläche einen schiefen Winkel aufweist.
Dabei wird erfindungsgemäss erreicht, dass die Blockkassetten jeweils gegen eine axial, radial und tangential wirksame Fläche massgenau angelegt werden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind die mit den Kassetten kooperierenden Nasen oder Aussparungen des Grundkörpers, weiche axparallele Berührungsflächen zur Aufnahme der Tangentialkräfte haben, in Axrichtung angeordnet und die Kraftrichtung des Befestigungselementes, vorzugsweise die Axe der Befestigungsschraube gegenüber den mit den Blockkassetten kooperierenden Flächen, weist einen schiefen Winkel auf oder es sind drei mit jeweils radialer, axialer und tangentialer Achsrichtung angeordnete Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, vorgesehen.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Werkzeuges sind Im wesentlichen darin zu sehen, dass der Grundkörper in axialer, in radialer und in tangentialer Richtung jeweils eine eindeutige Anlagefläche für die Blockkassetten aufweist, wobei ein oder mehrere Befestigungselement (e) zwischen den kooperierenden Flächen von Grundkörper und Blockkassetten eine Flächenpressung bewirkt (en) und ein spielfreies Anliegen mit hoher Präzision sicherstellt. Dadurch wird in einfacher Weise eine genaue Positionierung der Kassetten am Grundkörper erreicht.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Werkzeuges ist in den niedrigen Herstellkosten zu sehen, weil der Grundkörper durch Drehen und Schleifen leicht herstellbar ist und keinerlei aufwendig zu fertigende Passungen, wie dies bel einer Nut- und Federverbindung mit genauen Toleranzen des Innen masses (Nut) und solchen des Aussenmasses (Feder) erforderlich sind, erstellt werden müssen.
Es ist bekannt, dass warmverformte Grundkörper, die aus härtbaren Eisenbasislegierungen gebildet sind, Eigenspannungen aufweisen können, welche im praktischen Einsatz und/oder bei einer Wärmebehandlung einen Materialverzug bewirken, so dass bei einer Drehung des Grundkörpers eine Verschiebung der Passflächen, ein sogenannter Schlag, entsteht und folglich die Bearbeitungsgenauigkeit vom Werkzeug nachteilig beeinflusst wird. Derartige Verzüge, insbesondere in Axrichtung, die sonst zur Qualitätsminderung des Werkzeuges oder zur Unbrauchbarkeit desselben führen können, sind bei einer erfindungsgemässen Ausgestaltung der Passflächen leicht durch ein Nacharbeiten, zum Beispiel durch Schleifen, zu beseitigen, wobei auch danach die Blockkassetten spielfrei massgerecht positionierbar bleiben.
Die plane, im wesentlichen axparallele. Berührungsfläche der Nasen oder der Aussparungen des Grundkörpers und die mit diesen kooperierenden Blockkassetten können durch einfaches Fräsen hergestellt werden und vorteilhaft radial ausgebildet sein, weil dadurch eine zusätzliche stabilisierende Kraftwirkung auf die Kassette erreichbar ist.
Ein wichtiger Vorteil insbesondere bei einer masslichen Formentwicklung von Werkstücken und einer zu verstehenden Abmessung der Schnittbreite am Werkzeug wird erreicht, wenn für zumindest jede zweite, vorzugsweise jede Kassette, mindestens ein Stellelement, z. B. eine Stellschraube, in axialer Richtung für eine Einstellung derselben im wesentlichen senkrecht zur radialen Anlagefläche wirkend, vorgesehen ist.
Fertigungstechnisch, jedoch auch hinsichtlich eines leichten Aufbaues oder Wechselns von Blockkassetten auf den Grundkörper kann es weiter günstig sein, wenn die senkrecht zur Axe gerichtete Anlagefläche als Teil eines umlaufenden einseitigen Vorsprunges oder als Teil der Stirnfläche, gegebenenfalls als axial versetzter Teil der Stirnfläche, des Grundkörpers und die Nasen oder Aussparungen stufenlos über die axiale Breite desselben ausgebildet sind.
Für eine Bearbeitung, bei welcher hohe Radialkräfte auftreten, kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Anlagefläche zur Abstützung der Kassette in Axrichtung als senkrecht zur Axe gerichtete Stufenfläche In der Nase oder Aussparung und die Stützfläche (n) als radial zylindrische Flächen, vorzugsweise mit gleichem Axabstand, ausgebildet sind.
Wenn weiters in günstiger Weise vorgesehen die mit den Gegenflächen der Blockkassetten kooperierenden Berührungs- und Anlageflächen des Grundkörpers im wesentlichen radial, vorzugsweise mit einem
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rechten Winkel zueinander und mit einem rechten Winkel auf die zylindrische Stützfläche bzw. Tangentialfläche, ausgebildet sind, so wird eine besonders stabile und genaue Positionierung der Kassetten erreicht.
Dabei Ist es von Vorteil, wenn die Kraftrichtung des Befestigungselementes, insbesondere die Axe der Befestigungsschraube oder die Summenkraftrichtung der Befestigungselemente der Blockkassette, einen Winkel von 5 bis 204.., vorzugsweise von 10 bis 154 . zur radialen Anlagefläche und zur Berührungsfläche der Nase oder der Aussparung des Grundkörpers gerichtet, aufweist.
Um eine hohe Stabilität der Blockkassetten und dadurch eine hohe Genauigkeit der Bearbeitung auch bei grossen Tangentialkräften zu erreichen und gewünschte Krafteinleitungsbereiche vorzusehen, kann es weiters von Vorteil sein, wenn die Blockkassetten jeweils mit einer vorderen Auflage und einer begrenzten hinteren Auflage auf die Stützfläche des Grundkörpers zu beiden Seiten der Nase oder Aussparung ausgebildet sind.
Sowohl für eine genaue stabile Anlage bei oftmaligem Wechsel der Blockkassetten als auch zur Erhöhung der Standzeit des Grundkörpers bzw. der Werkzeughaltbarkeit hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest die Anlagefläche in Axrichtung und die zylindrische (n) Stützfläche (n), vorzugsweise auch die Berührungsfläche der Nase oder der Aussparung, mit erhöhter Oberflächenhärte ausgebildet sind. Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn zumindest die
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liegenden Ausmass kann durch einfaches Schleifen beseitigt werden, ohne die Werkzeugqualität nachteilig zu beeinflussen.
Zur gleichzeitigen Bearbeitung von Werkstücken an mehreren Stellen kann für ein Erreichen höchster Genauigkeit ein an sich bekanntes Satz- oder Walzenwerkzeug, gebildet aus erfindungsgemässen Werkzeugen, vorgesehen sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungswege darstellenden Zeichnungen, aus welchen sich Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben, näher erläutert
Es zeigen
Fig. 1 ein erfindungsgemässes Werkzeug in Seitenansicht
Fig. 2 von demselben Werkzeug den Grundkörper im Axialschnitt mit angebauter Kassette (Teilbild)
Fig. 3 ein erfindungsgemässes Werkzeug in Seitenansicht
Fig. 4 einen Axialschnitt AB des Werkzeuges gemäss Fig. 3 Flg. 5 einen Axialschnitt CD des Werkzeuges gemäss Fig. 3
Fig. 6 einen perspektivische Ansicht von Blockkassetten in Reihenfolge ohne Darstellung des Grundkör- pers
Fig. 7 einen Grundkörper im Axialschnitt mit angebauten Kassetten
Fig. 1 und Fig. 3 zeigen beispielhaft ein als Drehräumwerkzeug ausgebildetes erfindungsgemässes Werkzeug 1 In Seitenansicht.
Gemäss Fig. 1 besitzt ein Grundkörper 2 eine radialen bzw. senkrecht zur Axe gebildete Anlagefläche 21 für Kassetten 3. Eine Stützfläche 22 des Grundkörpers weist eine zylindrische Form auf, welche durch querverlaufende Aussparungen 23 mit konstanter Tiefe unterbrochen ist. Blockkassetten 3 stützen sich mit einer begrenzten vorderen Auflage 31 und einer begrenzten hinteren Auflage 32 zur Aufnahme von Radialkräften an der Stützfläche 22 ab.
Eine Nase 23 der Kassetten 3 in Axrichtung besitzt eine Berührungsfläche 231 zur Einleitung von Tangentialkräften in den Grundkörper 2, wobei eine radiale Ausbildung einer Berührungsfläche 231'besondere Vorteile einer Stabilisierung der Kassetten
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2 ist eine Schraube 5 vorgesehen, wobei deren Axe 51 einen jeweils schiefen Winkel gebenüber der Anlagefläche 21, gegenüber der zylindrischen Stützfläche 22 in axialer und tangentialer Richtung sowie gegenüber der Berührungsfläche 231, 231'der Nase bzw. der Aussparung 23 aufweist. Eine Anordnung von Befestigungsmitteln 5 im Bereich der Nase 23, die ihrerseits im vorderen Teil von Blockkassetten 3, in Drehrichtung des Werkzeuges 1 gesehen, ausgebildet ist, erhöht die Stabilität einer Fixierung am Grundkörper.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein in Fig. 1 in Ansicht gezeigtes Werkzeug ausschnittsweise dargestellt.
Eine Blockkassette 3 kooperiert mit einer zylindrischen Stützfläche 22 und einer radialen Anlagefläche 21 eines Grundkörpers 2, wobei ein Befestigungsmittel eine Axe 51 mit einem derartigen schiefen Winkel besitzt, dass In den kooperierenden Flächen 22,21 eine Flächenpressung bzw. ein Auflagedruck gebildet ist. Um eine Kassette 3 mit Schneidplatten in Axrichtung einstellen zu können, kann mindestens eine Stellschraube 6 in einem umlaufenden Ringvorsprung 24, der einerseits die radiale Anlagefläche bildet,
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vorgesehen sein.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Werkzeuges, bei welcher ein Grundkörper 2 eine zylindrische Stützfläche 22 besitzt, die in Axrichtung durch eine umlaufende Nut unterbrochen ist. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden dadurch zwei Stützflächenteile 22 a und 22 b gebildet, wobei durch eine unterschiedlich tiefe Einfräsung in Axrichtung (Fig. 5) einerseits bis zum Nutgrund, andererseits mit einer geringeren Tiefe, eine radiale ebene Anlagefläche 21 im Bereich von Nase und Ausparung 23 gebildet wird.
Durch eine umlaufende Nut wird eine für eine Aufnahme von Tangentialkräften zwischen Grundkörper 2 und Blockkassetten 3 axparallele Berührungsfläche 231, welche vorzugsweise radial eingestellt ist, 231'in zwei Teile geteilt, wobei die Flächenteile in vorteilhafter Weise ein Grössenverhältnis von höchstens 1 : 6 aufweisen sollen.
In Flg. 6 sind in perspektivischer Darstellung Blockkassetten 3 mit Schneidplatten 4 und Befestigungsschrauben 5 in Aufbauposition auf einem nicht dargestellten Grundkörper gezeigt. Eine vordere Auflage 31 und eine hintere Auflage 32 der Kassetten besitzen durchgehende im wesentlichen zylindrische Stützflächen. Eine Nase 33, welche eine teilbeaufschlagte Berührungsfläche 331 aufweist, hat in Axrichtung eine Stufe, wodurch eine Anlagefläche 332 gebildet ist.
Fig. 7 zeigt In Weiterbildung einer Positionierung der zwischen einem Grundkörper 2 und Blockkassetten 3 kooperierenden Flächen 21,22 ein erfindungsgemässes Werkzeug mit besonders günstiger und einfacher Ausführungsform eines Grundkörpers 2 im Querschnitt. Ein scheibenförmiger Grundkörper 2 besitzt dabei eine durchgehende zylindrische Stützfläche 22 für Blockkassetten 3, wobei ein Teil einer radialen Scheibenstirnfläche 25, gegebenenfalls etwas einwärts versetzt, eine Auflagefläche 21 für eine kooperierende Kassettenfläche wirksam ist.
Eine tangentiale Kraftübertragung erfolgt mittels einer in Axrichtung durchgehenden Anlagefläche 231, einer Nase oder Aussparung 23, wobei durch Befestigungselemente mit schiefer Richtung der Axe 51 ein jeweiliger Andruck bzw. eine Pressung auf die einzelnen kooperierenden Flächen von Grundkörper 2 und Blockkassetten 3 bewirkt wird.