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Die
Erfindung betrifft ein Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug.
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Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeuge werden beispielsweise benötigt, um in die Außenumfangsfläche eines
bolzenartigen Abschnitts ein Gewinde einzuschneiden. Sie sind aber
auch für
die Fertigung von Innengewinden gedacht.
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Ein
vorbekanntes Gewindefräswerkzeug weist
einen drehbaren Trägerkörper auf,
in dessen einem axialen Endbereich Schneidelemente angeordnet sind.
Diese haben eine im Wesentlichen prismenförmige Gestalt und weisen in
ihrem Mittenbereich eine Durchgangsbohrung auf. Diese dient dazu, das
Schneidelement am Trägerkörper mittels
einer Schraube festzulegen. Für
eine exakte Positionierung des Schneidelements auf dem Trägerkörper weist
letzterer zumeist radiale Anlageflächen, Anlageflächen in
Umfangsrichtung und axiale Anlageflächen für die einzelnen Schneidelemente
auf. Ein solches Werkzeug ist beispielsweise aus
DE 199 58 636 A1 bekannt.
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Bei
den vorbekannten Werkzeugen hat sich folgender Umstand als nachteilig
erwiesen: Bei manchen Anwendungsfällen kommt es darauf an, dass das
Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug beim Schneiden eines Außengewindes eines Bolzens radial
möglichst
klein baut. Dies kann namentlich dann notwendig sein, wenn Außengewinde
an benachbarten Bolzen zu schneiden sind, die mit geringem Abstand
nebeneinander angeordnet sind. In diesem Falle ist es für die Durchführung des
Gewindeschneidvorganges nötig,
auf ein Werkzeug zugreifen zu können,
das eine geringe radiale Erstreckung aufweist.
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Dies
ist bei dem vorgenannten Gewindefräs- oder -schneidwerkzeug nicht
der Fall. Für
ein sicheres Befestigen der Schneidelemente am Trägerkörper müssen diese
eine hinreichende Breite haben, um durch die Schraube zuverlässig fixiert
werden zu können.
Damit ist eine minimale Breite des Scheidelements vorgegeben. Beim
Schneiden eines Außengewindes
eines zylindrischen Bolzens bedeutet dies, dass das vorgenannte
Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug in Bezug auf den zu schneidenden Gewindedurchmesser
einen relativ großen
Außendurchmesser
aufweisen.
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Ein
Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug, das diesen Nachteil überwindet, ist aus
EP 1 410 864 A1 bekannt.
Dieses Werkzeug weist einen um eine Rotationsachse drehbaren Trägerkörper, mindestens ein
am Trägerkörper lösbar festlegbares
oder festgelegtes Schneidelement und mindestens ein am Trägerkörper ebenfalls
lösbar
festlegbares oder festgelegtes Befestigungselement auf. Im Gegensatz
zum vorgenannten Werkzeug ist das Schneidelement jedoch ohne Bohrung
für eine
Befestigungsschraube ausgebildet. Die Befestigung des Schneidelement
erfolgt stattdessen durch Festlegung, insbesondere Klemmung, zwischen
Befestigungselement und Trägerkörper oder
zwischen zwei Befestigungselementen. Dadurch lassen sich schmalere
Schneidelemente als bei dem vorgenannten Werkzeug verwenden, so
dass auch die Werkzeuge selbst einen kleineren Außendurchmesser
aufweisen können,
mit allen damit verbundenen Vorteilen hinsichtlich der Fertigung von
Außengewinden
und Innengewinden.
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Nachteilig
bei diesem Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug ist jedoch, dass die Befestigungselemente
als Einzelteile vorliegen und für
die Verwendung zunächst
an den Trägerkörper montiert werden
müssen.
Hierzu müssen
sie platziert und ausgerichtet werden. Ferner können die Befestigungselemente
aufgrund ihrer geringen Größe leicht verloren
gehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeug zu schaffen, das insbesondere die vorgenannten
Nachteile überwindet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeug nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung sieht gemäß Anspruch
1 ein Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug vor mit
- a) einem um eine
Rotationsachse drehbaren Trägerkörper,
- b) mindestens einem Schneidelement und
- c) mindestens einem Befestigungselement,
- d) wobei das Befestigungselement federelastisch mit dem Trägerkörper verbunden
ist,
- e) wobei das Befestigungselement über mindestens ein Verbindungsmittel,
insbesondere eine Schraubverbindung, reversibel am Trägerkörper festlegbar
oder festgelegt ist und/oder fixierbar oder fixiert ist,
- f) wobei das mindestens eine Schneidelement zwischen dem Trägerkörper und
dem mindestens einen Befestigungselement und/oder zwischen wenigstens
zwei Befestigungselementen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und
lösbar
festlegbar oder festgelegt ist, und
- g) wobei jedes Befestigungselement und jedes Verbindungsmittel
jeweils außerhalb
des Schneidelements angeordnet ist und jeweils weder das Schneidelement
durchdringt noch vom Schneidelement umschlossen wird.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass auf das Festschrauben des Schneidelements selber verzichten
werden kann und die Schneidelemente daher keine Bohrung für die Festlegung
mittels einer Befestigungsschraube mehr aufweisen müssen. Dies
hat zur Folge, dass schmalere Schneidelemente als beim eingangs
beschriebenen Stand der Technik verwendet werden können. Dies
gestattet insgesamt die Ausbildung von Gewindefräs- und -schneidwerkzeugen,
die in Relation zum Durchmesser eines zu fertigenden Außengewindes
einen geringeren Außendurchmesser
aufweisen, als dies bei vorbekannten Lösungen der Fall ist. Entsprechendes
gilt im Falle der Fertigung eines Innengewindes, wobei durch das
vorgeschlagene Werkzeug Gewinde mit geringerem Durchmesser gefräst oder
geschnitten werden können,
als dies mit vorbekannten Werkzeugen der Fall ist. Damit wird eine
einfachere Handhabung der Werkzeuge und ein leichteres Durchführen des
Gewindefräs-
bzw. -schneidvorgangs möglich.
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Im
Vergleich zu vorbekannten Lösungen sieht
die Erfindung somit vor, die Schneidelemente nicht mehr über Schrauben,
die durch Bohrungen der Schneidelemente geführt werden, am Trägerkörper zu
befestigen, sondern über
die Anordnung spezieller Befestigungselemente, die ein form- und/oder kraftschlüssiges Festlegen
der Schneidelemente am Trägerkörper auch
ohne Bohrung im Schneidelement erlauben. Dabei ist es sowohl möglich, das
Schneidelement zwischen dem Trägerkörper und
dem mindestens einen Befestigungselement festzulegen, als auch das
Schneidelement zwischen wenigstens zwei Befestigungselementen festzulegen,
ohne dass hierfür
eine unmittelbare Berührung
zwischen Schneidelement und Trägerkörpers erforderlich
ist.
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Gegenüber den
eingangs genannten Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeugen mit lösbarem
Befestigungselement liegen die Vorteile der Erfindung darin, dass
die Befestigungselemente federelastisch mit dem Trägerkörper verbunden
sind. Sie befinden sich somit auch im gelösten Zustand immer in einer definierten
Position zum Trägerkörper, ein
Platzieren und/oder Ausrichten entfällt. Da die Befestigungselemente
nicht als Einzelteile vorliegen, entfällt auch ihre Montage an den
Trägerkörper. Auch
sind sie in jedem Zustand mit dem Trägerkörper verbunden und können daher
nicht verloren gehen.
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Als
weitere Vorteil kommt hinzu, dass die Befestigungselemente beim
Stand der Technik in einem gelösten
Zustand zwar noch über
lösbare
Verbindungsmittel lose mit dem Trägerkörper verbunden sein können, die
Ausrichtung der Befestigungsmittel zum Trägerkörper in diesem Zustand jedoch
undefiniert ist. Aufgrund der federelastischen Verbindung zwischen
Befestigungselementen und Trägerkörper ist
die Position der Befestigungselemente auch im gelösten Zustand
stets definiert. Dies erleichtert das Einsetzen der Schneidelemente,
insbesondere werden unerwünschte
Verkantungen zwischen Schneidelementen und Befestigungselementen
und/oder Trägerkörper vermieden
bzw. zumindest deutlich reduziert.
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Eine
zweckmäßige Weiterbildung
des Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeugs sieht vor, dass das Befestigungselement über einen
Steg federelastisch mit dem Trägerkörper verbunden
ist. Der Steg ist dabei eine flächige,
im Vergleich zu den angrenzenden Bereichen dünne Materialbrücke zwischen Befestigungselement
und Trägerkörper. Der
Steg ermöglich
eine elastische Schwingung des Befestigungselements relativ zum
Trägerkörper. Hierzu
ist bevorzugt, dass der Steg das Befestigungselement in einem unbelasteten
Ruhezustand, insbesondere ohne montierte Verbindungsmittel, derart
trägt,
dass das Befestigungselement nur über den Steg mit dem Trägerkörper verbunden
ist, d.h. die anderen Bereiche des Befestigungselements vom Trägerkörper beabstandet
sind.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
das Befestigungselement und/oder der Steg einstückig mit dem Trägerkörper oder
zumindest einem Trägerkörperelement
ausgebildet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Komponenten
zusammenhängend
aus einem Rohling gebildet sind. Trägerkörper (bzw. Trägerkörperelement)
und Befestigungselement und/oder Steg liegen somit bei der Werkzeugherstellung
nicht als einzelne Komponenten vor, die erst zusammengefügt werden
müssen, sondern
sind von Haus aus einstückig.
Insbe sondere bestehen die genannten Komponenten somit aus einem
einheitlichen Material.
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Dies
sorgt für
eine besonders stabile und dauerhafte federelastische Verbindung.
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Eine
Fortbildung der Erfindung sieht vor, dass jedes Befestigungselement
in einem festgelegten Zustand an dem zugehörigen Schneidelement von außen anliegt,
so dass es das Schneidelement festlegt, und in einem gelösten Zustand
des Befestigungselements oder der Befestigungselemente das zugehörige Schneidelement
vom Trägerkörper abnehmbar
ist.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das
mindestens eine Schneidelement zwischen dem Trägerkörper und dem mindestens einen
Befestigungselement und/oder zwischen wenigstens zwei Befestigungselementen
klemmbar oder geklemmt ist. Die Festlegung des Schneidelements erfolgt
somit entweder durch Klemmung des Schneidelements zwischen Trägerkörper und
mindestens einem Befestigungselement oder durch Klemmung des Schneidelements zwischen
wenigstens zwei Befestigungselemente, ohne dass eine direkte Berührung zwischen
Schneidelement und Trägerkörper erforderlich
ist.
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Eine
Weiterbildung sieht dabei vor, dass wenigstens ein Befestigungselement
zumindest im Klemmbereich mit dem Schneidelement nach Art eines
Klemmkeils und/oder im Wesentlichen prismenförmig ausgebildet ist und/oder
eine Klemmkeilwirkung auf das Schneidelement ausübt.
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Eine
effiziente Festlegung des Schneidelements am Trägerkörper kann dadurch sichergestellt werden,
dass Schneidelement und Befestigungselement sich an einer Ebene
berühren,
die sich in Richtung der Rotationsachse erstreckt und mit der radialen
Richtung einen Winkel, beispielsweise im Bereich zwischen 10° und 30°, einschließt. Zweckmäßig ist aber
ebenso eine im Wesentlichen parallel zur radialen Richtung ausgerichtete
Berühr-
bzw. Kontaktebene. Auch kann die Festlegung des Schneidelements über lediglich
eine Keilkante, an der sich Befestigungs- und Schneidelement im
festgelegten und/oder fixierten Zustand berühren, erfolgen.
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Eine
insbesondere formschlüssige
Festlegung des Schneidelements kann dadurch erreicht werden, dass
das Befestigungselement in einem festgelegten und/oder fixierten
Zustand das Schneidelement in radialer Richtung zumindest teilweise
umgreift und im montierten Zustand des Schneidelements dieses gegen
den Trägerkörper drückt, insbesondere
mittels eines Vorsprungs am Befestigungselement.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass der Trägerkörper für das oder
jedes Schneidelement wenigstens eine Anlagefläche in radialer Richtung und/oder
wenigstens eine Anlagefläche
in Umfangsrichtung und/oder wenigstens eine Anlagefläche in axialer
Richtung aufweist und dass das Schneidelement zwischen dem Befestigungselement
und der Anlagefläche
in radialer Richtung und/oder der Anlagefläche in Umfangsrichtung und/oder
der Anlagefläche
in axialer Richtung festlegbar oder festgelegt ist. Für eine präzise Positionierung
der Schneidelemente können
die Anlageflächen
für die
Anlage des Schneidelements in radialer Richtung, Umfangsrichtung
und/oder axialer Richtung an die Trägerkörperelemente geschliffen werden.
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Eine
besonders vorteilhafte Bauform ergibt sich durch folgende Ausgestaltung:
Der Trägerkörper weist
mindestens einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme und Halterung des
mindestens einen Schneidelements auf. Weiterhin kann der Aufnahmeabschnitt
mindestens einen sich in axiale Richtung erstreckenden Abstützsteg für das Schneidelement aufweisen.
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Ein
schneller Werkzeugwechsel wird dadurch möglich, dass das Gewindefräs- oder -schneidwerkzeug
an seinem einen, dem mindestens einen Schneidelement abgewandten
axialen Ende mit einem Werkzeugschnellspannsystem ausgestattet wird.
Hierbei kommt bevorzugt ein Werkzeugschnellspannsystem mit einem
Hohlspannkegel zum Einsatz.
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Für eine gute
Versorgung der Schneidstelle des Schneidelements mit Kühlschmiermittel
kann vorgesehen werden, dass in den Trägerkörper Versorgungsbohrungen und/oder
Versorgungsnuten eingearbeitet sind, über die der Bereich des Schneidelements
mit Kühlschmiermittel
versorgt werden kann. Hierbei kann insbesondere vorgesehen werden, dass
zwischen der radialen Anlagefläche
und der Anlagefläche
in Umfangsrichtung für
das Schneidelement ein Freistich in den Trägerkörper eingearbeitet ist, der
als Versorgungsnut dient.
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Die
zum Einsatz kommenden Schneidelemente können mehr als einen Schneidbereich
aufweisen, wodurch im Falle des Verschleißes einer Schneidkante das
Schneidelement durch Drehen wiederverwendbar ist.
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Ferner
wird das Schneidelement in der Regel den Trägerkörper einseitig axial überragen.
In Verbindung mit dem Vorsehen der bereits genannten Aufnahmeabschnitte
mit Abstützstegen
ergibt sich ein "glockenförmiges" Werkzeug, das sich
sehr gut für das
Fertigen von Außengewinden
an zylindrischen Bolzen eignet. In diesem Falle sind die wirksamen Schneidkanten
des Schneidelements radial nach innen gerichtet.
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Insgesamt
ergibt sich damit ein einfach aufgebautes Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeug, das für
eine Vielzahl von Anwendungen Vorteile bietet und einfach gehandhabt
werden kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und
Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Gewindefräs- oder -schneidwerkzeugs
nach der Erfindung,
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2 einen
Vergrößerung des
Ausschnitts X in 1,
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3 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 1,
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4 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 1,
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5 einen
Schnitt entlang der Linie C-C in 1, und
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6 einen
Schnitt entlang der Line B-B in 3, sowie
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Gewindefräs- oder -schneidwerkzeugs nach
dem Stand der Technik,
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8 eine
Seitenansicht des Werkzeugs gemäß 7,
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9 einen
Schnitt entlang der Linie A-B in 8,
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10 eine
teilweise Vorderansicht auf das Werkzeug von der linken Seite gemäß 8 bzw. 9,
und
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11 die
vollständige
Vorderansicht auf das Werkzeug von der linken Seite gemäß 8 bzw. 9.
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1 bis
6 zeigen
ein Ausführungsbeispiels
eines Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeugs nach der Erfindung,
7 bis
11 eines
Gewindefräs- oder -schneidwerkzeugs
nach dem Stand der Technik, wie er aus
EP 1 410 864 A1 bekannt
ist.
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Grundsätzlich basieren
die beiden dargestellten Werkzeuge auf dem gleichen Konzept und weisen
demzufolge die gleichen Komponenten und einen vergleichbaren Aufbau
auf. Dementsprechende sind einander entsprechende Teile in 1 bis 6 und
in 7 bis 11 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen.
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7 bis 11,
die den Stand der Technik wiedergeben, zeigen ein vollständiges Werkzeug, insbesondere
umfassend zwei Trägerkörperelemente 9 und 10 und
Schneidelemente 3, 3', 3'', 3'''. 1 bis 6,
die ein Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung darstellen, zeigen lediglich ein dem Trägerkörperelement
mit dem Bezugszeichen 9 gemäß dem Stand der Technik entsprechendes
Element (vgl. 9), da die Unterschiede zwischen
dem Stand der Technik und der Erfindung in diesem Element ausgeprägt sind.
Die übrigen,
in 7 bis 11 dargestellten
Teile können
identisch oder zumindest vergleichbar zur Vervollständigung
des Werkzeugs nach der Erfindung gemäß 1 bis 6 herangezogen
werden. Dies gilt insbesondere für
das Trägerkörperelement 10 (vgl. 9),
das auch ein Trägerkörperelement 9 gemäß 1 bis 6 aufnehmen
kann, und für
die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' (vgl. 7),
die identisch oder in vergleichbarer Ausbildung auch in das in 1 bis 6 dargestellte
Element eingesetzt werden können.
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Nachfolgend
wird zunächst
der in 7 bis 11 dargestellte
Stand der Technik erläutert.
Das Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung gemäß 1 bis 6,
insbesondere die Unterschiede zum Stand der Technik, werden anschließend dargelegt.
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In 7 ist
in perspektivischer Ansicht ein Gewindefräs- oder -schneidwerkzeug 1 zu
sehen. Es weist einen Trägerkörper 2 auf,
der um die Rotationsachse D (vgl. 8) drehbar
ist. Im linken axialen Endbereich des Werkzeugs 1 sind
gleichmäßig über den
Umfang verteilt vier Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' angeordnet,
die radial nach innen gerichtete Schneidkanten aufweisen, mit denen
ein nicht dargestelltes Werkstück
mit einem Außengewinde
versehen werden kann. Die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' sind im Wesentlichen
prismenförmig
ausgebildet und liegen an radialen, axialen und in Umfangsrichtung angeordneten,
nicht bezeichneten Anlageflächen
am Trägerkörper 2 an.
Zur Festlegung der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' sind Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' vorgesehen,
die mittels einer Schraubverbindung 5, 5', 5'', 5''' am Trägerkörper 2 festgelegt
sind. Wie später
noch im Detail beschrieben werden wird, fixieren die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' im an den Trägerkörper 2 montierten
Zustand die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' so,
dass diese fest in Position gehalten werden.
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Details
zum Aufbau des Werkzeugs 1 sind in den 8 bis 10 zu
erkennen.
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Wie
am besten aus 9 hervorgeht, besteht der Trägerkörper 2 aus
zwei Trägerkörperelementen 9 und 10.
Das Trägerkörperelement 9 hat
einen scheibenförmigen
Aufnahmeabschnitt 13 sowie einen sich hieran axial mit
geringerem Durchmesser anschließenden
zylindrischen Abschnitt 11. Das Trägerkörperelement 10 ist
im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weist eine Bohrung 12 zur
Aufnahme des zylindrischen Abschnitts 11 des ersten Trägerkörperelements 9 auf.
Am rechten axialen Ende des Trägerkörperelements 10 ist
ein Werkzeugschnellspannsystem 16 mit einem Hohlspannkegel 17 (nach
DIN 69893) angeordnet (s. 8 und 9).
Ein Hohlspannkegel 17 ist ein Spannkegel zur Spannaufnahme
des Werkzeugs 1, bei dem neben dem Außenkegel zusätzlich innere
Spannelemente vorgesehen sind, die radial nach außen federnd
drü cken
und somit den Kraftschluss verstärken und
auch eine thermische Ausdehnung des Außenkegels nachführen.
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Der
Aufnahmeabschnitt 13 des ersten Trägerkörperelements 9 weist
zur Unterstützung
eines jeden Schneidelements 3, 3', 3'', 3''' je
einen Abstützsteg 14 auf,
der sich in axialer Richtung erstreckt. Hieran liegt das jeweilige
Schneidelement 3, 3', 3'', 3''' an, wodurch
eine präzise
und stabile Halterung der Schneidelemente gewährleistet ist.
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Damit
die einzelnen Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' eine
definierte und genaue Anlage im Trägerkörperelement 2 finden,
weist der Aufnahmeabschnitt 13 – wie es am besten in 10 zu
sehen ist – radiale
Anlageflächen 6, 6', 6'', 6''' sowie Anlageflächen in
Umfangsrichtung 7, 7', 7'', 7''' auf.
In 9 ist indes zu sehen, dass das Trägerkörperelement 10 des
Trägerkörpers 2 an
seinem linken axialen Ende eine Anlagefläche in axialer Richtung 15, 15', 15'', 15''' aufweist.
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Durch
die Möglichkeit,
den Trägerkörper 2 durch
die beiden Trägerkörperelemente 9 und 10 zu bilden,
ist es fertigungstechnisch in besonders einfacher Weise möglich, die
Anlageflächen 6, 6', 6'', 6''', 7, 7', 7'', 7''' und 15, 15', 15'', 15''' zu fertigen,
d. h. namentlich zu fräsen
und anschließend
zu schleifen. Nutgründe
spielen dabei keine Rolle, wie es bei Einteiligkeit des Trägerkörpers 2 der
Fall wäre.
Die Fertigung der Anlageflächen
erfolgt also bei demontierten Trägerkörperelementen 9 und 10.
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Zur
Verbindung der beiden Bauteile 9 und 10 hat es
sich bewährt,
das Trägerkörperelement 10 zu erhitzen
und/oder das Trägerkörperelement 9 abzukühlen, den
zylindrischen Abschnitt 11 dann in die Bohrung 12 einzuführen und
anschließend
einen Temperaturausgleich stattfinden zu lassen. Die beiden Trägerkörperelemente 9 und 10 werden
auf diese Weise durch einen thermischen Schrumpfprozess miteinander
verbunden, was insbesondere dazu führt, dass die beiden Teile
maßgenau
mit gleichmäßigem Kraftschluss
und ohne Unwuchten miteinander verbunden sind; alternativ hierzu
können
freilich die beiden Teile 9 und 10 auch über eine
Schraubverbindung miteinander verbunden werden.
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Wie
es insbesondere in 10 zu sehen ist, sind die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' und die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' an ihrer Kontaktfläche so ausgebildet,
dass sich eine Ebene 8, 8', 8'', 8''' ergibt,
die sich in Richtung der Rotationsachse D erstreckt und die zur
radialen Richtung R einen Winkel α einschließt. Auf
diese Weise wird erreicht, dass bei Festlegung des Befestigungselements 4, 4', 4'', 4''' auf das Schneidelement 3, 3', 3'', 3''' mittels der
entstehenden Keilwirkung eine hohe Spannkraft ausgeübt wird,
so dass die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' sowohl
in Umfangsrichtung als auch radial am Trägerkörper 2 festgelegt
werden. In 10 ist zu sehen, dass die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' jeweils einen
das Schneidelement 3, 3', 3'', 3''' radial übergreifenden
Umgriff 20, 20', 20'', 20''' aufweist, womit
eine besonders gute Festlegung der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' am Trägerkörper 2 bewerkstelligt
werden kann. Derartige Umgriffe 20, 20', 20'', 20''' sind jedoch
nicht unbedingt erforderlich, um die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' am Trägerkörper 2 sicher
festzulegen.
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Zur
Versorgung der Schneid- bzw. Frässtelle der
Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' mit
Kühlschmiermittel
hat der Trägerkörper 2 und
namentlich die beiden Trägerkörperelemente 9 und 10 eine
zentrische Versorgungsbohrung 18, s. 9,
die im Bereich ihres linken axialen Endes in sich radial erstreckende Bohrungen
bzw. Versorgungsnuten 18 übergeht. Wie in 10 gesehen
werden kann, ist weiterhin ein Freistich 19, 19', 19'', 19''' im Bereich
der Anlage des Schneidelements 3, 3', 3'', 3''' am
Trägerkörper 2 vorgesehen,
um die Passung der beiden anliegenden Flächen zu gewährleisten. Es ist technisch
nicht möglich,
an dieser Stelle einen 90°-Winkel
exakt herzustellen. Aus diesem Grund ist der Freistich 19, 19', 19'', 19''' vorteilhaft,
damit die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' optimal
anliegen. Zwischen den Schneidelementen 3, 3', 3'', 3''' und den Befestigungs elementen 4, 4', 4'', 4''' befindet sich
jeweils ein Spalt 21, 21', 21'', 21''',
der als Kühlschmiermittelzulauf
vorgesehen ist.
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Das
in 7 bis 11 dargestellte
Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug 1 nach dem Stand der Technik ist
zur Fertigung eines Außengewindes vorgesehen,
weshalb die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' mit
ihren Schneidkanten radial nach innen gerichtet sind. Genauso kann
das Werkzeug aber auch zur Herstellung von Innengewinden verwendet
werden, wobei dann die Schneidkanten des Schneidelements 3, 3', 3'', 3''' radial nach
außen
gerichtet sein müssen.
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Im
Falle der Fertigung eines Außengewindes ist
das Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug 1 als im Bereich der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' glockenförmig ausgeformtes
Werkzeug ausgebildet, also als ein Werkzeug, das von außen auf
das Werkstück
aufgesetzt werden kann. Die zu fertigenden Gewinde können Anschlussgewinde
sein, die seitlich von einem größeren Werkstück abstehen.
Da solche Anschlussgewinde in manchen Ausführungen in mehrfacher Ausführung in
relativ kleinem Abstand zueinander erzeugt werden müssen, ist
es wichtig, dass der Außendurchmesser
des Werkzeugs 1 möglichst klein
bleibt, was durch die beschriebenen Maßnahmen sichergestellt ist.
Das Werkzeug ermöglicht – im Vergleich
zu vorbekannten Lösungen
mit Befestigungsschrauben für
die Schneidelemente – eine
Verringerung des Außendurchmessers,
da sich bei den vorbekannten Lösungen
beim Außendurchmesser immer
die radialen Abmessungen der Schneidelemente und des Vorsprungs
des Trägerkörpers addieren,
bei der vorgeschlagenen Lösung
jedoch praktisch die Schneidelemente die Außenfläche bilden können.
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Auch
die Handhabung verschlissener Schneidelemente ist sehr einfach,
da diese sowohl radial von außen
als auch axial von der Stirnseite des Werkzeugs her eingesetzt werden
können.
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Weitere
Vorteile der beschriebenen Ausbildung sind neben der Platzersparnis
und der kompakten Ausführung
des Werkzeugs auch, dass die Schneidelemente nicht mehr durch Einbringung
einer Bohrung für
die Festlegung mittels einer Befestigungsschraube geschwächt werden
müssen.
Dies ist besonders relevant, da die Schneidelemente zumeist aus
sprödem
Material wie Hartmaterial, HSS (Schnellschnittstahl), CBN (kubisch
kristallines Bornitrid) oder PKD (polykristalliner Diamant) bestehen.
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Das
Schneidelement kann also als Ganzes erhalten bleiben und darüber hinaus
auch verkleinert ausgebildet werden, da kein Bereich mehr für das Schraubloch
vorgesehen werden muss.
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Auch
ermöglicht
es das Werkzeug, einen leichten Austausch eines verschlissenen Schneidelements
gegen ein neues zu bewerkstelligen. Darüber hinaus kann das Schneidelement
auch mehrere Schneidbereiche aufweisen, insbesondere an zwei, drei
oder vier Ecken. Das Schneidelement kann dann im Falle von Verschleiß einfach
um 90° oder
um 180° gedreht
werden, so dass das Werkzeug wieder einsatzfähig ist.
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Das
erläuterte
Ausführungsbeispiel
stellt auf ein Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug zur Herstellung eines zylindrischen Außengewindes
ab. Genauso ist es aber auch möglich,
die Schneidkanten der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' mit anderen
Profilen zu versehen, so dass nicht nur die Verzahnung eines Gewindes
hergestellt werden kann. Der schneidende Bereich der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' kann auch zur
Rotationsachse D hin geneigt sein, wodurch es möglich wird, kegelige Bolzen
mit einem Gewinde zu versehen.
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In 11 ist
eine vollständige
Vorderansicht auf das Werkzeug von der linken Seite gemäß 8 bzw. 9 dargestellt. 11 ist
mit 10 im Wesentlichen identisch, wobei in 11 zusätzlich die Struktur
des äußeren Bereiches 2' des Trägerkörpers 2 dargestellt
ist. Die Kanten der Ausnehmungen im äußeren Bereich 2' des Trägerkörpers 2 sind
in 10 aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt. Somit handelt es sich bei 11 um
eine vollständige
Vorderansicht auf das Werkzeug gemäß 8 und 9.
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1 bis 6 zeigen
ein Ausführungsbeispiels
eines Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeugs nach der Erfindung, und zwar lediglich ein
Trägerkörperelement 9 eines
Trägerkörpers 2 eines
Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeugs 1. Dieses Trägerkörperelement 9 kann
beispielsweise entsprechend dem Trägerkörperelement 9 gemäß dem in 7 bis 11 dargestellten
Werkzeug 1 nach dem Stand der Technik zusammen mit den
anderen in den 7 bis 11 dargestellten
Teilen, insbesondere dem Trägerkörperelement 10 und
den Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''',
zu einem vollständigen
Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeug 1 zusammengesetzt werden.
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1 zeigt
das Trägerkörperelement 9 in
einer Vorderansicht (von der linken Seite in 3), 2 zeigt
zur Verdeutlichung eine Vergrößerung des
Ausschnitts X in 1. 3 zeigt
das Trägerkörperelement 9 des
Trägerkörpers 2 des
Werkzeugs 1 nach der Erfindung in einer Seitenansicht.
Weitere Details ergeben sich aus 4, in der
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 1 dargestellt
ist, und aus 5, die einen Schnitt entlang
der Linie C-C in 1 zeigt. 6 schließlich zeigt
einen Schnitt entlang der Line B-B in 3.
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Auch
beim Gewindefräs-
oder -schneidwerkzeug 1 nach der Erfindung ist der Trägerkörper 2 und damit
auch das dargestellte Trägerkörperelement 9 um
eine Rotationsachse D drehbar. Das Trägerkörperelement 9 hat
ebenfalls einen scheibenförmigen Aufnahmeabschnitt 13 sowie
einen sich hieran axial mit geringerem Durchmesser anschließenden zylindrischen
Abschnitt 11 (vgl. 3). Das
Trägerkörperelement 9 ist
beispielsweise dazu bestimmt, mit einem Trägerkörperelement 10 entsprechend
dem vorbeschriebenen Stand der Technik ver bunden zu werden, indem
der zylindrische Abschnitt 11 von der Bohrung 12 des
Trägerkörperelements 10 aufgenommen
wird (vgl. hierzu 9). Weitere Ausführung zur Ausbildung
dieser Verbindung können
den vorstehenden Darlegungen zum Stand der Technik entnommen werden.
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Im
linken axialen Endbereich des Werkzeugs 1 bzw. des Trägerkörperelements 9 können gleichmäßig über den
Umfang verteilt vier Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' (nicht dargestellt)
in entsprechende Ausnehmungen 30, 30', 30'', 30''' im Trägerkörperelement 9 eingebracht
werden. Die Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' können entsprechend
den obenstehend anhand des Stands der Technik beschriebenen Schneidelementen
ausgebildet sein.
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Der
Aufnahmeabschnitt 13 des Trägerkörperelements 9 weist
wie beim oben beschriebenen Stand der Technik zur Unterstützung eines
jeden Schneidelements (nicht dargestellt) je einen Abstützsteg 14 auf,
der sich in axialer Richtung erstreckt. Hieran liegt das jeweilige
Schneidelement im eingesetzten Zustand an, wodurch eine präzise und
stabile Halterung der Schneidelemente gewährleistet wird (nicht dargestellt).
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Damit
die einzelnen Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' eine
definierte und genaue Anlage im Trägerkörperelement 2 finden,
weist der Aufnahmeabschnitt 13 auch beim Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung radiale Anlageflächen 6, 6', 6'', 6''' sowie Anlageflächen in
Umfangsrichtung 7, 7', 7'', 7''' auf (vgl. 1).
Nicht dargestellt ist, dass wie beim vorbeschriebenen Sand der Technik
das Trägerkörperelement 10 des
Trägerkörpers 2 Anlageflächen in
axialer Richtung aufweist (vgl. hierzu 9, Bezugszeichen 15', 15''').
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Zur
Festlegung der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' sind
auch beim Werkzeug 1 bzw. beim Trägerkörperelement 9 nach
der Erfindung Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' vorgesehen.
Diese sind dazu bestimmt, in einem festgelegten bzw. fixierten
Zustand die Schneidelemente am Trägerkörper 2 festzulegen
und fest in Position zu halten.
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Die
Ausbildung und Anbringung der Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' unterscheidet
sich jedoch deutlich gegenüber
dem vorbeschriebenen Stand der Technik. Dort sind die Befestigungselemente
Einzelteile, die über
Schraubverbindungen an den Trägerkörper montiert
sind. Nach der Erfindung sind die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' einstückig mit
dem Trägerkörper 2,
und zwar konkret mit dem Trägerkörperelement 9,
ausgebildet und mit diesem über
einen dünnen
Steg 31 verbunden. Aufgrund des geringen Durchmessers des
Steges 31 ist diese Verbindung federelastisch, d.h. die
Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' können relativ
zum Trägerkörper 2 bzw.
Trägerkörperelement 9 bewegt
werden, und zwar in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse D des
Werkzeugs 1.
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Die
detaillierte Ausbildung der Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' ist in 2 ersichtlich.
Der Steg 31 ist gebildet durch Ausnehmungen 32, 33 im Trägerkörperelement 9.
In einem unbelasteten Ruhezustand trägt der Steg 31 das
Befestigungselement 4 derart, dass das Befestigungselement 4 nur über den Steg 31 mit
dem restlichen Trägerkörperelement 9 verbunden
ist und ansonsten von diesem durch die Ausnehmungen 32, 33 beabstandet
ist. Gleichzeitig begrenzen die Ausnehmungen 32, 33 die
Beweglichkeit des Befestigungselements 4.
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Aufgrund
der einstückigen
Ausbildung sind die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' in jedem Zustand
mit dem Trägerkörper 2 verbunden
und müssen
daher nicht aufwändig
positioniert und montiert werden. Zum Einsetzen der Schneidelemente
befinden sie sich immer in einer vorgegebenen Position, der federelastische
Steg 31 ermöglicht
ein Nachgeben und damit ein einfaches Einsetzen der Schneidelemente
in die Ausnehmungen 30, 30', 30'', 30'''.
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Die
Festlegung der Schneidelemente an dem Trägerkörper 2 erfolg durch
Festlegen bzw. Fixieren der Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' über Schraubverbindungen 5, 5', 5'', 5''' (vgl. 6).
In den Figuren dargestellt sind lediglich die Ausnehmungen der Schraubverbindungen
in den Befestigungselementen 4, 4', 4'', 4''' und
dem Trägerkörperelement 9.
In diese Ausnehmungen werden Schrauben eingebracht zur Festlegung
bzw. Fixierung der Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' am Trägerkörper 2 bzw.
Trägerkörperelement 9.
Die Schraubverbindungen 5, 5', 5'', 5''' werden
zur Festlegung der Schneidelemente am Trägerkörper 2 derart festgezogen,
dass das jeweilige Schneidelement zwischen Trägerkörper 2 bzw. Trägerkörperelement 9 und
dem jeweiligen Befestigungselement 4, 4', 4'', 4''' eingekeilt
und damit für
eine Werkstückbearbeitung
ausreichend fest mit dem restlichen Werkzeug 1 verbunden ist.
-
Das
Werkzeug 1 gemäß der Erfindung
sieht somit folgende Vorgehensweise zur Befestigung der Schneidelemente
vor: Zunächst
werden die Schneidelemente in die Ausnehmungen 30, 30', 30'', 30''' eingesetzt.
Hierfür
befinden sich die Befestigungselementen 4, 4', 4'', 4''' in einem gelösten Zustand, d.h.
die Schraubverbindungen 5, 5', 5'', 5''' sind
zumindest gelockert oder völlig
gelöst,
so dass die Befestigungselementen 4, 4', 4'', 4''' zwar über den
federelastischen Steg 31 weiterhin mit dem Trägerkörperelement 9 verbunden
sind, aber dennoch gegenüber
dem Trägerkörperelement 9 schwingen
können. Nach
dem Einsetzen der Schneidelemente werden die Schraubverbindungen 5, 5', 5'', 5''' festgezogen, d.h.
die Befestigungselementen 4, 4', 4'', 4''' werden derart
auf das Trägerkörperelement 9 zu
bewegt, dass sich die Ausnehmung 32 verkleinert. Dabei drückt das
jeweilige Befestigungselement 4, 4', 4'', 4''' gegen
das zugeordnete Schneidelement und keilt es zwischen Trägerkörperelement 9 und
jeweiligem Befestigungselement 4, 4', 4'', 4''' fest
ein. Das Schneidelement liegt nunmehr fest an der jeweiligen radialen
Anlageflächen 6, 6', 6'', 6''' und an der
jeweiligen Anlagefläche 7, 7', 7'', 7''' in Umfangrichtung des
Trägerkörperelements 9 und
an einer Keilkante oder Keilfläche
des jeweiligen Befestigungselements 4, 4', 4'', 4''' an.
-
Die
Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' befinden
sich in einem festgelegten bzw. fixierten Zustand. Zum Entnehmen
der Schneidelemente werden die Schraubverbindungen 5, 5', 5'', 5''' wieder gelockert oder
vollkommen gelöst
und damit die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' in den gelösten Zustand überführt.
-
In
den Figuren ist zu sehen, dass die Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' jeweils einen
Vorsprung bzw. Umgriff 20, 20', 20'', 20''' aufweisen.
Dieser dient dazu, das Schneidelement (nicht dargestellt) radial
zu übergreifenden,
womit eine besonders gute Festlegung der Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' am Trägerkörper 2 bewerkstelligt
werden kann. Derartige Vorsprünge
bzw. Umgriffe 20, 20', 20'', 20''' sind
jedoch nicht unbedingt erforderlich, um die Schneidelemente am Trägerkörper 2 sicher
festzulegen.
-
Zur
Versorgung der Schneid- bzw. Frässtelle der
Schneidelemente 3, 3', 3'', 3''' mit
Kühlschmiermittel
hat das Trägerkörperelement 9 nach
der Erfindung ebenso wie das Trägerkörperelement 9 nach dem
Stand der Technik eine zentrische Versorgungsbohrung 18 (vgl. 4 und 5).
Wie in 1 und 2 gesehen werden kann, ist wie
beim Stand der Technik ein Freistich 19, 19', 19'', 19''' im Bereich
der Anlage des Schneidelements 3, 3', 3'', 3''' am
Trägerkörperelement 9 vorgesehen,
um die Passung der beiden anliegenden Flächen zu gewährleisten. Dessen Funktion
ergibt sich aus den diesbezüglichen Ausführungen
zum Stand der Technik.
-
Aus 1 ist
ferner ersichtlich, dass das Werkzeug 1 gemäß der Erfindung
eine Abschrägung 34 der
Befestigungselemente 4, 4', 4'', 4''' aufweist. Bei
eingesetztem Schneidelement entsteht dadurch ein Spalt 21 zwischen
dem Schneidelement und dem Befestigungselement 4, der als
Kühlschmiermittelzulauf
vorgesehen ist.
-
Selbstverständlich können auch
beim Werkzeug nach der Erfindung die Schneidelemente mit mehreren
Schneidbereichen eingesetzt werden. Die Schneidelemente können dann
im Falle von Verschleiß einfach
um beispielsweise 90° oder
180° gedreht
werden, so dass das Werkzeug wieder einsatzfähig ist.
-
- 1
- Gewindefräs- oder
-schneidwerkzeug
- 2
- Trägerkörper
- 2'
- äußerer Bereich
des Trägerkörpers
- 3
- Schneidelement
- 3'
- Schneidelement
- 3''
- Schneidelement
- 3'''
- Schneidelement
- 4
- Befestigungselement
- 4'
- Befestigungselement
- 4''
- Befestigungselement
- 4'''
- Befestigungselement
- 5
- Schraubverbindung
- 5'
- Schraubverbindung
- 5''
- Schraubverbindung
- 5'''
- Schraubverbindung
- 6
- radiale
Anlagefläche
- 6'
- radiale
Anlagefläche
- 6''
- radiale
Anlagefläche
- 6'''
- radiale
Anlagefläche
- 7
- Anlagefläche in Umfangsrichtung
- 7'
- Anlagefläche in Umfangsrichtung
- 7''
- Anlagefläche in Umfangsrichtung
- 7'''
- Anlagefläche in Umfangsrichtung
- 8
- Ebene
- 8'
- Ebene
- 8''
- Ebene
- 8'''
- Ebene
- 9
- Trägerkörperelement
- 10
- Trägerkörperelement
- 11
- zylindrischer
Abschnitt
- 12
- Bohrung
- 13
- Aufnahmeabschnitt
- 14
- Abstützsteg
- 15
- Anlagefläche in axialer
Richtung
- 15'
- Anlagefläche in axialer
Richtung
- 15''
- Anlagefläche in axialer
Richtung
- 15'''
- Anlagefläche in axialer
Richtung
- 16
- Werkzeugschnellspannsystem
- 17
- Hohlspannkegel
- 18
- Versorgungsbohrungen/Versorgungsnuten
- 19
- Freistich
- 19'
- Freistich
- 19''
- Freistich
- 19'''
- Freistich
- 20
- Umgriff,
Vorsprung
- 20'
- Umgriff,
Vorsprung
- 20''
- Umgriff,
Vorsprung
- 20'''
- Umgriff,
Vorsprung
- 21
- Spalt
- 21'
- Spalt
- 21''
- Spalt
- 21'''
- Spalt
- 30
- Ausnehmung
- 30'
- Ausnehmung
- 30''
- Ausnehmung
- 30'''
- Ausnehmung
- 31
- federelastischer
Verbindungssteg, Steg
- 32,
33
- Ausnehmungen
- 34
- Abschrägung
- D
- Rotationsachse
- R
- radiale
Richtung
- α
- Winkel