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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug; insbesondere Fräswerkzeug zur rechts- und linksdrehenden
Bearbeitung von Werkstoffen, mit einem Werkzeugträger zur
Aufnahme von wenigstens zwei Schneidelementen, wobei ein erstes
Schneidelement mit einer ersten Schneide für die linksdrehende Bearbeitung
und ein zweites Schneidelement mit einer zweiten Schneide für die rechtsdrehende
Bearbeitung vorgesehen ist, und die Schneiden der Schneidelemente,
bezogen auf eine Längsachse
des Werkzeugträgers
gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Ein
solches Schneidwerkzeug ist beispielsweise aus der
DE 480 625 A bekannt. Um bei
der Holzbearbeitung Fräsarbeiten
durchführen
zu können,
bedient man sich sogenannter Schaftwerkzeuge. Dabei fährt das
Werkzeug entweder in Längsrichtung
in den Werkstoff ein oder es wird senkrecht in den Werkstoff gebohrt.
Bei Faserstoffen, wie z. B. Holz, besteht jedoch aufgrund nicht
homogener Festigkeiten, sprich ihrer Maserung, die Gefahr eines
unerwünschten
Materialausreißens
während
der Bearbeitung. Um dies zu vermeiden, wird bei großflächigen Holzstücken so
gearbeitet, dass die Drehrichtung des Fräswerkzeuges immer zur Werkstückmitte hin
gerichtet ist, so dass die Bewegungsrichtung der Schneiden gegen
die Werkstückkante
ge richtet ist. Damit das Fräswerkzeug
bei einer Drehrichtungsumkehr nicht gewechselt werden muss, sind
bei dem bekannten Werkzeug exzentrisch zur Lagerscheibenmitte Fräskörper vorgesehen,
die in einer quer durch die Scheibe gehenden diametralen Nut schwenkbar sind
und zu beiden Seiten ihrer Drehzapfen schräge Anschlagflächen besitzen,
die sich beim Ausschwenken der Fräskörper infolge der Massenträgheit an
die den Ausschlagwinkel begrenzenden Kanten der Nut anlegen, so
dass die Fräskörper in
beiden Arbeitsstellungen zweiseitig gestützt werden.
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Dadurch,
dass die schwenkbar gelagerten Schneidelemente exzentrisch zur Fräserachse
an einer mit der Fräserachse
befestigten Scheibe befestigt werden, baut dieses Werkzeug in radialer
Richtung sehr groß.
Als Oberfräser
kann dieses Werkzeug deshalb nicht eingesetzt werden. Auch sind
mit einem solchen Werkzeug filigrane Fräsarbeiten nicht möglich.
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Es
sind außerdem
Werkzeuge bekannt, die zwei übereinander
angeordnete Schneiden aufweisen und somit einen Werkzeugwechsel überflüssig machen.
Dabei wird das Werkzeug derart in den Werkstoff eingefahren, dass
jeweils nur eine Schneide zur Bearbeitung genutzt wird. Muss die
Drehrichtung des Werkzeuges gewechselt werden, wird die Einfahrtiefe
verändert,
so dass sich die andere Schneide im Werkstoff befindet. Die Bearbeitung kann
nun mit einer entgegengesetzten Drehrichtung fortgesetzt werden.
Die Lagerung der Schneiden übereinander
führt jedoch
dazu, dass nur geringe Frästiefen
möglich
sind, weil nur mit reduzierter Schneidenlänge auf dem Werkzeug gearbeitet
werden kann. Außerdem
können
keine Taschen gefräst werden,
weil das Werkzeug bei der Drehrichtungsumkehr durch das Werkstück hindurchtauchen
müsste.
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Bei
komplexeren Werkstücken
kann es notwendig sein, das Werkzeug während der Bearbeitung mehrfach
zu wechseln, um jeweils in umgekehrter Drehrichtung fortfahren zu
können.
Es werden also vielfach zwei Werkzeuge benötigt. Dies führt neben
höheren
Kosten auch zu einem erhöhten
Platzbedarf im Werkzeugwechsel der Dreh- oder Fräsmaschine, was zu höheren Produktionskosten
und längeren
Rüstzeiten
führt.
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Aus
der
DE 295 04 295
U1 eine Vorrichtung zum Abrunden, Fasen oder Profilieren
von Platten aus Holz bekannt, bei der zwei Schneidplatten über Verbindungsglieder
lösbar
mit einem Schneidenträger
verbunden ist. Die Schneidplatten sind zusammen mit mindestens zwei
Schneiden versehen, deren axialer Abstand voneinander an die Dicke
der zu bearbeitenden Platte angepasst ist. Die Schneidplatten können in
axialer Richtung des Schneidenträgers über eine
Langlochverbindung in ihrer axialen Lage verstellt werden.
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Aus
der
DE 39 09 643 C2 ist
ein Mehrschneidenwerkzeugkopf zur spanabhebenden Vor- und Feinbearbeitung
mit kreisförmiger
Schnittbewegung bekannt. Dieser Werkzeugkopf umfasst zwei Schneiden
für die
Vorbearbeitung und eine Schneide zur Feinbearbeitung. Um zwischen
Vor- und Feinbearbeitung umzuschalten wird der gesamte Werkzeigkopf
verschoben. Dabei muss die Rotationsrichtung des Werkzeuges nicht
zwangsläufig
verändert
werden. Wie die Verschiebung des Werkzeugkopfes vollzogen wird,
ist nicht beschrieben.
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Die
DE 37 20 630 A1 und
die
US 4,105,360 A offenbaren
jeweils ein Werkzeug mit verschiedenen Schneiden für Vor- und
Feinbearbeitung. Zum Umschalten von einem in den anderen Bearbeitungsmodus
bleibt die Rotationsrichtung des Werkzeuges konstant und die Vorschubrichtung
wird geändert,
sodass beispielsweise beim Vorschub eines Bohrwerkzeuges in das
Werkstück
hinein eine Vorbearbeitung und bei der anschließenden Rückbewegung des Werkzeuges aus
dem Werkstück
heraus die Feinbearbeitung stattfindet.
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Von
dieser Problemstellung ausgehend Hegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, den Aufbau und die Handhabung des eingangs beschriebenen
Werkzeuges zu vereinfachen. Dabei soll die Produktion günstig erfolgen
können
und eine Störunanfälligkeit gewährleistet
werden.
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Zur
Problemlösung
zeichnet sich ein gattungsgemäßes Werkzeug
dadurch aus, dass das eine Schneidelement durch Wahl der Drehrichtung des
Werkzeuges in eine aktive, schneidende Stellung und das andere Schneidelement
gleichzeitig in eine inaktive, nichtschneidende Stellung bringbar
ist.
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Dadurch,
dass in Abhängigkeit
von der Drehrichtung jeweils ein Schneidelement in die aktive bzw. inaktive
Stellung gebracht wird, wird nur der radial äußere Bereich belegt, der zum
Schneiden notwendig ist. Das nicht aktive Schneidelement kann in
einen radial inneren Bereich gebracht werden, wodurch das Werkzeug
sehr kompakt ausgestaltet ist und es sich deshalb als Oberfräser eignet.
Die Schneiden müssen
nicht diametral gegenüberliegen. Ein
Winkel von 110–120° ist durchaus
ausreichend.
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Jede
Schneide kann also mit einer Schneidkante wechselweise auf dem Schneidradius
bewegt werden. Vorzugsweise ist der Werkzeugträger mit seinem Schaft exzentrisch
in ein Spannfutter einer Werkzeugmaschine einsetzbar und mit diesem
drehfest verbindbar. Hierzu ist insbesondere dann vorzugsweise der
Schaft zur Ausbildung von zwei Anschlägen mit einer Teil-Umfangsnut
versehen, die mit einem radial im Spannfutter angeordneten Bolzen zusammenwirkt.
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Durch
die exzentrische Anordnung des Werkzeugträgers im Spannfutter verdreht
sich beim Anlaufen der Werkzeugmaschine der Schaft in Folge der
Massenträgheit
des Werkzeugträgers
relativ entgegen der Drehrichtung, und das Ende der Nut begrenzt
die Drehung, wenn das Nutende gegen den Stift anschlägt. Dann
ist der Werkzeugträger
drehfest mit dem Spannfutter verbunden. Erfolgt erneut eine Änderung
der Drehrichtung, verdreht sich der Schaft relativ in die entgegengesetzte
Richtung, bis der Bolzen an das entgegengesetzte Nutende anschlägt.
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Anstelle
einer Teil-Umfangsnut können
zur Ausbildung von zwei Anschlägen
im Schaft auch zwei radiale Stifte vorgesehen sein, die mit dem
radial im Spannfutter angeordneten Bolzen zusammenwirken. Die Funktion
ist identisch. Die Stifte können zur
Ausbildung der Anschläge
auch in einer vollen Umfangsnut angeordnet sein.
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Um
den Fräser
beim Schärfen
im Spannfutter festsetzen zu können,
ist der Schaft des Werkzeuges vorzugsweise mittels Form- und/oder
Kraftschluss drehfest mit dem Spannfutter verbindbar. Hierzu kann
eine radial angeordnete Schraube im Spannfutter vorgesehen sein,
die gegen den Schaft spannbar ist.
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Zur
raschen Positionierung des Werkzeuges im Spannfutter ist vorzugsweise
der Schaft mit einem Ringflansch zur axialen Anlage am Spannfutter
versehen. Dieser Ringflansch wirkt außerdem zur Erhöhung der
Massenträgheit,
als Auswuchtfläche
und als Staubschutz.
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Die
Schneiden können
schwenkbar auch um die Längsachse
des Werkzeugträgers
angeordnet werden, wenn die Längsachse
eine Drehachse des Werkzeugträgers
ist. Der Werkzeugträger
kann dann exzentrisch in eine Hülse
bzw. einen Spannschaft eingesetzt werden. Der Spannschaft kann dann
konzentrisch in ein herkömmliches
Spannfutter einer Werkzeugmaschine eingesetzt werden. Die Verdrehbarkeit
des Werkzeugträgers
infolge der Massenträgheit
beim Anlaufen der Werkzeugmaschine wird dann innerhalb des Spannschaftes
gewährleistet.
Hierzu muss der Werkzeugträger
drehbar im Spannschaft gelagert sein.
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Die
Lagerung des Werkzeugträgers
im Spannschaft erfolgt zweckmäßigerweise
durch Wälzlager,
insbesondere durch Kugellager, oder Gleitlager oder dergleichen.
Eine solche Lagerung des Werkzeugträgers im Spannschaft sorgt für eine geringe
Wärmeentwicklung
im Lager sowie eine hohe Dauerstandfestigkeit und geringe Reibungsverluste.
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Auch
hier muss die Drehbarkeit des Werkzeugträgers im Spannschaft begrenzbar
sein und durch wenigstens einen Anschlag, in aller Regel aber zwei
Anschläge,
erfolgen. Der Anschlag hat weiterhin den Vorteil, dass der Radius
für den
Links- wie auch für
den Rechtslauf während
des Werkzeugeinsatzes konstant ist und die Umstellung der Schneidflugkreisradien
nach Drehrichtungswechsel automatisch erfolgen kann. Die Ausbildung
der Anschläge
kann, wie vorstehend bereits beschrieben, erfolgen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn ein die Exzentrizität ausgleichendes
Gewicht vorgesehen ist, das die Unwucht vermindert oder die Belastungen
auf die Dreh- oder Fräsmaschine
reduziert.
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Insbesondere
vorzugsweise ist das die Exzentrizität ausgleichende Gewicht ein
Anschlagelement am Spannschaft. Die verminderte Anzahl der Bauteile
erleichtert die Wartung und spart Produktionskosten.
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Die
Schneidplatten können
mit dem Werkzeugträger
verklebt, verlötet
oder verschraubt sein oder auch einstückig ausgebildet sein.
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Die
Anordnung von wenigstens zwei Schneidelementen hintereinander parallel
zur Drehachse bringt den Vorteil, dass handelsübliche Schneidplatten (HW/HL
oder ähnliche)
verwendet werden können.
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Wenigstens
ein Schneidelement besitzt eine Grundschnittfunktion, wobei ein
Schneidelement eine Grundschnittkante aufweist, die schräg zur Längsachse
des Werkzeugträgers
ausgerichtet sein kann. So können
auch Taschenfräsungen
vorgenommen werden, was die Einsatzfähigkeit des Werkzeuges weiter
steigert.
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Mit
Hilfe einer Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher beschrieben
werden.
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Es
zeigt:
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1 die
Seitenansicht eines Werkzeuges im Teillängsschnitt nach einem ersten
Ausbildungsbeispiel;
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2 den
Schnitt entlang der Linie II-II nach 1;
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3 die
Seitenansicht eines Werkzeuges im Teillängsschnitt nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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4 den
Schnitt entlang der Linie IV-IV nach 3;
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5 die
Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Sichtpfeil
V/VII nach 1 im Rechtslauf;
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6 die
Darstellung gemäß 2 im Rechtslauf;
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7 die
Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Sichtpfeil
V/VII nach 1 im Linkslauf;
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8 die
Darstellung gemäß 2 im Linkslauf;
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9 die
Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Sichtpfeil
V/VII nach 1 im Rechtslauf;
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10 die
Darstellung gemäß 2 im Rechtslauf
entlang der Linie IV-IV nach 3;
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11 die
Draufsicht auf das Werkzeug gemäß Sichtpflicht
V/VII im Linkslauf;
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12 die
Darstellung gemäß 2 im Linkslauf
entlang der Linie IV-IV nach 3.
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Das
Werkzeug besteht aus dem Werkzeugträger 20 mit seinem
Schaft 21 und den beiden diametral gegenüberliegend
am Werkzeugträger 20 angeordneten
Schneidelementen 18, 18a mit den daran angeordneten
Schneiden 19, 19a. Über den Schaft 21 ist
das Werkzeug 10 relativ zum Spannfutter 40 verdrehbar
in dieses eingesetzt und hierin gelagert. Das Spannfutter 40 wird über die
Schnittstelle 60 mit einer Werkzeugmaschine verbunden.
Im Spannfutter 40 ist eine Labyrinthdichtung 50 vorgesehen,
die zur Abdichtung gegen Staub mit Fett gefüllt werden kann.
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Über einen
Teil des Umfanges des Schaftes 21 ist eine Radialnut 23 (2)
eingefräst,
die zwei Anschläge 24, 25 ausbildet,
Die Nut 23 bzw. die Anschläge 24, 25 wirken
mit einem in das Spannfutter radial eingeschraubten Bolzen 41 zusammen.
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Wird
das Spannfutter 40 in Drehung gesetzt, bleibt das Werkzeug 10 infolge
seiner Massenträgheit
hinter der Drehgeschwindigkeit zurück und wird erst in Drehrichtung
mitgenommen, wenn der Bolzen 41 gegen den entsprechenden
Anschlag 24, 25 anläuft. In 2 dreht
sich das Werkzeug im Linkslauf (bezogen auf die Maschinenseite)
und im Uhrzeigersinn bei Betrachtung auf die Werkzeugspitze (Pfeil V).
Das Werkzeug 10 wird dann in Drehrichtung D mitgenommen,
wenn der Anschlag 24 gegen den Bolzen 41 anschlägt. Dadurch
gelangt dann die Schneide 19a am Schneidelement 18a auf
die radial äußere Bahn
(vgl. 5) und damit in eine aktive, schneidende Stellung,
während
die diametrale Schneide 19 auf die radial innere, inaktive
und nichtschneidende Bahn gelangt.
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Wird
die Drehrichtung umgekehrt (vgl. 7, 8)
wird das Werkzeug 10 von dem angetriebenen Spannfutter 40 dann
mitgenommen, wenn der Bolzen 41 gegen den Anschlag 45 anläuft. Dann gelangt
die Schneide 19 am Schneidelement 18 in die äußere, aktive
und schneidende Position, während
die Schneide 19a in die radial innere Position gelangt.
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Wie 4 zeigt,
können
die Anschläge 24, 25 auch
durch in den Schaft 21 eingesetzte Stifte 26, 27 gebildet
werden, die entsprechend mit dem Bolzen 41 zusammenwirken.
Vorzugsweise ist hierzu eine volle Umfangsnut 23a vorgesehen,
in die die Stifte 26, 27 radial eingesetzt sind.
Die Nuten 23 bzw. 23a übernehmen auch die Aufgabe
der axialen Positionierung des Schafts. Beim Einsetzen des Werkzeuges 10 in
das Spannfutter 40 wird die Positionierung vom Ringflansch 22 unterstützt.
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Damit
zum Schleifen das Werkzeug 10 im Spannfutter 40 festsetzbar
ist, ist in das Spannfutter 40 ein Bolzen 42 einschraubbar,
der gegen den Schaft 21 verspannbar ist. Im Schaft 21 kann
eine dem Bolzenkopf entsprechende Vertiefung oder Bohrung vorgesehen
sein, so dass das Festsetzen durch Form- und Kraftschluss erfolgt.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den 13 bis 15 dargestellt.
Für ähnliche
bzw. identische Bauteile werden die Bezugsziffern beibehalten. Das
allgemein mit 10 bezeichnete Werkzeug ist ebenfalls zur
Bearbeitung von Werkstoffen sowohl rechts- als auch linksläufig einsetzbar.
Das als Schaftwerkzeug ausgebildete Werkzeug 10 weist einen
hülsenförmig ausgebildeten
Spannschaft 30 und den Werkzeugträger 20 mit den darauf
mittels Klingenschrauben 28 angebrachten Schneidelementen 18, 18a auf.
Auch diese Schneidelemente 18, 18a können alternativ
geklebt, geschweißt
oder genietet ausgeführt
sein.
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Am
Außenradius
des Werkzeugträgers 20 sind
auf der Höhe
des Überganges
zum Spannschaft 30 Anschlagschrauben 16 angebracht.
Anstelle von Anschlagschrauben 16 können auch hier Lötstellen, Verdickungen,
Schweißnähte oder ähnliches
als Anschlag dienen.
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Die
Längsachse
A des Werkzeugträgers 20 ist
zur Längsachse
B des Spannschaftes exzentrisch angeordnet. Eine Lagerscheibe 29,
die am unteren Ende des Spannschaftes 30 mit dem Werkzeugträger 20 verbunden
ist, verhindert in Kombination mit einer die Lagerscheibe 29 durchdringenden
Lagerschraube 12 das Hinausgleiten des Werkzeugträgers 20 aus
dem Spannschaft 30.
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Ein
Wuchtgewicht 14 (siehe 14 und 15),
das am oberen Ende des Spannschaftes 30 ein- oder mehrteilig
angeordnet ist, verhindert das Hinausgleiten des Werkzeugträgers 20 aus
dem Spannschaft 30. Wie in 14 zu
erkennen ist, sind die Längsachse
A des Werkzeugträgers 20 und
die Längsachse
B des Spannschaftes 30 exzentrisch zueinander angeordnet.
Verdeutlichung findet dies auch in 15, die
zeigt, dass die Außenkontur
des Werkzeugträgers 34 nicht
mit der Außenkontur
des Spannschaftes 32 zentrisch steht. Der Spannschaft 30 kann
in ein herkömmliches,
hier nicht dargestelltes Spannfutter einer Werkzeugmaschine konzentrisch
eingesetzt werden.
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Der
Spannschaft 30 weist bevorzugt einen ringförmigen Querschnitt
in Längsrichtung
auf. Der Werkzeugträger 20 weist
in dem mit dem Spannschaft zusammenwirkenden Bereich einen kreisförmigen Querschnitt
auf. Der Außendurchmesser
des kreisförmigen
Querschnittes ist dabei kleiner als der Innendurchmesser des ringförmigen Querschnittes, so
dass sich der Werkzeugträger 20 in
den Spannschaft 30 einfügen
lässt.
Etwa mittig weist der Werkzeugträger 20 eine
Verdickung auf, die die Einfügetiefe
des Werkzeugträgers 20 in
den Spannschaft 30 begrenzt.
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- 10
- Werkzeug
- 12
- Lagerschraube
- 14
- Wuchtkörper
- 16
- Anschlagschraube
- 18
- Schneidelement
- 18a
- Schneidelement
- 19
- Schneide
- 19a
- Schneide
- 20
- Werkzeugträger
- 21
- Schaft
- 22
- Ringflansch
- 23
- Teil-Umfangsnut/Nut
- 23a
- Umfangsnut
- 24
- Anschlag
- 25
- Anschlag
- 26
- Stift
- 27
- Stift
- 28
- Klingenschrauben
- 29
- Lagerscheibe
- 30
- Spannschaft
- 32
- zylinderische
Außenkontur
Spannschaft
- 34
- zylinderische
Außenkontur
Werkzeugträger
- 40
- Spannfutter
- 41
- Bolzen
- 42
- Schraube
- 50
- Labyrinthdichtung
- 60
- Schnittstelle
- A
- Längsachse
des Werkzeugträgers/Spannfutters
- B
- Längsachse
des Spannschaftes/Schaftes