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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken, mit einem Träger, der direkt oder indirekt an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann, und mehreren Segmenten, die an dem Träger befestigt sind, wobei jedes der Segmente mit mehreren Schneideinsätzen versehen ist.
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Aus dem Stand der Technik sind derartige Werkzeuge zum Dreh-Drehräumen bereits bekannt, wie sie beispielsweise zur Kurbelwellen-Bearbeitung eingesetzt werden. So zeigt die
WO 2008/113311 A1 ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen, welches mehrere Segmente aufweist, die über mehrere Schneideinsätze verfügen. Die Segmente werden bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeug mittels mehrerer Schrauben an dem Träger befestigt. Die Schrauben greifen bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung radial in den Träger ein, um jedes Segment am Träger zu befestigen. Alternativ werden die Segmente über eine Spannvorrichtung mit Exzenter am Träger befestigt, wobei ein Spannbolzen der Spannvorrichtung ebenfalls radial angeordnet ist, um das Segment am Träger zu befestigen.
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Die
DE 10 2011 013 812 A1 offenbart ebenfalls ein Werkzeug zum Dreh-DrehRäumen oder Außenfräsen eines Werkstücks. Das Werkzeug umfasst ein scheibenförmiges Räumrad oder zumindest ein Segment eines solchen Räumrades. An den Stirnflächen des Räumrads bzw. Segments ist in einem an eine Umfangsfläche angrenzenden Bereich jeweils mindestens eine Schneidplattenaufnahme für jeweils eine Schneidplatte vorgesehen.
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Ferner wird in der
DE 38 87 439 T2 eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einer Mittelachse beschrieben. Dabei weist die Vorrichtung neben zwei Antriebseinrichtungen, einer Welle und einer Scheibe, mehrere aufeinanderfolgende gesonderte Werkzeuge auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Werkzeug dahingehend weiterzubilden, dass die Segmente mit höherer Präzision am Träger angebracht und mit geringem Aufwand einzeln ausgetauscht werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken vorgesehen, mit einem Träger, der direkt oder indirekt an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann, und mehreren Segmenten, die an dem Träger befestigt sind, wobei jedes der Segmente mit mehreren Schneideinsätzen versehen ist und mittels mindestens zweier Befestigungselemente am Träger angebracht ist, die schräg zu einer Ebene wirken, welche senkrecht zur Rotationsachse des Werkzeugs ist, wobei jedes der Befestigungselemente in einer Tasche angeordnet ist, in der auch ein Spannmittel für einen der Schneideinsätze vorgesehen ist. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Segmente mittels der schräg ausgerichteten Befestigungselemente präzise in axialer Richtung zu positionieren. Die Segmente werden aufgrund der Ausrichtung der Befestigungselemente nicht nur in radialer Richtung gegen den Träger gespannt, sondern gleichzeitig in axialer Richtung gegen einen geeigneten Anschlag gespannt. Hierdurch werden die Segmente sehr präzise relativ zum Träger positioniert. Außerdem können die Segmente, da sie einzeln am Träger positioniert werden und sich nicht gegeneinander abstützen müssen, einzeln entfernt und ausgetauscht werden. Des Weiteren wird dadurch, dass jedes der Befestigungselemente in einer Tasche angeordnet ist, in der auch ein Spannmittel für einen der Schneideinsätze vorgesehen ist, der Aufbau der Segmente vereinfacht, da keine zusätzlichen Taschen für die Befestigungselemente geschaffen werden müssen. Darüber hinaus ist damit sichergestellt, dass die Segmente durchgehend mit Schneideinsätzen bestückt werden können.
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Der Winkel zwischen der Wirkungsrichtung der Befestigungselemente und der Ebene, die senkrecht auf der Rotationsachse des Werkzeugs steht, beträgt vorzugsweise im Bereich von 5° bis 25°, insbesondere in der Größenordnung von 8°. Durch diesen Winkel ist sichergestellt, dass die Segmente beim Anziehen der Befestigungselemente mit einer genügend großen axialen Kraft beaufschlagt werden, um sie axial exakt zu positionieren.
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Insbesondere sind als Befestigungselemente Schrauben vorgesehen, so dass die Befestigungselemente mit üblichen Werkzeugen betätigt und damit die Segmente mit geringem Aufwand montiert und demontiert werden können.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Mitnehmer vorgesehen, der zwischen dem Träger und dem Segment in Umfangsrichtung wirkt. Über den Mitnehmer kann beim Weiterverstellen des Werkzeugs und im Betrieb des Werkzeugs verhindert werden, dass Scherkräfte auf die Befestigungselemente übertragen werden. Weiterhin kann bei der Montage der Segmente am Träger sichergestellt werden, dass die Segmente ohne Aufwand in eine Position gebracht werden können, in der die Befestigungsschrauben in die ihnen zugeordneten Gewindebohrungen eingreifen können.
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Vorzugsweise ist der Mitnehmer am Träger angebracht und greift in eine Ausnehmung am Segment ein. Der Mitnehmer kann somit mit geringem Aufwand ausgetauscht werden, wenn er verschlissen sein sollte.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Träger mit einem Anlagebund versehen, gegen den die Befestigungselemente das entsprechende Segment ziehen. Der Anlagebund dient zur Anlage des Segments in axialer Richtung, sodass sichergestellt ist, dass die Segmente in axialer Richtung die vorgesehene Position aufweist. Der Anlagebund steht hierzu an einem axialen Ende des Trägers radial nach außen über eine Umfangsfläche des Trägers hinaus, auf die die Segmente aufgesetzt werden.
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Der Anlagebund kann insbesondere einstückig mit dem Träger ausgebildet sein, wodurch axiale Toleranzen vermieden werden, welche bei einem zweiteiligen Aufbau vorhanden wären.
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Vorzugsweise ist in der Tasche eine Verliersicherung für das Befestigungselement angebracht, über die das Befestigungselement gesichert werden kann, sodass die Befestigungselemente während der Handhabung der Segmente nicht verloren gehen können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind mehrere Positionierelemente vorgesehen, welche eine eindeutige Positionierung jedes Segments am Träger gewährleisten. Die Positionierelemente sind dazu in relativer Position zu einem vordefinierten Teil des Trägers derart positioniert, dass nur das entsprechende, für den entsprechenden Abschnitt des Trägers vorgesehene Segment dort montiert werden kann. Dies gewährleistet, dass die Segmente bei der Montage nicht versehentlich vertauscht werden, wodurch bei der Verwendung des Werkzeugs die programmierte Position eines bestimmten Schneideinsatzes nicht mit dessen tatsächlicher Position übereinstimmen würde.
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Insbesondere ist das Positionierelement als Stift ausgeführt, der sich ausgehend von einer Anlagefläche am Träger nach außen erstreckt und in eine Bohrung im entsprechenden Segment ragt. Der Stift stellt dabei ein besonders einfaches Positionierelement dar, das beispielsweise in eine Gewindebohrung im Träger eingeschraubt und bei Verschleiß durch einen neuen Stift ersetzt werden kann.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass jedes Segment an seinem in Umfangsrichtung betrachtet vorderen und hinteren Ende radial innenliegend mit einer Fase versehen ist. Beim Austausch eines Segments wird üblicherweise die Aufnahme auf dem Träger mit einem Tuch gereinigt, damit Schmutz und Staub nicht den korrekten Sitz des Segments auf dem Träger beeinträchtigen. Wenn nur eines der Segmente ausgetauscht wird, müssen Schmutz und Staub zwischen den verbleibenden Segmenten auf dem Träger weggewischt werden. Dies ist allerdings kaum bis exakt in die Ecke zwischen Träger und verbleibendem Segment möglich. Die Fase am Segment führt dazu, dass im Bereich jedes Endes der Segmente ein Freiraum oberhalb der Aufnahme am Träger verbleibt, in dem eventueller restlicher Schmutz und Staub kein Problem für die Positionierung des Segments auf dem Träger darstellen.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken,
- - 2 den Träger aus der 1 ohne Segmente,
- - 3 ein Segment,
- - 4 das Segment aus 3 aus einer anderen Perspektive,
- - 5 das Werkzeug aus 1 mit nur einem Segment und ohne Schneideinsätze,
- - 6 eine Schnittdarstellung durch das Werkzeug im Bereich eines Befestigungselements, und
- - 7 eine Schnittdarstellung im Bereich des Mitnehmers.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Werkzeug 10 zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken gezeigt. Das Werkzeug 10 enthält einen Träger 12, der in mehrere Abschnitte 12a, 12b, 12c unterteilbar ist. Jedem der Abschnitte 12a bis 12c ist eineindeutig ein bestimmtes von mehreren Segmenten 14 zugeordnet, die an dem Träger 14 im entsprechenden Abschnitt angebracht ist.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden drei Segmente verwendet, die gleich lang sind. Es versteht sich, dass auch eine abweichende Anzahl von Segmenten verwendet werden kann, beispielsweise nur zwei Segmente oder eine (sehr viel) größere Anzahl von Segmenten. Es ist auch nicht nötig, dass die Segmente alle dieselbe Länge haben.
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Jedes der Segmente 14 ist mit mehreren Schneideinsätzen 16 versehen, die zur Bearbeitung eines hier nicht dargestellten Werkstücks benutzt werden. Die Schneideinsätze 16 sind an den Segmenten 14 mittels Kassetten befestigt, die wiederum durch Spannmittel 18 am entsprechenden Segment befestigt sind.
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Der Träger 12 mit den Segmenten 14 kann an einer hier nicht dargestellten Werkzeugmaschine direkt oder indirekt angebracht sein.
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Der Träger 12 (siehe insbesondere 2) weist eine Anlagefläche 20 auf, auf die die Segmente 14 aufgesetzt und an der sie befestigt werden können. Zur Befestigung der Segmente 14 sind auf der Anlagefläche 20 umfangsmäßig verteilt mehrere Gewindebohrungen 22 vorgesehen, in die hier nicht dargestellte Befestigungselemente der Segmente 14 eingreifen können. Jeder der Abschnitte 12a-12c des Trägers 12 weist zwei Gewindebohrungen 22 auf. Es können auch mehr als zwei Gewindebohrungen 22 je Segment verwendet werden.
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Wie insbesondere in 6 zu sehen ist, sind die Gewindebohrungen 22 schräg im Träger 12 ausgerichtet. Die Mittelachse jeder Gewindebohrung erstreckt sich unter einem Winkel α relativ zu einer Ebene, die senkrechst zur Drehachse R des Trägers und dem Werkzeugs ist. Der Winkel α liegt im Bereich zwischen 5° und 25° und kann insbesondere in der Größenordnung von 8° liegen.
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Ferner sind an dem Träger 12 mehrere Positionierelemente 24 vorgesehen, die eine exakte, eindeutige Zuordnung der Segmente 14 zu den jeweiligen Abschnitten 12a-12c sicherstellen. Hierzu sind die Positionierelemente 24 in einer für jeden der Abschnitte 12a bis 12c charakteristischen Position relativ zu einem Mitnehmer 26 angeordnet, der für jeden der Abschnitt 12a bis 12c vorgesehen ist.
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Die Positionierelemente 24 sind hier als Schraubstifte ausgeführt, die sich radial nach außen von der Anlagefläche 20 des Trägers 12 erstrecken. Die Stifte können in Gewindebohrungen im Träger eingeschraubt sein.
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Die Mitnehmer 26 sind an der Anlagefläche 20 des Trägers 12 vorgesehen. Jeder der drei Abschnitte 12a-12c weist einen Mitnehmer 26 auf, wobei die Mitnehmer 26 in Umfangsrichtung gesehen mittig am jeweiligen Abschnitt 12a-12c angeordnet sind.
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Die Mitnehmer 26 sind am Träger 12 in einer nutartigen Vertiefung angeordnet, wobei die Mitnehmer radial über die Anlagefläche 20 hervorstehen. Da die Mitnehmer 26 am Träger 12 mit Schrauben 27 befestigt sind (siehe 7), können sie mit geringem Aufwand ausgewechselt werden.
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Ferner geht aus der 2 hervor, dass der Träger 12 einen Anlagebund 28 aufweist, welcher an einem axialen Rand des Trägers 12 angeordnet ist und umfangsmäßig übersteht, wobei der Anlagebund 28 einen Anschlag für die Segmente 14 ausbilden kann. Der Anlagebund 28 ist einstückig mit dem Träger 12 ausgeführt, wie insbesondere in 6 gezeigt ist.
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In 3 ist eines der Segmente 14 gezeigt, die am Träger 12 angebracht werden könne. Zur besseren Übersichtlichkeit sind keine Schneideinsätze 16 dargestellt. Das Segment 14 ist mit dem Mitnehmer 26 des Trägers 12 dargestellt, wobei der Mitnehmer 26 eigentlich am Träger 12 angeordnet ist.
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Aus 3 wird jedoch deutlich, dass der Mitnehmer 26 des Trägers 12 mit einer Ausnehmung 29 am Segment 14 zusammenwirken kann, welche in Umfangsrichtung mittig an diesem ausgebildet ist.
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Ferner weist das Segment 14 mehrere Taschen 30 auf, wobei jeweils ein Schneideinsatz 16 bzw. eine Kassette für einen Schneideinsatz 16 einer Tasche 30 zugeordnet ist. Die Taschen 30 weisen Öffnungen auf, durch die die Spannmittel 18 für die Schneideinsätze 16 bzw. deren Kassetten hindurchgeführt werden, um die Schneideinsätze 16 am Segment 14 zu befestigen (siehe 1).
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Jedes der Segmente 14 ist mit zwei Befestigungselementen 32 versehen, die in jeweils einer der Taschen 30 angeordnet sind. Die Befestigungselemente 32 sind hier als Schrauben ausgeführt.
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In den Taschen 30, die mit den Befestigungselementen 32 versehen sind, ist jeweils eine Verliersicherungen 34 angeordnet. Die Verliersicherung 34 ist in 3 als Schraube 38 ausgebildet, die in der entsprechenden Tasche 30 vorgesehen ist. Alternativ kann ein Block 36 verwendet werden (siehe 6), der in der entsprechenden Tasche angebracht ist. Die Verliersicherungen 34 sorgen dafür, dass die Befestigungselemente 32 bei der Handhabung der Segmente nicht verloren gehen können.
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Jedes der Segmente 14 weist zudem in Umfangsrichtung gesehen an seinen beiden Enden jeweils eine Fase 40 auf, dessen Funktion später erläutert wird. Außerdem ist an jedem der Enden eine bogenförmige Einziehung vorgesehen, an der das entsprechende Segment gegriffen werden kann.
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Das Segment 14 ist insgesamt als ein bogenförmiges Element ausgebildet, das sich über einen Winkelbereich von ungefähr 120° erstreckt.
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4 zeigt das Segment 14 von 3 aus einer anderen Perspektive von unten, wobei die Befestigungselemente 32 sowie die Ausnehmung 29 samt aufgenommenen Mitnehmer 26 gut zu erkennen sind.
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Ferner weist jedes Segment 14 an seiner Unterseite eine Bohrung 42 auf, die mit einem der Positionierelemente 24 am Träger 12 zusammenwirken kann, wenn das Segment 14 auf den Träger 12 gesetzt wird, was im Folgenden beschrieben wird. Der Abstand der Bohrung 42 von der entsprechenden Ausnehmung 29 ist in jedem Segment 14 eindeutig auf den Abschnitt 12a, 12b oder 12c abgestimmt, in dem das entsprechende Segment 14 angebracht werden soll. In 4 sind die Positionen der Bohrung 42 für die beiden weiteren Segmente mit einem „X“ markiert.
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Aus der relativen Lage der Bohrung 42 zur Ausnehmung 29, hier über den Abstand d, in Kombination mit den Positionierelementen 24 ist sichergestellt, dass das Segment 14 nur am jeweils vorgesehenen Abschnitt 12a-12c des Trägers 12 angebracht werden kann. Würde versucht, ein Segment 14 an einem „falschen“ Abschnitt 12a-12c des Trägers 12 anzubringen, so kann das Segment 14 nicht in Kontakt mit der Anlagefläche 20 gebracht werden, da für das radial nach außen abstehende Positionierelement 24 keine entsprechende Bohrung 42 im „falschen“ Segment 14 vorhanden ist. Der Bediener des Werkzeugs 10 stellt daher schnell fest, dass das Segment 14 falsch zugeordnet ist, da er es nicht am Träger 12 befestigen kann.
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Das in den 3 und 4 gezeigte Segment 14 entspricht dem Segment 14c aus 1, welches am Abschnitt 12c des Trägers 12 angebracht wird. Die relative Positionierung des Positionierelements 24 zum Mitnehmer 26 des Abschnitts 12c geht aus 2 hervor. Sie entspricht der relativen Positionierung der Bohrung 42 zur Ausnehmung 29 und somit dem Abstand d.
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In 5 ist der Träger 12 mit dem daran angebrachten Segment 14 von 3 gezeigt. Nach dem Befestigen des ersten Segments 14 können die weiteren Segmente 14 am Träger 12 befestigt werden, um zum Werkzeug 10 aus 1 zu gelangen.
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Um die Segmente 14 zu montieren, werden sie auf die Anlagefläche 20 im entsprechenden Abschnitt 12a-12c aufgesetzt, wobei dies nur möglich ist, wenn sich das Positionierelement 24 des entsprechenden Abschnitts 12a bis 12c in die Bohrung 42 des aufgesetzten Segments 14 erstrecken kann. Das korrekte Positionieren des Segments beim Aufsetzen auf den Träger wird unterstützt durch den Mitnehmer 26 des Trägers 12, der in die Ausnehmung 29 des Segments 14 eingreift. Die Ausnehmung 29 und der Mitnehmer 26 sind gut zu sehen, so dass das Segment problemlos in die vorgesehene Position gebracht werden kann, in der die Befestigungselemente 32 den Gewindebohrungen 22 am Träger 12 gegenüberliegen.
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Zur Befestigung der Segmente 14 werden dann die beiden Befestigungselemente 32 in die Gewindebohrungen 22 am Träger 12 eingedreht.
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Durch diese Schrägstellung der Befestigungselemente 32 (Winkel a) ist sichergestellt, dass die Segmente 14 beim Befestigen am Träger 12 bzw. beim Anziehen der Befestigungselemente 32 nicht nur umfangsmäßig gegen die Anlagefläche 20 gespannt werden, sondern auch in axialer Richtung gegen den Anlagebund 28, welcher als axialer Anschlag für die Segmente 14 fungiert.
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Nachdem die Segmente 14 am Träger 12 befestigt sind, kann das Werkzeug 10 zur Bearbeitung eines Werkstücks verwendet werden.
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Sollte ein Austausch eines Segments 14 nötig sein, so kann dieses in einfacher Weise gewechselt werden, indem die Befestigungselemente 32 gelöst werden und das entsprechende Segment 14 vom Träger 12 genommen wird.
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Aufgrund der Verliersicherung 34 ist gewährleistet, dass die Befestigungselemente 32 beim Hantieren nicht verloren gehen können.
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Nach dem Entfernen des Segments 14 kann über den Teilbereich der Anlagefläche 20 beispielsweise mit einem Tuch gewischt werden, wodurch die Anlagefläche 20 gesäubert wird. Mögliche Staubpartikel oder Spanreste könnten dabei unabsichtlich in den Übergangsbereich zum benachbarten Segment 14 geschoben werden bzw. können dort nicht entfernt werden.
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Aufgrund der an den umfangsmäßigen Enden der Segmente 14 ausgebildeten Fasen 40 stellt dies jedoch kein Problem dar, da die Segmente 14 in diesen Bereichen nicht mit der Anlagefläche 20 in Kontakt kommen. Somit ist über die Fasen 40 sichergestellt, dass das neu eingesetzte Segment 14 ebenfalls exakt auf dem Träger 12 positioniert werden kann.
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Es ist somit ein Werkzeug 10 geschaffen, dessen Segmente 14 aufgrund der schräg zur Ebene E angeordneten Befestigungselemente 32 ihre exakte, vordefinierte Position erreichen. Das Wechseln der Segmente 14 ist darüber hinaus aufgrund der eindeutigen Zuordnung mittels der Positionierelemente 24 sichergestellt. Aufgrund der Fase 40 ist zudem eine exakte Positionierung der Segmente 14 auf dem Träger 12 beim Wechseln der Segmente 14 gewährleistet.
