-
Hintergrund der Erfindung
-
Bei modularen Trägerwerkzeugen, beispielsweise bei Bohr- oder Fräswerkzeugen, werden häufig reversibel austauschbare Schneideinsätze, insbesondere Schneidplatten an einem Werkzeugträger befestigt. Für die Einstellung der exakten, insbesondere radialen Position einer Schneide gibt es unterschiedliche Einstellmechanismen. Teilweise werden die Schneideinsätze an einer Werkzeugkassette befestigt, die dann selbst gegenüber dem Werkzeugträger verstellbar ist.
-
Üblicherweise erlauben dabei die Einstellmechanismen eine Feineinstellung einer Schneidenposition des Schneidkörpers mit hoher Genauigkeit, jedoch üblicherweise mit lediglich einem sehr geringen Verstellweg von typischerweise maximal bis zu 0,1 mm. Mit derartigen Feineinstellmechanismen lassen sich daher die Schneiden exakt auf einen vorgegebenen Bohr-Nenndurchmesser einstellen, für den der Werkzeugträger in Kombination mit dem jeweiligen Schneideinsatz ausgebildet ist.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugkassette sowie ein Werkzeug zur Aufnahme einer derartigen Werkzeugkassette anzugeben, die sich auch für eine Grob- oder Schruppbearbeitung eignen.
-
Lösung der Aufgabe
-
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Werkzeugkassette mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen enthalten. Die Werkzeugkassette dient allgemein zum Einsetzen in einem Kassettensitz eines Werkzeugträgers, insbesondere eines Schruppwerkzeuges. Sie weist einen Grundkörper auf, in den ein Plattensitz zur Aufnahme eines austauschbaren Schneideinsatzes, beispielsweise eine Wendeschneidplatte, eingearbeitet ist. Der Grundkörper weist eine sich entlang einer Verstellrichtung erstreckende Führung auf, in der in der montierten Endstellung ein Verstellelement zur Verstellung der Position des Grundkörpers im Kassettensitz einliegt. Die Verstellrichtung ist hierbei insbesondere eine Radialrichtung senkrecht zu einer Mittenlängsachse des Werkzeugträgers. Dabei ist ein großer Verstellweg von zumindest 0,5 mm, vorzugsweise von zumindest 1,5 mm und bis zu 2,5 mm oder darüber hinaus ermöglicht. Um diesen großen Verstellweg für eine Grobverstellung insbesondere für ein Schruppwerkzeug zu ermöglichen, weist der Grundkörper eine erste, obere Passfläche sowie zumindest eine zweite seitliche Passfläche auf, wobei die erste Passfläche sich quer zur Verstellrichtung und die zweite Passfläche sich in Verstellrichtung erstreckt. Vorzugsweise liegen die Passflächen dabei jeweils paarweise an gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers vor. Sie dienen jeweils zur passgenauen Anlage des Grundkörpers an einer korrespondierenden ersten und zweiten Anlagefläche des Kassettensitzes, derart, dass der Grundkörper bis auf seine Beweglichkeit in Verstellrichtung passgenau in der Kassettenaufnahme verschieblich einliegt. Diese passgenaue Führung ist dabei zumindest über den genannten Verstellweg von zumindest 0,5 mm, vorzugsweise 1,5 mm und insbesondere 2,5 mm oder darüber hinaus gewährleistet.
-
Insgesamt dient daher diese Werkzeugkassette für den Einsatz in einem als Schruppwerkzeug ausgebildeten Werkzeugträger, also für die Grobbearbeitung, insbesondere für die Erzeugung von Bohrlöchern oder für Aufbohr-Vorgänge. Die Verwendung der Werkzeugkassette ist jedoch nicht auf Bohrwerkzeuge begrenzt. Durch den sehr großen Verstellbereich beispielsweise von bis zu 2,5 mm lässt sich daher bei derartigen Werkzeugen insgesamt der Nenndurchmesser um bis zu 5 mm varrieren bei einer gegenüberliegenden Anordnung zweier solcher Werkzeugkassetten. Dadurch lässt sich das Einsatzgebiet eines derartigen Werkzeugs über mehrere Nenndurchmesser erweitern. Das Werkzeug ist dabei insgesamt für die Erzeugung von Bohrdurchmessern größer typischerweise 30 mm, insbesondere größer 50 mm bis hin zu Bohrdurchmessern von etwa 100 mm ausgebildet.
-
Das Verstellelement ist dabei zweckdienlicherweise als ein Bolzen mit Gewinde ausgebildet. Letzteres ist dabei als herkömmliches metrisches Gewinde oder auch als Feingewinde ausgebildet. Die Verstellung erfolgt daher in einfacher Art und Weise durch ein Verdrehen des Bolzens.
-
Das Verstellelement liegt dabei im Grundkörper in einer Führung ein, die zweckdienlicherweise als eine seitlich offene, insbesondere halbschalenartige Rinne ausgebildet ist, in die das Verstellelement einlegbar ist. Das Verstellelement wird daher nicht durch den Grundkörper hindurch gesteckt, sondern seitlich eingelegt. Zweckdienlicherweise ist korrespondierend zur Führung am Grundkörper auch eine Führungsrinne am Kassettensitz ausgebildet.
-
Die seitlich offene Ausgestaltung ermöglicht in zweckdienlicher Weiterbildung die Anordnung eines in zwei Richtungen wirkenden Anschlags, an dem sich das Verstellelement mit einem entsprechenden Gegenanschlag abstützt. Der Anschlag ist dabei zweckdienlicherweise als (Teil-)Ringsteg innerhalb der halbschalenartigen Rinne und der Gegenanschlag durch eine Ringnut am Bolzen ausgebildet. Hierdurch ist eine besonders einfache und zugleich robuste Ausgestaltung des Verstellmechanismus reicht.
-
Der Plattensitz ist vorzugsweise in Verstellrichtung randseitig von einem Anlagesteg begrenzt, an dem sich unter Ausbildung einer Stufe ein Führungszapfen anschließt. Dabei ist am Anlegesteg die erste Passfläche und beidseitig am Führungszapfen jeweils die zweite Passfläche ausgebildet. Der komplementär zur Werkzeugkassette ausgebildete Kassettensitz weist daher entsprechend auch eine stufenartig ausgebildete Tasche auf, in die die Werkzeugkassette mit den Passflächen eingeführt wird. Durch die Ausbildung der Stufe wird die Höhe der erforderlichen Aussparung im Werkzeugträger im Bereich der zweiten Passflächen reduziert, so dass eine hohe Wandstärke im Werkzeugträger im Bereich des Führungszapfens verbleibt. Dies wirkt sich positiv auf die Stabilität des Werkzeugträgers aus, insbesondere wenn weitere Plattensitze am Werkzeugträger ausgebildet sind, und die bei der spanenden Bearbeitung auftretenden Schnittkräfte dieser Schneidkörper vom Werkzeugträger aufgenommen werden müssen.
-
Die Breite des Anlagestegs in Verstellrichtung ist dabei vergleichsweise dünn und liegt insbesondere etwas oberhalb des maximalen Verstellweges, beispielsweise im Bereich des 1,5- bis 3-fachen des Verstellweges. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass die als erste Passfläche ausgebildete obere Fläche des Anlagestegs über den gesamten Verstellweg auch an der zugeordneten ersten Anschlagfläche des Kassettensitzes anliegt. Ergänzend wird hierdurch der weitere Vorteil erzielt, dass über den gesamten Verstellbereich die Tasche des Kassettensitzes diesen Anlagesteg zumindest bereichsweise überdeckt, so dass kein Schlitz ausgebildet ist, in den Schmutzpartikel eintreten können.
-
Zum Verspannen der Werkzeugkassette im Kassettensitz ist neben dem Grundkörper zusätzlich ein Klemmkörper vorgesehen. Die Verstellung des Grundkörpers erfolgt daher entkoppelt und unabhängig von der Klemmung des Grundkörpers. Der Klemmkörper ist dabei insbesondere nach Art einer Klemmpratze ausgebildet.
-
Zweckdienlicherweise weist der Klemmkörper einen seitlich abstehenden Klemmsteg auf, welcher in eine seitliche Aussparung im Grundkörper eingreift. Der Klemmsteg und der Klemmkörper sind derart ausgebildet, dass im montierten Zustand der Klemmkörper den Grundkörper quer zur Verstellrichtung in Richtung zu einer Bodenseite des Grundkörpers gegen eine bodenseitige Grundfläche des Kassettensitzes verspannt. Hierzu ist der Klemmsteg vorzugsweise nach unten in Richtung zur Bodenseite geneigt oder auch abgekröpft ausgebildet, so dass ein Kippen der Werkzeugkassette beim Verspannen des Klemmkörpers möglichst vermieden ist.
-
Um eine einfache Montage zu ermöglichen, ist die Aussparung dabei als eine endseitig offene Nut ausgebildet, die sich in Verstellrichtung erstreckt. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Klemmkörper in eine taschenartige Klemmkörperaufnahme im Kassettensitz einzusetzen und anschließend den Grundkörper in Verstellrichtung in die Tasche des Kassettensitzes einzuschieben.
-
Die Ausgestaltung des Kassettensitzes am Werkzeugträger ist komplementär zu der Ausgestaltung der Werkzeugkassette und ergibt sich insbesondere aus den dem Werkzeug zugeordneten Unteransprüchen. Der Werkzeugträger weist daher zu den Passflächen zugeordnete Anlageflächen auf, welche insbesondere durch Randseiten einer vorzugsweise stufenartig ausgebildeten Tasche ausgebildet sind. Die Werkzeugkassette liegt in dem Kassettensitz mit seinen Passflächen an den zugeordneten Anlageflächen passgenau ein. Unter passgenau einliegen wird hierbei eine spielfreie Positionierung senkrecht zur Verstellrichtung verstanden. Es sind lediglich erforderliche Einführtoleranzen vorgesehen, um ein Einführen der Werkzeugkassette in den Kassettensitz und ein Verschieben desselben darin zu ermöglichen. Der Kassettensitz weist im Vergleich zu der Werkzeugkassette im Bereich der Anlageflächen vorzugsweise allenfalls ein geringes Übermaß im Bereich von beispielsweise maximal bis zu 0,05 mm auf.
-
In zweckdienlicher Ausgestaltung ist am Werkzeugträger ein weiterer Plattensitz für einen weiteren Schneidkörper am Boden des Kassettensitzes ausgebildet und die erste Anlagefläche ist unterhalb dieses weiteren Plattensitzes angeordnet. Unter unterhalb wird hierbei eine Positionierung der Anlagefläche derart verstanden, dass im Betrieb bei der spanenden Bearbeitung auftretende Schnittkräfte über die Anlagefläche und damit über die Werkzeugkassette zuverlässig aufgenommen werden. Dadurch ist eine verbesserte Abstützung des weiteren Schneidkörpers erzielt.
-
In zweckdienlichen Weiterbildungen ist korrespondierend zur Führung am Grundkörper am Boden des Kassettensitzes eine Führungsrinne für das Verstellelement ausgebildet, so dass in Kombination mit der rinnenartigen Führung am Grundkörper insgesamt ein in etwa kreisrunder Führungskanal für das Verstellelement ausgebildet ist. In einer stirnseitigen Seitenwand des Kassettensitzes ist fluchtend zur Führung eine Gewindebohrung eingearbeitet, in die der Bolzen mit seinem Gewindebereich einschraubbar ist.
-
Weiterhin weist der Kassettensitz benachbart zu dem Teilbereich für den Grundkörper eine insbesondere taschenförmige Aufnahme auf, in die der Klemmkörper einsetzbar ist. Am Boden weist die Aufnahme eine Gewindebohrung auf, um den Klemmkörper mit Hilfe einer Spannschraube gegen den Grundkörper verspannen zu können.
-
Zur Verstellung der Position der Werkzeugkassette innerhalb des Kassettensitzes wird zunächst der Klemmkörper etwas gelöst, so dass die Werkzeugkassette in Verschieberichtung verschiebbar ist. Anschließend kann die Verstellung mittels des Verstellelements erfolgen, bevor dann in der gewünschten Position wieder die Klemmung über den Klemmkörper erfolgt. Das Verstellelement selbst dient daher in erster Linie nur zur Ausübung der Verstellbewegung. Die Sicherung in der gewünschten Position erfolgt hauptsächlich durch die klemmende Befestigung über den Klemmkörper.
-
Beschreibung der Figuren
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 ein als Bohrwerkzeug ausgebildetes Werkzeug mit einem Werkzeugträger, in den stirnseitig mehrere Schneideinsätze teilweise mit Hilfe von Werkzeugkassetten eingesetzt sind,
-
2A eine ausschnittsweise Seitenansicht im Stirnbereich des Werkzeugs gemäß 1,
-
2B eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie C-C in 2A,
-
2C eine Seitenansicht ähnlich 2A nach einer 90°-Drehung des Werkzeugs um eine Mittenlängsachse,
-
2D eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Schnittdarstellung gemäß 2B im Bereich der Werkzeugkassette,
-
3A–3F die Werkzeugkassette mit darin befestigtem Schneideinsatz in verschiedenen Ansichten, wobei die 3B eine Seitenansicht zeigt, die 3A und 3C ausgehend von 3B jeweils eine Ansicht um eine 90°-Drehung nach links bzw. nach rechts um eine Vertikalachse, die 3E und 3F Ansichten nach einer 90°-Drehung nach oben bzw. nach unten um eine Horizontalachse ausgehend von der Ansicht nach 3B und die 3D eine Seitenansicht auf die gegenüberliegende Seite im Vergleich zu der Ansicht nach 3B, also nach einer 180°-Drehung um eine Vertikalachse
-
4A–4E verschiedene Ansichten des Klemmkörpers, wobei die 4A eine Seitenansicht, die 4B eine hierzu um eine Vertikalachse um 90° nach rechts gedrehte Ansicht, die 4C eine zu 4B um 90° um eine Horizontalachse nach oben gedrehte, die 4D eine zu 4B um eine Horizontalachse um 90° nach unten gedrehte Ansicht und die 4E eine Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A gemäß 4A zeigt, sowie
-
5 eine Seitenansicht des bolzenförmigen Verstellelements.
-
In den Figuren sind gleichwirkende Teile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Das in der 1 dargestellte Werkzeug ist als Bohrwerkzeug ausgebildet und weist einen Werkzeugträger 2 auf, der sich entlang einer Mittenlängsachse 4, die zugleich eine Rotationsachse bildet, erstreckt. Am rückseitigen Ende weist der Werkzeugträger einen Spannschaft 6 zum Einspannen in einer Werkzeugmaschine auf. Der Werkzeugträger 2 weist in einem sich an den Spannschaft 6 anschließenden Schaftbereich Spannuten 8 auf. Stirnseitig sind am Werkzeugträger 2 mehrere Schneideinsätze befestigt, nämlich radial äußere Schneideinsätze 10A, die jeweils in einer Werkzeugkassette 12 in einem Plattensitz 13 befestigt sind sowie innere Schneideinsätze 10B, welche unmittelbar in einem jeweils weiteren Plattensitz 14 im Werkzeugträger 2 befestigt sind. Die Schneideinsätze 10A, 10B sind dabei jeweils als Wendeschneidplatten ausgebildet. Die Schneidkreise der äußeren Schneideinsätze 10A überschneiden sich im Wesentlichen, wohingegen die Schneidkreise der inneren Schneideinsätze 10B sich im Wesentlichen aneinander anschließen, so dass sich für alle Schneideinsätze 10A, 10B vergleichbare Schneidbelastungen im Betrieb ergeben.
-
Die Werkzeugkassette 12 dient zur Aufnahme des jeweils radial äußeren Schneideinsatzes 10A und ist entsprechend an einer radial äußeren Position am Werkzeugträger 2 befestigt. Die Werkzeugkassette 12 umfasst dabei einen seitlichen Klemmkörper 16 zur klemmenden Befestigung, welcher in einer taschenartigen Aufnahme 17 (vgl. 2C) im Werkzeugträger 2 einliegt. Die Werkzeugkassette 12 lässt sich in Verstellrichtung 18 senkrecht zur Mittenlängsachse, also in Radialrichtung mit Hilfe eines Verstellelements 20 verstellen, welches sich in Verstellrichtung 18 erstreckt. Die Schneideinsätze 10A, 10B sind jeweils mit Hilfe von Befestigungsschrauben 22 in ihren jeweiligen Plattensitzen 13, 14 befestigt.
-
Wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung der 2D zu entnehmen ist, weist die Werkzeugkassette 12 einen Grundkörper 24 auf, der in einem Kassettensitz 26 des Werkzeugträgers 2 einliegt. Der Kassettensitz 26 weist hierbei eine stufenartig ausgebildete Tasche 28 auf. Im vorderen Bereich der Tasche 28 bildet diese an ihrer Oberseite eine erste Anlagefläche 30A für eine korrespondierende erste Passfläche 32A am Grundkörper 24 (zur ersten Passfläche 32A vgl. insbesondere 3B und 3F). Im hinteren Taschenbereich 28, d.h. in Verstellrichtung 18 nach der Stufe, sind die seitlichen Begrenzungswände der Tasche 28 als gegenüberliegende zweite Anlageflächen 30B ausgebildet. In 2D ist lediglich die hintere Begrenzungswand zu erkennen. Die Anlageflächen 30B dienen zur Anlage von gegenüberliegenden zweiten Passflächen 32B des Grundkörpers 24 (zu den zweiten Passflächen 32B vgl. insbesondere die 3B und 3C).
-
Das Verstellelement 20 ist, wie insbesondere auch im Zusammenhang mit der 5 zu entnehmen ist, als ein Bolzen mit einem Gewinde 34 ausgebildet. Mit dem Gewinde 34 erstreckt sich das Verstellelement 20 in eine Gewindebohrung 36 (2D), die sich an die Tasche 28 anschließt. Das Verstellelement 20 ist vollständig vom Grundkörper 24 aufgenommen.
-
Die Ausgestaltung des Grundkörpers 24 ist am besten aus den 3A–3F zu entnehmen. Der Grundkörper 24 ist insgesamt in etwa quaderförmig ausgebildet und weist an seiner vorderen Seite den geneigten Plattensitz 13 auf, welcher in Verstellrichtung 18 durch einen Anlagesteg 38 und durch einen weiteren seitlichen, breiteren Randsteg begrenzt ist. Der Plattensitz 13 weist daher insgesamt etwa eine L-förmige Anlagefläche auf. Zwei Schneiden des im Ausführungsbeispiel quadratischen Schneideinsatzes 10A sind daher frei. Die Oberseite des Anlagestegs 38 bildet dabei die erste Passfläche 32A aus.
-
In Verstellrichtung 18 schließt sich unter Ausbildung einer Stufe an den Anlegesteg 38 ein Führungszapfen 40 an, dessen beiden gegenüberliegenden Seitenflächen die zweiten Passflächen 32B bilden.
-
Wie insbesondere auch aus der Seitenansicht der 2D zu entnehmen ist, weist die obere Seite des Führungszapfens 40 einen Freigang zu der zugeordneten Wandung der Tasche 28 auf.
-
Der Grundkörper 24 weist gegenüberliegend zum Plattensitz 13 eine Bodenseite 42 auf, in die eine rinnenartige Führung 44 eingearbeitet ist. Innerhalb der Führung 44 ist als Anschlag ein Teilringsteg 46 ausgebildet, an den sich in beide Richtungen das Verstellelement 20 mit jeweils einem Gegenanschlag 48 für die Ausübung der Verstellbewegung und die Übertragung der Verstellkraft abstützt. Die gegenüberliegenden Gegenanschläge 48 sind dabei durch eine Ringnut 50 geschaffen und sind durch die seitlichen umlaufenden Ringflächen der Ringnut 50 gebildet (vgl. 5).
-
Aus der Ansicht auf die Bodenseite 42 gemäß 3E ist der neben der Führung 44 im Bereich des Plattensitzes 13 auch noch eine Gewindebohrung 36 zu erkennen, die in diesem Fall als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und zur Befestigung des Schneideinsatzes 10A mit Hilfe der Befestigungsschraube 22 vorgesehen ist.
-
Aus der Seitenansicht der 3D ist schließlich noch eine Aussparung 52 zu erkennen. Diese ist in Verstellrichtung 18, also in Richtung zur Tasche 28 – anders als in 3D dargestellt – zweckdienlicherweise als offene Nut ohne rückseitige Begrenzungswand ausgebildet.
-
Diese Aussparung 52 dient zur Aufnahme eines Klemmstegs 54 des Klemmkörpers 16, wie er in den 4A–4E dargestellt ist. Der Klemmsteg 54 ist hierbei an einer Randseite des Klemmkörpers 16 als nach unten abgekröpftes Element ausgeformt. Ergänzend befinden sich an einer Unterseite zwei Abstützbereiche 58, mit der der Klemmkörper 16 auf einem Boden der taschenartigen Aufnahme 17 aufliegt. Die Abstützbereiche 58 sind voneinander beabstandet, wobei der hintere zum Klemmsteg 54 orientierte Abstützbereich 58 um einen Abstand a zurückversetzt ist, so dass insgesamt auch in Verbindung mit dem schräg gestellten Klemmsteg 54 eine gute Klemmwirkung erzielt wird.
-
Die hier beschriebene Werkzeugkassette 12 mit dem Grundkörper 24 und dem hierzu korrespondierend ausgebildeten Kassettensitz 26 zeichnet sich allgemein durch die passgenaue Anlage des Grundkörpers 24 in der vorzugsweise allseitig geschlossenen Tasche 28 aus, wobei hierzu die Passflächen 32A, 32B mit den zugeordneten Anlageflächen 30A, 30B korrespondieren und sich über den gesamten Verstellweg der Werkzeugkassette 12 in Verstellrichtung 18 erstrecken. Der gesamte Verstellweg liegt dabei vorzugsweise im Bereich von bis zu 2,5 mm. Hierdurch ist insgesamt ein sehr großer Kassetten-Verstellbereich erzielt, was insbesondere bei der Ausbildung als Werkzeug zur Grob- oder Schruppbearbeitung bei großen Nenndurchmessern größer 30 mm und insbesondere größer 55 mm von besonderem Vorteil ist.
