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Die Erfindung geht aus von einem rundlaufenden Werkzeug, welches an den Rotationsantrieb einer Werkzeugmaschine zur Übertragung eines Drehmomentes koppelbar und um eine Rotationsachse zur Rotation antreibbar ist und welches einen Werkzeugkopf mit mindestens einer umfangsseitig angeordneten Schneidkante aufweist.
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Zu derartigen Werkzeugen mit mindestens einer umfangsseitigen Schneidkante zählen beispielsweise Reibwerkzeuge wie Reibahlen, Fräswerkzeuge, Bohrwerkzeuge oder Senkwerkzeuge. Sie weisen einen Schaft auf, mit dem sie in einer Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine drehfest befestigt und an den Rotationsantrieb einer Werkzeugmaschine zur Übertragung eines Drehmomentes gekoppelt werden. Durch den Rotationsantrieb werden sie um eine Rotationsachse zur Rotation angetrieben. Bei der Benutzung dieser Werkzeuge nutzt sich die Schneidkante ab. Aufgrund von Verschleiß muss das Werkzeug in gewissen Abständen insgesamt ersetzt werden, oder zumindest die Schneidkante muss ausgetauscht oder nachgearbeitet werden. Aus Kostengründen wird insbesondere bei großen und bei teuren Werkzeugen bevorzugt die Schneidkante ausgetauscht oder nachgearbeitet.
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Aus der
DE 10 2016 201 671 B3 ist Rotationswerkzeug bekannt, welches mit einem sich entlang einer Rotationsachse erstreckenden Grundkörper und einem an dem Grundkörper stirnendseitig lösbar befestigten Schneidkopf ausgestattet ist. Hierzu weist der Schneidkopf eine zentrale Ausnehmung auf. Am Grundkörper ist ein Zentrierzapfen mit einer inneren Aufnahme vorgesehen. Im montierten Zustand greift der Zentrierzapfen in die zentrale Ausnehmung des Schneidkopfs ein. In die innere Aufnahme des Zentrierzapfens wird ein Spannelement eingesetzt. Mittels eines in das Spannelement einsetzbaren Hilfselements wird das Spannelement radial aufgeweitet, wodurch der Zentrierzapfen in dem Schneidkopf verspannt wird. Zusätzlich können Drehmomentmitnehmer vorgesehen sein, welche verhindern, dass der Schneidkopf um den Zentrierzapfen herum rotiert. Als Drehmomentmitnehmer dienen bevorzugt Schrauben, welche den Schneidkopf mit dem Grundkörper verbinden und welche außerhalb der Rotationsachse positioniert werden. Zentrierzapfen und Grundkörper können einstückig ausgebildet sein. Der Grundkörper bildet bevorzugt eine Planfläche aus, welche senkrecht zur Rotationsachse verläuft und den Zentrierzapfen umläuft. Auf dieser Planfläche liegt ein bevorzugt plattenförmiger Schneidkopf im montierten Zustand auf.
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Aus der
DE 10 2012 222 574 A1 ein Rundlaufwerkzeug sowie ein Verstellelement für ein Rundlaufwerkzeug bekannt. Das Rundlaufwerkzeug ist als Monoblock-Werkzeug ausgebildet, so dass der Werkzeugrundkörper mit Schaftabschnitt und Schneidabschnitt einstückig ausgebildet ist. Um bei Verschleiß des Schneidabschnitts eine hochgenaue radiale Feinjustierung auch bei kleinen Durchmessern zu ermöglichen, ist ein Konus, welcher in einer Aufnahme des Werkzeuggrundkörpers einsetzbar ist, mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen.
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Aus der
EP 0 215 144 A1 ist eine Reibahle mit Kühlmittelzufuhr durch einen Axialkanal des Reibahlenschaftes und mindestens einer im Bereich des Schneidkopfes vorgesehenen Kühlmittelaustrittsöffnung bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rundlaufendes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem das Austauschen oder die Nachbearbeitung der Schneidkante vereinfacht ist, und das nach der Reparatur der Schneidkante wieder mit derselben Präzision einsatzbar ist wie zuvor.
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Die Erfindung wird durch ein rundlaufendes Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass es zweiteilig ausgebildet ist. Es weist einen Werkzeugkopf und einen Werkzeugkopfträger auf, die lösbar und zur Übertragung eines Drehmomentes drehfest miteinander verbunden sind. Dabei ist der Werkzeugkopf umfangsseitig mit der mindestens einer Schneidkante ausgestattet. Ferner weist der Werkzeugkopf eine zentrale Öffnung auf. Der Werkzeugkopfträger umfasst einen sich in Richtung einer Längsachse erstrecken Schaft, der in eine Werkzeugaufnahme der Werkzeugmaschine einführbar ist. Der Schaft kann beispielsweise zylindrisch sein. Alternativ dazu kann der Schaft auch eine Konusform aufweisen. Der Werkzeugkopfträger weist darüber hinaus eine Spannbuchse auf, welche in die zentrale Öffnung des Werkzeugkopfes einführbar ist. Zum Verbinden des Werkzeugkopfes mit dem Werkzeugkopfträger wird eine Konusschraube in die Spannbuchse eingesetzt. Die Konusschraube weist einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde und einen Konusabschnitt auf. Die Spannbuchse ist mit einer Gewindebohrung ausgestattet. Beim Einsetzen der Konusschraube wird der Gewindeabschnitt der Konusschraube mit dem Innengewinde der Spannbuchse in Eingriff gebracht. Durch das Eindrehen der Konusschraube in die Spannbuchse dehnt die Konusschraube die Spannbuchse in Bezug auf die Längsachse radial nach außen auf. Der Außendurchmesser der Spannbuchse vergrößert sich. Dabei wird die Spannbuchse mit ihren Spannzungen gegen die die Öffnung begrenzende Innenseite des Werkzeugkopfes gedrückt. Je weiter die Konusschraube in die Gewindebohrung der Spannbuchse eingedreht wird, um so weiter dehnen sich die Spannzungen der Spannbuchse nach außen. Dadurch wird der Werkzeugkopf am Werkzeugkopfträger festgespannt. Dies führt zu einer Zentrierung des Werkzeugkopfes am Werkzeugkopfträger in Bezug auf die Längsachse und zur Befestigung des Werkzeugkopfes am Werkzeugkopfträger.
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Zum Lösen des Werkzeugkopfes von dem Werkzeugkopfträger wird die Konusschraube aus der Spannbuchse herausgedreht und von der Spannbuchse entfernt. Nach dem Entfernen der Konusschraube kehrt die Spannbuchse in ihre ungedehnte Ausgangsform zurück und gibt den Werkzeugkopf frei.
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Nach dem Lösen des Werkzeugkopfes von dem Werkzeugkopfträger kann die Schneidkante ausgetauscht und/ oder bearbeitet werden. Insbesondere kann der mit der aufbereiteten Schneidkante ausgestattete Werkzeugkopf beschichtet werden. Von Vorteil ist dabei, dass nicht das gesamte Werkzeug sondern nur der Werkzeugkopf beschichtet werden kann, was zu einer Kostenersparnis führt.
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Nach dem Aufbereiten der Schneidkante kann der Werkzeugkopf mit Hilfe der Spannbuchse und der Konusschraube wieder an dem Werkzeugkopfträger befestigt werden. Durch die Spannzange ist eine Zentrierung des Werkzeugkopfes an dem Werkzeugkopfträger garantiert, so dass ein exakter Rundlauf des Werkzeugs insbesondere auch hinsichtlich der Schneidkante erfolgt. Darüber hinaus sorgt die Spannzange für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkopfträger. Wirken große Drehmomente auf den Werkzeugkopf, so kann der Werkzeugkopf oder der Werkzeugkopfträger mit zusätzlichen Mitnehmern ausgestattet sein.
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Die Kombination aus Werkzeugkopf mit Öffnung und Werkzeugkopfträger mit Spannbuchse und Konusschraube ermöglicht damit ein wiederholtes, exaktes und spielfreies Montieren des Werkzeugkopfes an dem Werkzeugkopfträger.
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Die Spannbuchse kann auch als Spanndorn bezeichnet werden.
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Der Werkzeugkopfträger ist mit mindestens einem Kühlmittelkanal ausgestattet. Der Kühlmittelkanal verläuft im Werkzeugkopfträger. Durch einen Auslass des Kühlmittelkanals fließt Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal und damit aus dem Werkzeugkopfträger aus. Der Auslass des Kühlmittelkanals befindet sich an der dem Werkzeugkopf zugewandten Seite des Werkzeugkopfträgers. Beim Aufsetzen des Werkzeugkopfes auf den Werkzeugkopfträger wird der Werkzeugkopf so exakt positioniert, dass der Auslass des Kühlmittelkanals an der Schneidkante des Werkzeugkopfes angeordnet ist. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass beim Einsatz des Werkzeugs an dem vorgesehenen Einsatzort das Kühlmittel an der Schneidkante aus dem Kühlmittelkanal austritt und die Schneidkante kühlt. Bei der Wechselwirkung zwischen der Schneidkante und dem Material, das mit dem Werkzeug bearbeitet wird, tritt Reibung auf. Diese Reibung führt dazu, dass sich insbesondere die Schneidkante erhitzt. Durch Wärmeleitung kann sich die Hitze von der Schneidkante auf den Werkzeugkopf und den Werkzeugkopfträger übertragen. Ein zu starkes Erhitzen der Schneidkante ist unerwünscht, da dies zu einer Beschädigung der Schneidkante führen könnte. Da der Kühlmittelkanal unmittelbar an der Schneidkante seinen Auslass aufweist und das Kühlmittel direkt an der Schneidkante austritt, wird eine zu starke Erhitzung der Schneidkante vermieden. Die Kühlung erfolgt an der Schneidkante unmittelbar dort, wo durch Reibung Wärme entsteht.
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Der Kühlmittelkanal ist gegebenenfalls zusammen mit weiteren Kühlmittelkanälen in dem Werkzeugkopfträger mit einem in den Werkzeugkopfträger zentral verlaufenden Kanal verbunden. Dieser wiederum ist an eine externe Kühlmittelleitung angeschlossen, über die das Kühlmittel dem Werkzeugkopfträger zugeführt wird.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Kühlmittel um Wasser. Bei besonderen Anwendungen können dem Wasser Zusätze beigemischt sein. Alternativ dazu können bei speziellen Anwendungen als Kühlmittel andere Flüssigkeiten als Wasser eingesetzt werden.
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Die in das Werkzeug integrierte Kühlung hat gegenüber einer externen Kühlung den Vorteil, dass das Kühlmittel gezielt und exakt auf die Schneidkante aufgebracht wird und dass am Bearbeitungsort unmittelbar benachbart zu der Schneidkante des Werkzeugs keine zusätzlichen Rohre oder Schläuche für die Kühlmittelzufuhr notwendig sind.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug weist den Vorteil auf, dass der Kühlmittelkanal in den Werkzeugkopfträger integriert ist und ausschließlich in diesem verläuft. Der Werkzeugkopf ist frei von einem Kühlmittelkanal. Auf einen Anschluss des Kühlmittelkanals im Werkzeugkopfträger an einen Kühlmittelkanal im Werkzeugkopf und eine zugehörige Abdichtung kann verzichtet werden. Das Kühlmittel tritt an der dem Werkzeugkopf zugewandten Seite aus dem Werkzeugkopfträger aus. Dies erfolgt bevorzugt an dem Übergang zwischen der Umfangsseite des Werkzeugkopfträgers und der dem Werkzeugkopf zugewandten Stirnseite, an der der Werkzeugkopf auf dem Werkzeugkopfträger aufliegt. Die Schneidkante des Werkzeugkopfes erstreckt sich von der dem Werkzeugkopfträger zugewandten Stirnseite in Richtung der dem Werkzeugkopfträger abgewandten Seite des Werkzeugkopfes.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung entspricht die Anzahl der Kühlmittelkanäle in dem Werkzeugkopfträger der Anzahl der Schneidkanten. Damit ist gewährleistet, dass für jede Schneidkante ein Kühlmittelkanal vorgesehen ist und dass jede Schneidkante mit Kühlmittel versorgt wird. Dabei ist die Position des Auslasses der Kühlmittelkanäle auf die Position der Schneidkanten abgestimmt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Werkzeugkopfträger einen zentralen Kanal auf, der sich in axialer Richtung des Werkzeugkopfträgers erstreckt. Der Kühlmittelkanal zweigt von dem zentralen Kanal ab. Sind mehrere Kühlmittelkanäle vorgesehen, so zweigen diese von dem zentralen Kanal ab. Der zentrale Kanal kann in den Abschnitt münden, in den die Konusschraube eingesetzt wird. Der zentrale Kanal kann koaxial zur Längsachse des Werkzeugkopfträgers verlaufen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Auslass des in den Werkzeugkopfträger integrierten Kühlmittelkanals an dem Übergang zwischen der Umfangsseite des Werkzeugkopfträgers und der dem Werkzeugkopf zugewandten Stirnseite des Werkzeugkopfträgers. Auf dieser Stirnseite des Werkzeugkopfträgers liegt der Werkzeugkopf auf. Der Kühlmittelkanal verläuft damit zumindest in einem Abschnitt unmittelbar vor dem Auslass unter einem Winkel von mehr als 0° und weniger als 90° gegen eine radiale Richtung in dem Werkzeugkopfträger. Ein Abschnitt des Kühlmittelkanals kann auch in radialer Richtung verlaufen. Dies gilt insbesondere für einen Abschnitt des Kühlmittelkanals, mit dem dieser in einen zentralen Kanal in dem Werkzeugkopfträger mündet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkzeugkopf mit mindestens zwei Mitnehmern ausgestattet. Jeder Mitnehmer greift in eine Mitnehmeraufnahme des Werkzeugkopfträgers ein. Durch das Eingreifen der Mitnehmer des Werkzeugkopfes in die Mittnehmeraufnahmen des Werkzeugkopfträgers wird die drehfeste Verbindung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkopfträger zusätzlich abgesichert. Dabei sind die Mitnehmeraufnahmen und die Mitnehmer hinsichtlich ihrer Form, ihrer Größe und/ oder ihrer Position derart aufeinander abgestimmt, dass jeder Mitnehmer nur in genau eine Mitnehmeraufnahme passt. Dadurch ist die Zuordnung eines Mitnehmers zu der ihm zugehörigen Mitnehmeraufnahme eindeutig vorgegeben. Der Werkzeugkopf kann nur so an dem Werkzeugkopfträger angeordnet werden, dass jeder Mitnehmer nur und ausschließlich in die ihm zugeordnete Mitnehmeraufnahme eingreift. Dies wird beispielsweise durch eine unsymmetrische Anordnung der Mitnehmer und Mitnehmeraufnahmen erreicht. Hierzu ist der Winkelabstand zwischen den Mitnehmern verschieden Sind beispielsweise zwei Mitnehmer an dem Werkzeugkopf angeordnet, so ist der Winkelabstand zwischen dem ersten Mitnehmer und dem zweiten Mitnehmer verschieden von dem Winkelabstand zwischen dem zweiten und dem ersten Mitnehmer. Der Winkelabstand zwischen den beiden Mitnehmern ist in diesem Fall von 180° verschieden.
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Entspricht n der Anzahl der Mitnehmer, so ist der Winkelabstand zwischen mindestens zwei der Mitnehmer verschieden von 360°/n. Das entsprechende gilt für die Mitnehmeraufnahmen an dem Werkzeugträgerkopf. Alternativ dazu kann die eindeutige Zuordnung auch durch verschiedene Formen und/oder Durchmesser der Mitnehmer und der ihnen zugeordneten Mitnehmeraufnahmen erreicht werden. So können die Mitnehmer beispielsweise als Stifte mit unterschiedlichen Querschnitten zumindest in einem ihrer Abschnitte ausgebildet sein. Durch die eindeutige Zuordnung eines Mitnehmers zu einer Mitnehmeraufnahme wird gewährleistet, dass der Werkzeugkopf nur in genau einer vorgegebenen Ausrichtung auf den Werkzeugkopfträger aufgesetzt werden kann. Dadurch wiederum ist gewährleitet, dass der Kühlmittelkanal im Werkzeugkopfträger an der Schneidkante des Werkzeugkopfes mündet.
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Als Mitnehmer eignen sich beispielsweise Schrauben oder Stifte, die im wesentlichen parallel zur Längsachse des Werkzeugkopfträgers und abseits der Längsachse angeordnet sind und den Werkzeugkopf mit dem Werkzeugträgerkopf verbinden. Als Mitnehmer dient beispielweise auch eine in Richtung der Längsachse verlaufende, radial nach innen überstehende Rippe an der die Öffnung begrenzenden Innenseite des Werkzeugkopfes, welche in eine in Richtung der Längsachse verlaufende Nut des Werkzeugkopfträgers eingreift. Mitnehmer sorgen zusätzlich zu der Spannbuchse für eine drehfeste Verbindung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Werkzeugkopfträger.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind als Mitnehmer Schrauben oder Stifte vorgesehen. Die Mitnehmeraufnahmen sind als korrespondierenden Bohrungen ausgebildet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abschnitt des Werkzeugkopfträgers eckig ausgebildet, beispielsweise viereckig, fünfeckig oder sechseckig. Dieser eckige Abschnitt ist in Eingriff mit einem eckigen Abschnitt der Öffnung des Werkzeugkopfes gebracht. Diese spezielle Ausgestaltung dient ebenfalls als Mitnehmer.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkzeugkopfträger zwischen dem Schaft und der Spannbuchse mit einem in Bezug auf die Längsachse radial nach außen überstehenden Abschnitt ausgestattet, an dem der Werkzeugkopf anliegt. Dieser Abschnitt kann beispielsweise mit Mitnehmern oder mit Bohrungen für die Mitnehmer ausgestattet sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Öffnung in dem Werkzeugkopf als Durchgangsöffnung ausgebildet. In diesem Fall kann die Spannbuchse von der einen Seite in die Durchgangsöffnung eingesetzt werden und die Konusschraube von der anderen Seite. Die Spannbuchse ist in diesem Fall von der dem Werkzeugkopfträger abgewandten Seite des Werkzeugkopfes aus zugänglich.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Konusschraube an dem Ende des Werkzeugkopfträgers in die Spannbuchse eingesetzt, das dem Werkzeugkopf zugewandt ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Öffnung als Sackloch in dem Werkzeugkopf ausgebildet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Konusschraube von dem dem Werkzeugkopf abgewandten Ende in die Spannbuchse eingesetzt. In diesem Fall muss die Konusschraube durch den Schaft des Werkzeugkopfträgers hindurch in die Spannbuchse eingeführt werden. Hierzu muss der Schaft eine koaxial zu seiner Längsachse verlaufende Bohrung aufweisen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Schaft und die Spannbuchse des Werkzeugkopfträgers an einem Stück ausgebildet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannbuchse mit länglichen Nuten ausgestattet, die in der ungedehnten Ausgangform der Spannbuchse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Werkzeugkopfträgers verlaufen. Die Nuten können auch als Spannnuten bezeichnet werden. Je zwei benachbarte Nuten begrenzen eine Spannzunge. Dabei ist die Wandstärke der Spannbuchse gemessen in radialer Richtung in Bezug auf die Längsachse des Werkzeugkopfträgers an den Spannzungen größer als an den Nuten. Das Drehmoment, das mit der Konusschraube erzeugt werden muss, um die Spannbuchse aufzudehnen, hängt ab
- - von der Wandstärke der Spannzungen in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Werkzeugkopfträgers,
- - von der Tiefe der Nuten in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Werkzeugkopfträgers,
- - von der Anzahl der Nuten und
- - von der Länge der Nuten in Richtung der Längsachse des Werkzeugkopfträgers.
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Die mit Nuten ausgestattete Spannbuchse hat den Vorteil, dass sie eine Aufdehnung oder Aufspreizung in einem vorgegebenen Bereich garantiert und die Spannbuchse darüber hinaus nach dem Entfernen der Konusschrauben sehr exakt in ihre ungedehnte Ausgangsform zurückkehrt. Die Spannbuchse weist auch bei mehrfachem Wechsel keinen Verschleiß und keine geometrischen Abweichungen auf.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannbuchse mit länglichen Schlitzen ausgestattet, die in der ungedehnten Ausgangsform der Spannbuchse im wesentlichen parallel zur Längsachse des Werkzeugkopfträgers verlaufen. Im Unterschied zu den Nuten sind die Schlitze in radialer Richtung durchgängig. Je zwei benachbarte Schlitze begrenzen eine Spannzunge der Spannzange. Das Drehmoment, das mit der Konusschraube erzeugt werden muss, um die Spannbuchse aufzudehnen, hängt ab
- - von der Wandstärke der Spannzungen in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Werkzeugkopfträgers,
- - von der Anzahl der Schlitze und
- - von der Länge der Schlitze in Richtung der Längsachse des Werkzeugkopfträgers.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Konusschraube einen Gewindeabschnitt und einen konischen Abschnitt auf.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der konische Abschnitt am Schraubenkopf ausgebildet.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Konusschraube eine Schraube und eine auf den Schraubenkopf ausgesetzte Konushülse.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Spannbuchse und der Konusschraube eine Spannhülse angeordnet. Sie wird durch die Konusschraube ebenfalls aufgedehnt. Durch die Spannhülse wird verhindert, dass sich die Konusschraube an der Spanbuchse festsetzt und sich nicht mehr lösen lässt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Werkzeugkopf scheibenförmig ausgebildet. Eine derartige Scheibenform ist beispielsweise bei Reibahlen von Vorteil. In diesen Fall kann der Werkzeugkopf auch als Schneidenscheibe bezeichnet werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Figurenliste
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 Werkzeug mit Werkzeugkopf und Werkzeugkopfträger in Seitenansicht,
- 2 Werkzeugkopf gemäß 1 in Seitenansicht,
- 3 Werkzeugkopf gemäß 1 in Draufsicht,
- 4 Werkzeugkopf gemäß 1 im Längsschnitt entlang der in 3 mit A - A gekennzeichneten Ebene,
- 5 Werkzeugkopf gemäß 1 im Längsschnitt entlang der in 3 mit B - B gekennzeichneten Ebene,
- 6 Werkzeugkopfträger gemäß 1 in Seitenansicht,
- 7 Werkzeugkopfträger gemäß 1 in Draufsicht,
- 8 Werkzeugkopfträger gemäß 1 im Längsschnitt entlang der in 7 mit C - C gekennzeichneten Ebene (Ausschnitt),
- 9 Spannbuchse des Werkzeugkopfträgers gemäß 1 in Seitenansicht,
- 10 zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugkopfs mit Werkzeugkopfträger im Längsschnitt (Ausschnitt),
- 11 Spannzange eines dritten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugkopfträgers,
- 12 Spannbuchse gemäß 11 in Seitenansicht,
- 13 Konusschraube des Werkzeugs gemäß 1,
- 14 Konusschraube gemäß 13 in Explosionsdarstellung,
- 15 zweites Ausführungsbeispiel einer Konusschraube für ein Werkzeug gemäß 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1 bis 9 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines rundlaufenden Werkzeugs 1 mit einem Werkzeugkopf 2 und einem Werkzeugkopfträger 3 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Bei dem Werkzeug handelt es sich um eine Reibahle. Der Werkzeugkopf 2 weist die Form einer Scheibe auf, die auch als Schneidenscheibe bezeichnet wird. Am Umfang des Werkzeugkopfes sind mehrere Schneiden 4 angeordnet. Jede der Schneiden 4 weist eine Schneidkante 5 auf. Der Werkzeugkopfträger 3 umfasst einen länglichen zylindrischen Schaft 6 mit kreisförmigem Querschnitt. Eine Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 verläuft zentrisch durch den Schaft 6. Der Schaft 6 ist zu dieser Längsachse 7 rotationssymmetrisch. Bei der Anordnung des Werkzeugs 1 in einer nicht dargestellten Werkzeugaufnahme einer ebenfalls nicht dargestellten Werkzeugmaschine wird das Werkzeug 1 derart ausgerichtet, dass die Längsachse 7 mit einer Drehachse der Werkzeugmaschine zur Deckung gebracht wird.
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2 zeigt den Werkzeugkopf 2 in Seitenansicht. Die Schneiden 4 sind an den Werkzeugkopf angelötet. Sie können bei Bedarf ausgetauscht werden.
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3 zeigt den Werkzeugkopf 2 in einer Draufsicht von vorne auf die dem Werkzeugkopfträger 3 abgewandte Seite. In der Darstellung ist erkennbar, dass der Werkzeugkopf im wesentlichen eine kreisförmige Scheibe mit Radius R und Zentrum 8 ist, an deren Umfang die Schneiden 4 mit den Schneidkanten 5 angeordnet sind. Wenn der Werkzeugkopf 2 an dem Werkzeugkopfträger 3 angeordnet und an diesem zentriert ist, fällt das Zentrum 8 des Werkzeugkopfes 2 mit der Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 zusammen. In der Mitte weist der Werkzeugkopf eine kreisförmige Durchgangsöffnung 9 mit Radius r und Zentrum 8 auf. Die Durchgangsöffnung 9 verläuft dabei koaxial zu dem Werkzeugkopf 2. Der Werkzeugkopf 2 weist ferner zwei weitere Durchgangsöffnungen 10, 11 auf, deren Radius wesentlich kleiner ist, als der Radius r der Durchgangsöffnung 9 und deren Abstand zum Zentrum größer ist als der Radius r und kleiner als der Radius R. Abseits der beiden Durchgangsöffnungen 10, 11 weist der Werkzeugkopf 2 eine dritte Durchgangsöffnung 31 auf. Die Zentren der Durchgangsöffnungen 10, 11 und 31 befinden sich auf einem Kreis 32, dessen Mittelpunkt das Zentrum 8 des Werkzeugkopfes 2 ist. Der Radius dieses Kreises 32 ist kleiner als der Radius R des Werkzeugkopfes und größer als der Radius r der zentralen Durchgangsöffnung 9. Der Winkelabstand zwischen den drei Durchgangsöffnungen 10, 11, 31 ist verschieden. Der Winkelabstand zwischen den beiden Durchgangsöffnungen 10, 11 beträgt 180°. Der Winkelabstand zwischen den beiden Durchgangsöffnungen 10 und 31 beträgt 45°.
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Die 4 und 5 zeigen den Werkzeugkopf 2 jeweils in einem Längsschnitt entlang zweier verschiedener Ebenen, die jeweils durch das Zentrum 8 verlaufen. In 5 sind die beiden Durchgangsöffnungen 10, 11 erkennbar, in 4 nicht.
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6 zeigt den Werkzeugkopfträger 3 in Seitenansicht ohne Werkzeugkopf 2. In dieser Darstellung ist die Spannbuchse 12 erkennbar. Sie ist einstückig mit dem Schaft 6 ausgebildet. Die Spannbuchse 12 ist darüber hinaus koaxial zu dem Schaft 6 und der Längsachse 7 angeordnet. Der Werkzeugkopfträger 3 weist ferner einen in Bezug auf die Längsachse 7 radial nach außen über den Schaft 6 und die Spannbuchse 12 überstehenden Abschnitt 13 auf. Dieser Abschnitt bildet einen Teller, an dem der Werkzeugkopf 2 anliegt.
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7 zeigt den Werkzeugkopfträger 3 in einer Draufsicht. In dieser Darstellung ist die Spannbuchse 12 mit ihren drei Nuten 15 erkennbar. Je zwei Nuten 15 begrenzen eine Spannzunge 14 der Spannbuchse 12. In die Spannbuchse 12 sind eine Spannhülse 16 und eine Konusschraube 17 eingesetzt. Die Darstellung zeigt ferner zwei Mitnehmeraufnahmen 18, 19, welche als Gewindebohrungen ausgebildet sind. In die Mitnehmeraufnahmen können als Mitnehmer dienende Schrauben eingedreht werden. Diese Schrauben werden durch die Durchgangsöffnungen 10, 11 des Werkzeugkopfes gemäß 3 geführt. Die Schrauben sind in 7 nicht dargestellt. Darüber hinaus weist der Werkzeugkopfträger 3 eine ebenfalls als Mitnehmeraufnahme 33 dienende Bohrung auf, in die über die Durchgangsöffnung 31 des Werkzeugkopfes 2 ein Sicherungsstift eingesetzt werden kann. Die Zentren der Gewindebohrungen 18, 19 und der Bohrung 33 befinden sich auf einem Kreis 34, dessen Mittelpunkt auf der Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 liegt. Der Winkelabstand zwischen den beiden Mitnehmeraufnahmen 18 und 19 beträgt 180°. Der Winkelabstand zwischen der Mitnehmeraufnahme 18 und der Mitnehmeraufnahme 33 beträgt 45°. Die Position und die Winkelabstände der Mitnehmeraufnahmen 18, 19, 33 entsprechen denjenigen der Durchgangsöffnungen 10, 11, 31 des Werkzeugkopfes 2.
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8 zeigt einen Ausschnitt des Werkzeugkopfträgers 3 im Längsschnitt. In dieser Darstellung ist eine Gewindebohrung 20 erkennbar, in welche die Konusschraube 17 eingedreht und in Eingriff gebracht wird. Ferner sind die beiden Mitnehmeraufnahmen 18, 19 dargestellt, in welche als Mitnehmer dienende Schrauben oder Sicherungsstifte eingesetzt werden können. In dieser Darstellung ist auch eine der Nuten 15 erkennbar. Die Darstellung zeigt darüber hinaus zwei Kühlmittelkanäle 21, 22 des Werkzeugträgerkopfes 3. Die beiden Kühlmittelkanäle weisen einen ersten Abschnitt 21a, 22a auf, der in radialer Richtung in Bezugs auf die Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 verläuft. Ferner weisen die beiden Kühlmittelkanäle 21, 22 einen zweiten Abschnitt 21b, 22b auf, der jeweils unter einem Winkel von 70° gegen den ersten radialen Abschnitt 21a, 22a verläuft. Die beiden radialen Abschnitte 21a, 22a sind an der Umfangsseite 3a des Werkzeugkopfträgers 3 mit einen Stopfen 21c, 22c verschlossen, so dass im Bereich der Stopfen 21c, 22c kein Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal austreten kann. An dem Übergang zwischen der Umfangsseite 3a des Werkzeugkopfträgers 3 und der Stirnseite 3b, welche eine Anlagefläche für den Werkzeugkopf bildet, ist der Auslass 21 d, 22d der beiden Kühlmittelkanäle 21, 22. Die beiden Kühlmittelkanäle 21, 22 zweigen von einem zentralen Kanal 35 ab, der sich in Richtung der Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 erstreckt. Der zentrale Kanal 35 wird durch die in 8 nicht dargestellte Konusschraube an dem Werkzeugkopf zugewandten Ende verschlossen. Über den zentralen Kanal 35 werden die beiden Kühlmittelkanäle 21, 22 mit Kühlmittel versorgt.
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Die Umfangsseite 3a und die Stirnseite 3b sind Teil des radial nach außen überstehenden Abschnitts 13 des Werkzeugkopfträgers 3.
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9 zeigt eine Seitenansicht der Spannbuchse 12. In dieser Darstellung ist ebenfalls eine Nut 15 erkennbar.
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10 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines des Werkzeugkopfträgers 43 mit Werkzeugkopf 42 in Schnittdarstellung. In die Spannbuchse 52 ist die Konusschraube 57 eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel befinden sich im Unterschied zu dem Werkzeugkopfträger des ersten Ausführungsbeispiels diametral gegenüberliegend in Bezug auf die Längsachse 47 eine erste Mitnehmeraufnahme 58 in Form einer Gewindebohrung für einen Mitnehmer 61 in Form einer Schrauben und eine zweite Mitnehmeraufnahme 59 in Form einer Bohrung für einen Mitnehmer 62 in Form eines Sicherungsstifts. Mitnehmerschraube und Sicherungsstift dienen als Mitnehmer 61, 62. Der Werkzeugkopfträger 43 ist ebenfalls mit einem Kühlmittelkanal 63 ausgestattet, der einen ersten Abschnitt 63a mit radialem Verlauf und einen zweiten Abschnitt 63b aufweist. Der Kühlmittelkanal 63 zweigt von einen zentralen Kanal 64 ab und wird von diesem mit Kühlmittel gespeist. Der zentrale Kanal 64 erstreckt sich entlang der Längsachse 47 des Werkzeugkopfträgers. Der Auslass 63d des Kühlmittelkanals 63 befindet sich an der dem Werkzeugkopf 42 zugewandten Seite im Bereich des Übergangs zwischen der Umfangsseite und der Stirnseite des Werkzeugkopfträgers 43. In der Darstellung ist erkennbar, dass der Auslass 63d bei dem aus Werkzeugkopf 42 und Werkzeugkopfträger 43 zusammengesetzten Werkzeug unmittelbar an der Schneidkante 45 der Schneide 44 des Werkzeugkopfes 42 angeordnet ist.
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Die 11 und 12 zeigen die Spannbuchse 23 eines dritten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugkopfträgers. Mit Ausnahme der Spannbuchse stimmt der Werkzeugkopfträger mit dem in den vorhergehenden Figuren dargestellten überein. Die Spannbuchse 23 unterscheidet sich von der Spannbuchse 12 in der Länge der Nuten 24 in Richtung der Längsachse 7. Die Nuten 24 sind kürzer als die Nuten 15 der Spannbuchse 12. Dies ist auch in der Seitenansicht gemäß 13 erkennbar.
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In den 13 und 14 ist die Konusschraube 17 dargestellt. Die Konusschraube umfasst eine Schraube 25, eine Konushülse 26 und eine Unterlegscheibe 27. Die Konushülse 26 umschließt den Schraubenkopf 28 der Schraube 25.
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15 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Konusschraube 29. Im Unterschied zu der Konusschraube 17 besteht die Konusschraube 29 aus einem Stück. Der Schraubenkopf 30 der Konusschraube 29 ist konusförmig ausgebildet.
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Zum Befestigen des Werkzeugkopfes 2 an dem Werkzeugkopfträger 3 wird der Werkzeugkopf 2 zunächst auf den Werkzeugkopfträger 3 aufgesetzt, so dass der Werkzeugkopf 2 an dem radial nach außen überstehenden Abschnitt 13 anliegt und die Spannbuchse 12 durch die zentrale Durchgangsöffnung 9 des Werkzeugkopfes 2 hindurchgeführt ist. Dann wird der Werkzeugkopf ausgerichtet, zu dass die Durchgangsöffnungen 10, 11, 31 des Werkzeugkopfes 2 mit den Mitnehmeraufnahmen 18, 19, 33 des Werkzeugkopfträgers 3 fluchten. Anschließend werden durch die Durchgangsöffnungen 10, 11 als Mitnehmer ausgebildete Schrauben und durch die Durchgangsöffnung 31 ein als Mitnehmer dienender Sicherungsstift in die Mitnehmeraufnahmen 18, 19, 33 des Werkzeugkopfträgers 3 eingeführt. Dadurch wird erreicht, dass die Kühlmittelkanäle 21, 22 des Werkzeugkopfträgers exakt an den Schneiden und insbesondere an den Schneidkanten des Werkzeugkopfes münden. Schließlich wird die Konusschraube 17 in die Spannbuchse 21 eingeführt und in die Gewindebohrung 20 der Spannbuchse 12 eingeschraubt. Dabei dehnen sich die durch die Nuten 15 begrenzten Spannzungen 14 der Spannbuchse 12 nach außen und drücken gegen die Innenseite des Werkzeugkopfes 2, welche die Durchgangsöffnung 9 begrenzt. Dabei wird der Werkzeugkopf 2 an dem Werkzeugkopfträger 3 festgespannt und derart zentriert, dass das Zentrum 8 des Werkzeugkopfes 2 mit der Längsachse 7 des Werkzeugkopfträgers 3 zur Deckung gebracht wird. Abschließend werden die als Mitnehmer dienen Schrauben in die Gewindebohrung der Mitnehmeraufnahmen 18, 19 eingeschraubt und der als Mitnehmer dienende Sicherungsstift vollständig in die Mitnehmeraufnahme 33 eingeschoben. Dann ist das Werkzeug 1 einsatzfähig. Die als Mitnehmer dienenden Schrauben entsprechen dabei der in 10 dargestellten Mitnehmerschraube 61. Der Sicherungsstift entspricht dem in 10 dargestellten Sicherungsstift 62.
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Zum Lösen des Werkzeugkopfes 2 von dem Werkzeugkopfträger 3 werden die oben aufgezählten Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt.
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Die Verbindung von Werkzeugkopf und Werkzeugkopfträger erfolgt bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel entsprechend.
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Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Werkzeug
- 2
- Werkzeugkopf
- 3
- Werkzeugkopfträger
- 3a
- Umfangsseite des Werkzeugkopfträgers
- 3b
- Stirnseite des Werkzeugkopfträgers
- 4
- Schneide
- 5
- Schneidkante
- 6
- Schaft
- 7
- Längsachse
- 8
- Zentrum des Werkzeugkopfes
- 9
- Durchgangsöffnung
- 10
- Durchgangsöffnung
- 11
- Durchgangsöffnung
- 12
- Spannbuchse
- 13
- Radial überstehender Abschnitt
- 14
- Spannzunge
- 15
- Nut
- 16
- Spannhülse
- 17
- Konusschraube
- 18
- Mitnehmeraufnahme
- 19
- Mitnehmeraufnahme
- 20
- Gewindebohrung
- 21
- Kühlmittelkanal
- 21a
- erster Abschnitt des Kühlmittelkanals
- 21 b
- zweiter Abschnitt des Kühlmittelkanals
- 21c
- Stopfen
- 21 d
- Auslass
- 22
- Kühlmittelkanal
- 22a
- erster Abschnitt des Kühlmittelkanals
- 22b
- zweiter Abschnitt des Kühlmittelkanals
- 22c
- Stopfen
- 22d
- Auslass
- 23
- Spannbuchse
- 24
- Nut
- 25
- Schraube
- 26
- Konushülse
- 27
- Unterlegscheibe
- 28
- Schraubenkopf
- 29
- Konusschraube
- 30
- Schraubenkopf
- 31
- Durchgangsöffnung
- 32
- Kreis
- 33
- Mitnehmeraufnahme
- 34
- Kreis
- 35
- Zentraler Kanal
- 42
- Werkzeugkopf
- 43
- Werkzeugkopfträger
- 47
- Längsachse
- 52
- Spannbuchse
- 57
- Konusschraube
- 58
- Gewindebohrung
- 61
- Mitnehmerschraube
- 62
- Sicherungsstift
- 63
- Kühlmittelkanal
- 63a
- erster Abschnitt
- 63b
- zweiter Abschnitt
- 63d
- Auslass
- 64
- zentraler Kanal
