-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft das Einspannen von Werkzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Einspannschaft für ein Werkzeug sowie ein Werkzeug umfassend den Einspannschaft.
-
Hintergrund
-
Rotierend angetriebene Werkzeuge wie etwa Gewindebohrer weisen einen Schaft auf, der in einen rotierend antreibenden Werkzeughalter einspannbar ist, um so das von der rotierend antreibenden Spannvorrichtung bereitgestellte Drehmoment in das Werkzeug einzubringen.
-
Es sind verschiedene Schafttypen für das Einspannen von Werkzeugen bekannt. Beispielsweise ist für Gewindebohrer ein Schaft mit einem kreisrunden Abschnitt und einem daran anschließenden quadratischen Abschnitt bekannt. Für Bohr- und Gewindeschneidwerkzeug ist z.B. ein sechskantiger Schaft bekannt. Auch ist ein Schaft mit einem kreisrunden Abschnitt und einem daran anschließenden dreieckigen Abschnitt bekannt.
-
Je nach Schafttyp kann das Werkzeug so in einen Werkzeughalter wie z.B. ein Dreibackenspannfutter, ein Vierbackenspannfutter, ein Windeisen, einen Bithalter oder ein Drehfutter eingespannt werden.
-
Nachteilig an bekannten Schafttypen ist jedoch, dass diese für gewöhnlich nur das Einspannen des Werkzeugs in einen bestimmten Typ von Werkzeughalter ermöglichen.
-
Ferner wird in der Druckschrift
DE 195 07 213 A1 ein Bohrer vorgeschlagen, der einen Pilotbohrer mit einen zylindrischen Schaft aufweist. Ein Ende des Schafts ist mit einen mehrkantigen, insbesondere fünfkantigen, Querschnitt versehen. In der Druckschrift
DE 10 2018 006 402 A1 wird zudem ein Spannfutter zum Einspannen eines rotierenden Werkzeugs.
-
Es besteht ein Bedarf, einen verbesserten Einspannschaft für ein Werkzeug bereitzustellen, der ein Einspannen des Werkzeugs in verschiedene rotierend antreibende Spannvorrichtungen ermöglicht.
-
Zusammenfassung
-
Der Bedarf wird durch einen Einspannschaft mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gedeckt.
-
Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen Einspannschaft für ein Werkzeug zum Einspannen des Werkzeugs in eine rotierend antreibende Spannvorrichtung. Der Einspannschaft umfasst einen kreisrunden Schaftabschnitt und einen fünfeckigen Schaftabschnitt, der sich an den kreisrunden Schaftabschnitt anschließt. Vier aneinandergrenzende Seitenflächen des fünfeckigen Schaftabschnitts schließen in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Einspannschafts verläuft, jeweils einen Winkel von 90° zueinander ein. Eine fünfte Seitenfläche des fünfeckigen Schaftabschnitts schließt in der Ebene jeweils einen Winkel von mehr als 90° mit den daran angrenzenden Seitenflächen des fünfeckigen Schaftabschnitts ein.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Werkzeug. Das Werkzeug umfasst einen erfindungsgemäßen Einspannschaft sowie einen an den Einspannschaft anschließenden Werkzeugkopf zur Materialbearbeitung.
-
Der erfindungsgemäße Einspannschaft ermöglicht aufgrund des kreisrunden Schaftabschnitts und des fünfeckigen Schaftabschnitts ein Einspannen des Werkzeugs in verschiedene rotierend antreibende Spannvorrichtungen, insbesondere durch eine entsprechende Gestaltung des fünfeckigen Schaftabschnitts. Beispielsweise kann das Werkzeug aufgrund des erfindungsgemäßen Einspannschafts in ein rundes Spannfutter, ein Dreibackenspannfutter als auch ein Vierbackenspannfutter eingespannt werden. Durch den erfindungsgemäßen Einspannschaft kann das Werkzeug somit universell eingesetzt werden.
-
Figurenliste
-
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs;
- 2 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs; und
- 3 zeigt eine weitere Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiels eines Werkzeugs.
-
Beschreibung
-
Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Diese können Modifikationen der Merkmale sowie Entsprechungen und Alternativen zu den Merkmalen aufweisen. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.
-
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehungsweise Merkmale, die jeweils identisch oder auch in abgewandelter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können ferner die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
-
1 zeigt eine Seitenansicht eines Teilbereichs eines Werkzeugs 100. In 1 ist im Wesentlichen nur ein Einspannschaft 110 des Werkzeugs 100 dargestellt. Das Werkzeug 100 ist ein rotierend angetriebenes Werkzeug wie etwa ein Bohrer, ein Gewindebohrer, ein Senkbohrer, eine Reibahle, ein Gewindeformer oder ein Fräser. Über den Einspannschaft 110 ist das Werkzeug 100 in eine rotierend antreibende Spannvorrichtung (nicht dargestellt) wie etwa ein Windeisen oder ein Spannfutter, insbesondere ein Dreibackenspannfutter, ein Vierbackenspannfutter oder ein Drehfutter, einspannbar. Über den in die Spannvorrichtung einspannbaren Einspannschaft 110 kann ein von der rotierend antreibenden Spannvorrichtung bereitgestelltes Drehmoment in das Werkzeug 100 eingebracht werden, um das Werkzeug in eine Rotationsbewegung zu versetzen für die Materialbearbeitung.
-
Zur Materialbearbeitung umfasst das Werkzeug 100 einen an den Einspannschaft 110 (z.B. unmittelbar) anschließenden Werkzeugkopf auf. Der Werkzeugkopf schließt sich entlang einer Längsrichtung des Werkzeugs 100 an den Einspannschaft 110 an. In 1 ist der unten an den Einspannschaft 110 anschließende Werkzeugkopf nicht dargestellt, da die Gestaltung des Werkzeugkopfs für den Einspannschaft 110 unerheblich ist. Die Ausgestaltung des Werkzeugkopfs hängt von der Art des Werkzeugs ab. Ist das Werkzeug 100 z.B. ein Bohrer, kann der Werkzeugkopf als Bohrkopf ausgebildet sei. Ebenso kann der Werkzeugkopf mit einer oder mehreren entsprechend geformten Schneiden versehen sein, wenn das Werkzeug 100 ein Gewindebohrer, ein Senkbohrer, eine Reibahle, ein Gewindeformer oder ein Fräser ist. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, dass die Art des Werkzeugs 100 nicht auf die vorgenannten Beispiele beschränkt ist. Vielmehr kann das Werkzeug 100 jedes beliebige rotierend angetriebene Werkzeug sein.
-
Das Werkzeug 100 ist dabei einstückig ausgebildet, d.h. das Werkzeug 100 ist aus einem einzigen Stück Material gefertigt nicht aus mehreren Einzelteilen zusammengefügt. Beispielsweise kann das Werkzeug 100 aus Hartmetall oder Stahl, insbesondere legiertem Werkzeugstahl gefertigt sein. Das Werkzeug 100 kann z.B. aus Schnellarbeitsstahl bzw. Hochgeschwindigkeitsstahl, der auch unter Bezeichnung HSS oder HS bekannt ist, gefertigt sein. Beispielsweise kann das Werkzeug 100 durch Schleifen bzw. Fräsen eines Hartmetall- oder Stahlrohlings erhalten werden. Zumindest Teile des Werkzeugs 100 (z.B. der Werkzeugkopf oder der Einspannschaft 110) können zudem mit einem oder mehreren Materialien beschichtet sein. Beispielsweise kann das Werkzeug 100 zumindest teilweise mit Cobalt, Titan-Nitrit, Titan-Aluminium-Nitrit, Aluminium-Titan-Nitrit oder Titan-Carbon-Nitrit beschichtet sein, um eine Langlebigkeit bzw. Standzeit des Werkzeugs 100 zu erhöhen. In diesem Zusammenhang ist jedoch zu beachten, dass die Beschichtung des Werkzeugs 100 nicht auf die vorgenannten Beispiele beschränkt ist. Vielmehr kann das Werkzeug 100 mit jedem beliebigen, geeigneten Material beschichtet sein.
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Einspannschaft 110 zwei verschieden geformte Schaftabschnitte 120 und 130. Der fünfeckige Schaftabschnitt 120 schließt sich dabei entlang einer Längserstreckung des Einspannschafts 110 bzw. des Werkezugs 100 an den kreisrunden Schaftabschnitt 130 an. Der fünfeckige Schaftabschnitt 120 bildet ein distales Ende des Werkzeugs 100 (der Werkzeugkopf bildet ein weiteres distales Ende des Werkzeugs 100). Sowohl der fünfeckige Schaftabschnitt 120 als auch der kreisrunde Schaftabschnitt 130 sind dazu ausgebildet, in die Einspannvorrichtung eingespannt zu werden. Der fünfeckige Schaftabschnitt 120 weist eine fünfeckige Außenkontur auf, während der kreisrunde Schaftabschnitt 130 eine kreisrunde Außenkontur aufweist. Dies ist insbesondere aus 2 ersichtlich, die eine Draufsicht auf das Werkzeug 100 bzw. den Einspannschaft 120 zeigt.
-
Die Außenkontur des fünfeckigen Schaftabschnitts 120 ist durch die fünf Seitenflächen 121, .., 125 bestimmt. Die Außenkontur des kreisrunden Schaftabschnitts 130 ist durch die Seitenfläche 131 bestimmt. Der kreisrunde Schaftabschnitt 130 erstreckt sich rotationssymmetrisch um eine Längsachse L des Einspannschafts 110. Wie aus 2 ersichtlich ist, erstreckt sich der fünfeckigen Schaftabschnitt 120 quer zur Längsachse L nicht über den kreisrunden Schaftabschnitt 130 hinaus. Mit anderen Worten: Ein maximaler senkrechter Abstand eines Punkts auf einer der Seitenfläche 121, ..., 125 des fünfeckigen Schaftabschnitts 120 zu der Längsachse L des Einspannschafts 110 ist nicht größer als ein minimaler senkrechter Abstand eines Punkts auf der Seitenfläche 131 des kreisrunden Schaftabschnitts 130 zu der Längsachse L des Einspannschafts 110 (d.h. nicht größer als der Radius des kreisrunden Schaftabschnitts 130 bezogen auf die Längsachse L des Einspannschafts 110).
-
Eine Erstreckung des Einspannschaft 110 entlang der Längsachse L, d.h. entlang seiner Längserstreckung, ist (wesentlich) größer als eine Erstreckung des Einspannschafts 110 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse L. Beispielsweise kann eine Erstreckung des Einspannschaft 110 entlang der Längsachse L zumindest 3-, 5- oder 10-mal größer sein als eine Erstreckung des Einspannschafts 110 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse L.
-
In der in 2 dargestellten Ebene, die senkrecht zur Längsachse L des Einspannschafts 110 verläuft, schließen die vier aneinandergrenzenden Seitenflächen 121, 122, 124 und 125 jeweils einen Winkel von 90° zueinander ein. Mit anderen Worten: Die von jeweiligen angrenzenden Paaren der vier aneinandergrenzenden Seitenflächen 121, 122, 124 und 125 aufgespannten (Innen-)Winkel α1, α2 und α5 betragen jeweils 90° in der senkrecht zur Längsachse L des Einspannschafts 110 verlaufenden Ebene. Die fünfte Seitenfläche 123 schließt in der Ebene jeweils einen (Innen-)Winkel α3 bzw. α4 von mehr als 90° mit den daran angrenzenden Seitenflächen 122 und 124 ein. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel schließt die fünfte Seitenfläche 123 in der Ebene jeweils einen Winkel α3 bzw. α4 von 135° mit den daran angrenzenden Seitenflächen 122 und 124 ein. Dabei ist zu beachten, dass die Werte für die Winkel α1, ..., α5 zwischen jeweiligen angrenzenden Seitenflächen der Seitenfläche 121, ..., 125 des fünfeckigen Schaftabschnitts 120 rein beispielhaft gewählt sind und gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch andere Werte für die Winkel α1, ..., α5 gewählt werden können.
-
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Einspannschafts 110 kann das Werkzeug 100 in verschiedene Spannvorrichtungen eingespannt werden. Dabei kann das Werkzeug 100 aufgrund des fünfeckigen Schaftabschnitts 120 insbesondere in eine dreieckige als auch eine viereckige Aufnahme der Spannvorrichtung aufgenommen und eingespannt werden. Beispielsweise kann das Werkzeug 100 aufgrund des fünfeckigen Schaftabschnitts 120 in ein Windeisen oder ein Spannfutter mit drei bzw. vier Backen aufgenommen werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Einspannschafts 110 kann das Werkzeug 100 daher universell mit verschiedenen rotierend antreibenden Spannvorrichtungen genutzt werden. Beispielsweise kann das Werkzeug 100 daher sowohl mit in der Industrie sowie in der Werkstatt bzw. bei der Montage als auch in Privathaushalten gebräuchlichen Spannvorrichtungen genutzt werden.
-
Das Werkzeug 100 kann verglichen zu Werkzeugen mit gewöhnlichem Einspannschaft mit im Wesentlichen unveränderten Produktionsaufwand hergestellt werden. Beispielsweise kann im Wesentlichen der Produktionsprozess für einen viereckigen Einspannschaft übernommen werden und dahingehend ergänzt werden, dass eine der vier Ecken abgeflacht wird, um die fünfte Seitenfläche 123 und somit den fünfeckigen Schaftabschnitt 120 zu erhalten. Im Vergleich zum Produktionsprozess für den viereckigen Einspannschaft ist der zusätzliche Aufwand minimal.
-
Ein Werkzeughersteller muss aufgrund der vorliegenden Erfindung weniger Werkzeugvarianten herstellen, da das Werkzeug 100 aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Einspannschafts 110 universell für verschiedene Spannvorrichtung nutzbar ist. Entsprechend muss ein Werkzeughersteller nicht eine an die jeweilige Spannvorrichtung angepasste Variante des Werkzeugs mit entsprechendem Schaft herstellen und lagern. Da nicht mehr eine Vielzahl an Werkzeugvarianten für verschiedene Spannvorrichtungen produziert werden müssen, kann ein Hersteller sowohl Energie, Material als auch sonstige Herstellungskosten sparen. Entsprechend können aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Einspannschafts 110 bei einem Hersteller des Werkzeugs auch Lager- bzw. Logistikkosten eingespart werden. Ebenso können der Aufwand bzw. die Kosten für einen Käufer des Werkzeugs 100 reduziert werden, da das Werkzeug aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Einspannschafts 110 universell für verschiedene Spannvorrichtung nutzbar ist.
-
Der erfindungsgemäße Einspannschaft ermöglicht aufgrund des kreisrunden Schaftabschnitts und des fünfeckigen Schaftabschnitts ein Einspannen des Werkzeugs in verschiedene rotierend antreibende Spannvorrichtungen, insbesondere durch eine entsprechende Gestaltung des fünfeckigen Schaftabschnitts. Beispielsweise kann das Werkzeug aufgrund des erfindungsgemäßen Einspannschafts in ein rundes Spannfutter, ein Dreibackenspannfutter als auch ein Vierbackenspannfutter eingespannt werden. Durch den erfindungsgemäßen Einspannschaft kann das Werkzeug somit universell eingesetzt werden.
-
In 3 ist zudem nochmals explizit dargestellt, wie der Einspannschaft 110 in einem Dreibackenspannfutter aufgenommen werden kann. 3 zeigt eine ergänzte Draufsicht auf das Werkzeug 100 bzw. den Einspannschaft 110. Wie aus 3 ersichtlich ist, weist der fünfeckige Schaftabschnitt 120 drei Punkte 126, 127 und 128 auf, die einen gleichen senkrechten Abstand d zu der Längsachse L des Einspannschafts aufweisen. Die drei Punkte 126, 127 und 128 befinden sich auf den drei Seitenflächen 121, 123 und 125 des fünfeckigen Schaftabschnitts 120. Einer der drei Punkte 126, 127 und 128, nämlich der Punkt 126, liegt auf der Seitenfläche 123 des fünfeckigen Schaftabschnitts 120, welche jeweils einen Winkel α3 bzw. α4 von mehr als 90° mit den daran angrenzenden Seitenflächen 122 und 124 einschließt. Die beiden anderen Punkt 127 und 128 liegen auf den Seitenflächen 121 und 125, welche einen Winkel α1 von 90° zueinander einschließen.
-
In 3 sind ferner drei gedachte Verbindungslinien zwischen der Längsachse L und einem jeweiligen der drei Punkte 126, 127 und 128 eingezeichnet. Die drei gedachten Verbindungslinien liegen in der senkrecht zur Längsachse L des Einspannschafts 110 verlaufenden Ebene und schließen jeweils einen Winkel von 120° zueinander in der Ebene ein.
-
Ein Dreibackenspannfutter kann an den Punkten 126, 127 und 128 den Einspannschaft 110 greifen, um den Einspannschaft 110 einzuspannen. Entsprechend kann über die Punkte 126, 127 und 128 Drehmoment von dem Einspannfutter über den Einspannschaft 110 in das Werkzeug 100 eingeleitet werden, um das Werkzeug 100 für die Materialbearbeitung in Rotation zu versetzen.
-
Optional kann an den Punkten 126, 127 und 128 jeweils eine (kleine) Vertiefung bzw. Aussparung in den Einspannschaft 100 eingebracht sein (nicht dargestellt in 3), damit das Dreibackenspannfutter in die Vertiefungen bzw. Aussparungen eingreifen und somit den Einspannschaft 110 besser greifen kann. Beispielsweise kann die Größe der Vertiefungen bzw. Aussparungen an den Punkten 126, 127 und 128 abhängig von der Größe des Einspannschafts 110 bzw. des Werkzeugs 100 gewählt sein. Die Form der Vertiefungen bzw. Aussparungen an den Punkten 126, 127 und 128 kann z.B. im Wesentlichen kreisbogenförmig oder keilförmig sein. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Vertiefungen bzw. Aussparungen an den Punkten 126, 127 und 128 hinsichtlich ihrer Form als auch ihrer Größe nicht beschränkt sind - insbesondere nicht auf die vorgenannten Beispiele. Die Vertiefungen bzw. Aussparungen an den Punkten 126, 127 und 128 können mit geringem Fertigungsaufwand hergestellt werden und eine verbesserte Aufnahme des Einspannschafts 110 bzw. des Werkzeugs 100 durch das Dreibackenspannfutter ermöglichen.
-
Obwohl nicht explizit in einer der 1 bis 3 dargestellt, kann der Einspannschaft 110 in analoger Weise in einem Vierbackenspannfutter aufgenommen werden. Eine jeweilige Länge jeder der Seitenflächen 121, 122, 124 und 125 in der senkrecht zur Längsachse L des Einspannschafts 110 verlaufenden Ebene beträgt mehr als 50 % der Länge der längsten der Seitenflächen 121, 122, 124 und 125. Entsprechend kann das Vierbackenspannfutter vier Punkte auf den vier Seitenflächen 121, 122, 124 und 125 des fünfeckigen Schaftabschnitts 120, die einen gleichen senkrechten Abstand zu der Längsachse L des Einspannschafts aufweisen, greifen. Gedachte Verbindungslinien zwischen der Längsachse L und einem jeweiligen der drei Punkte liegen in analoger Weise wiederum in der senkrecht zur Längsachse L des Einspannschafts 110 verlaufenden Ebene und schließen jeweils einen Winkel von 90° zueinander in der Ebene ein.
-
In analoger Weise kann ein Dreibackenspannfutter, ein Vierbackenspannfutter oder ein rundes Einspannfutter auch den kreisrunden Schaftabschnitt 130 greifen, um das Werkzeug 100 einzuspannen.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Einspannschafts 110 kann z.B. ein Maschinen-, Gewinde oder Senkbohrer oder auch jegliches sonstige rotierend angetriebene Werkzeug mit großem Drehmoment universell eingesetzt werden.
-
Die Aspekte und Merkmale, die im Zusammenhang mit einem bestimmten der vorherigen Beispiele beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein identisches oder ähnliches Merkmal dieses weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weitere Beispiel zusätzlich einzuführen.
