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Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit einer Werkzeugaufnahme sowie ein Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugschaft, der dafür vorgesehen ist, in der Werkzeugaufnahme eines derartigen Spannfutters eingespannt zu werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Baugruppe mit einem derartigen Spannfutter und einem derartigen Schneidwerkzeug.
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Spannfutter mit einer Werkzeugaufnahme sowie Schneidwerkzeuge mit einem Werkzeugschaft sind bekannt.
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Derartige Schneidwerkzeuge werden mit ihrem Werkzeugschaft in der Werkzeugaufnahme des Spannfutters eingespannt, um die Schneidwerkzeuge am Spannfutter zu befestigen und somit eine definierte Bearbeitung eines Werkstücks mittels des Schneidwerkzeugs zu gewährleisten. Insbesondere bei rotierenden Schneidwerkzeugen, wie Bohrern, sind das Schneidwerkzeug und das Spannfutter hierbei drehmomentübertragen verbunden.
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Solche Baugruppen aus Schneidwerkzeug und Spannfutter sind für bestimmte Anwendungen jedoch nur eingeschränkt geeignet. Beispielsweise sind für die Bearbeitung von Konstruktionsstahl aufgrund der Form der Werkstücke, wie T- und Doppel-T-Stahlträger, vergleichsweise lange Bohrer als Schneidwerkzeug erforderlich. Die während des Schneidprozesses auftretenden Vibrationen in diesen Baugruppen führen zu einer reduzierten Standzeit des Bohrers und Bohrungen mit verringerter Güte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannfutter sowie ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, die auch unter hohen Anforderungen, wie der Bearbeitung von Konstruktionsstahl, einen definierten Schneidprozess gewährleisten und einen lange Standzeit begünstigen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Spannfutter für ein Schneidwerkzeug, mit einer Werkzeugaufnahme, in der ein Werkzeugschaft des Schneidwerkzeugs in radialer Richtung eingespannt werden kann, einer Anlagefläche für eine Gegenanlagefläche des Schneidwerkzeugs und einem Gewinde, das mit der Werkzeugaufnahme koaxial ausgeführt ist und in das ein Gegengewinde des Schneidwerkzeugs eingeschraubt werden kann.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugschaft, der dafür vorgesehen ist, in einer Werkzeugaufnahme eines erfindungsgemäßen Spannfutters eingespannt zu werden, einer Gegenanlagefläche, die dafür vorgesehen ist, an einer Anlagefläche eines erfindungsgemäßen Spannfutters in Anlage zu gelangen, und einem Gegengewinde, das dafür vorgesehen ist, in ein Gewinde eines erfindungsgemäßen Spannfutters eingeschraubt zu werden.
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Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch eine Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Spannfutter und einem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug. Hierbei ist das Gegengewinde des Schneidwerkzeugs in das Gewinde des Spannfutters eingeschraubt, die Gegenanlagefläche des Schneidwerkzeugs liegt an der Anlagefläche des Spannfutters an und der Werkzeugschaft ist reibschlüssig drehmomentübertragend in der Werkzeugaufnahme eingespannt.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass die Stabilität des Schneidwerkzeugs während eines Schneidprozesses dadurch verbessert werden kann, dass das Schneidwerkzeug, zusätzlich zur drehmomentübertragenden Kopplung mit dem Spannfutter, in axialer Richtung mit dem Spannfutter verspannt ist. Indem das Schneidwerkzeug mit dem Spannfutter über das Gewinde bzw. Gegengewinde verschraubt ist, wird gewährleistet, dass die Gegenanlagefläche des Schneidwerkzeugs und die Anlagefläche des Spannfutters dicht aneinander anliegen. Die Gegenanlagefläche des Schneidwerkzeugs und die Anlagefläche des Spannfutters wirken hierbei als Stützflächen, die das Schneidwerkzeug stabilisieren und somit Vibrationen unterdrücken. Auf diese Weise können mittels der Baugruppe besonders präzise Schneidprozesse ausgeführt werden. Ferner begünstigt dies eine besonders lange Standzeit des Schneidwerkzeugs. Da die Drehmomentübertragung mittels der Werkzeugaufnahme erfolgt, wird verhindert, dass das Gewinde übermäßig fest angezogen wird. Dies verhindert Verschleiß und gewährleistet, dass das Schneidwerkzeug leicht gewechselt werden kann.
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Das Schneidwerkzeug ist insbesondere ein während des Schneidprozesses rotierendes Schneidwerkzeug.
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In einer Ausführungsform ist die Anlagefläche an einer Stirnseite des Spannfutters angeordnet, wodurch ein wirkungsvoller Kontakt mit der Gegenanlagefläche sichergestellt werden kann, insbesondere an einer Stelle, die während eines Schneidprozesses besonders nahe am Werkstück bzw. einer Spitze des Schneidwerkzeugs angeordnet ist, sodass das Schneidwerkzeug effektiv stabilisiert wird.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gewinde am Boden der Werkzeugaufnahme angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Schneidwerkzeug mit geringem Aufwand mit dem Spannfutter verschraubt werden kann, da der restliche Abschnitt der Werkzeugaufnahme den Werkzeugschaft führen kann. Ferner ist das Gewinde durch diese Gestaltung besonders gut geschützt im Spannfutter angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Spannfutter als Dehnspannfutter ausgebildet, wodurch das Schneidwerkzeug mit geringem Aufwand zuverlässig im Spannfutter drehmomentübertragend eingespannt werden kann.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Spannfutter mechanisch betätigbare Spannelemente auf, mittels denen das Schneidwerkzeug in der Werkzeugaufnahme zuverlässig mit dem Spannfutter drehmomentübertragend gekoppelt werden kann.
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Ferner kann der Werkzeugschaft zumindest abschnittsweise eine zylindrische Außenfläche aufweisen. Diese Gestaltung gewährleistet, dass das Schneidwerkzeug besonders wirkungsvoll mit dem Spannfutter drehmomentübertragend verbunden ist. Ferner ist ein zylindrischer Werkzeugschaft besonders stabil und kostengünstig herstellbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Gewinde am Ende des Werkzeugschafts angeordnet. Auf diese Weise ist das Schneidwerkzeug während eines Schneidprozesses mit dem Spannfutter an einer Stelle verschraubt, die besonders weit vom Werkstück entfernt ist, wodurch das Schneidwerkzeug effektiv stabilisiert wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Gegenanlagefläche zwischen dem Werkzeugschaft und einem Schneidabschnitt des Schneidwerkzeugs angeordnet sein. Hierdurch wird das Schneidwerkzeug besonders wirkungsvoll stabilisiert, da die Gegenanlagefläche auf diese Weise während eines Schneidprozesses besonders nahe am Werkstück angeordnet ist und somit Querkräfte, die auf einen Schneidabschnitt des Schneidwerkzeugs wirken, besonders effektiv aufnehmen kann.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Baugruppe mit einem erfindungsgemäßen Schneidwerkzeug und einem erfindungsgemäßen Spannfutter, das teilweise im Schnitt dargestellt ist, und
- - 2 in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Baugruppe mit dem Schneidwerkzeug aus 1 und einem erfindungsgemäßen Spannfutter gemäß einer weiteren Ausführungsform, das teilweise im Schnitt dargestellt ist.
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Die 1 zeigt eine Baugruppe 10 mit einem Spannfutter 12 und einem Schneidwerkzeug 14. In der 1 ist die Baugruppe 10 in einem eingespannten Zustand gezeigt, das heißt, das Schneidwerkzeug 14 ist im Spannfutter 12 zur Bearbeitung eines Werkstücks eingespannt, wie später genauer erläutert wird.
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Das Spannfutter 12 hat eine Werkzeugaufnahme 16, eine Anlagefläche 18 und ein Gewinde 20.
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Die Werkzeugaufnahme 16 erstreckt sich in axialer Richtung Z von einem axialen Ende 22 des Spannfutters 12 zu einem Boden 24 der Werkzeugaufnahme 16.
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In der dargestellten Ausführungsform ist die Werkzeugaufnahme 16 kreiszylinderförmig sowie koaxial zur Achse A gestaltet.
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Der an die Werkzeugaufnahme 16 angrenzende Abschnitt des Spannfutters 12 bildet hierbei einen Klemmabschnitt 26, in dem das Schneidwerkzeug 14 eingespannt ist.
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Der Klemmabschnitt 26 weist hierzu zwei mechanisch betätigbare Spannelemente 28 in Form von zwei Spannschrauben auf, die sich in radialer Richtung R in die Werkzeugaufnahme 16 erstrecken.
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Grundsätzlich kann das Spannfutter 12 beliebige Spannelemente 28, insbesondere beliebige mechanisch betätigbare Spannelemente 28, und/oder Spannelemente 28 in beliebiger Anzahl aufweisen.
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An den Boden 24 der Werkzeugaufnahme 16 schließt sich in axialer Richtung Z das Gewinde 20 an, das koaxial zur Achse A gestaltet ist und einen Gewindeabschnitt 30 des Spannfutters 12 bildet.
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Der Kanal 32, der an den Gewindeabschnitt 30 angrenzt, ist beispielsweise ein Kühlmittelkanal für Kühlschmiermittel und kann in anderen Ausführungsformen entfallen.
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Das Schneidwerkzeug 14 hat einen Schneidabschnitt 34 mit einer Spitze 36, einen Werkzeugschaft 38 mit einem Gegengewinde 40 sowie einen Bund 42 mit einer Gegenanlagefläche 44, der in axialer Richtung Z zwischen dem Schneidabschnitt 34 und dem Werkzeugschaft 38 ausgebildet ist.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 14 ein rotierendes Schneidwerkzeug in Form eines Spiralbohrers zur Bearbeitung von Konstruktionsstahl.
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Grundsätzlich kann das Schneidwerkzeug 14 ein beliebiges Schneidwerkzeug sein, insbesondere ein beliebiger Bohrer, ein modularer Bohrer oder ein Wendeschneidplattenbohrer.
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Ferner kann das Schneidwerkzeug 14 einen oder mehrere Kühlmittelkanäle für Kühlschmiermittel aufweisen.
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Das Gegengewinde 40 erstreckt sich von einem entgegengesetzt zur Spitze 36 angeordneten axialen Ende 46 des Werkzeugschafts 38 entgegen der axialen Richtung Z in Richtung des Bunds 42.
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Grundsätzlich kann das Gegengewinde 40 an einer beliebigen Stelle am Schneidwerkzeug 14 angeordnet sein, insbesondere einer beliebigen Stelle am Werkzeugschaft 38.
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In allen Ausführungsformen ist das Gegengewinde 40 komplementär zum Gewinde 20 des Spannfutters 12 sowie koaxial zur Achse A gestaltet.
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Der Werkzeugschaft 38 weist einen Halteabschnitt 48 auf, der koaxial zur Achse A ausgebildet und in der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Gegengewinde 40 und dem Bund 42 angeordnet ist.
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Der Halteabschnitt 48 ist hier kreiszylinderförmig mit einer zylindrischen Außenfläche 50 sowie komplementär zur Werkzeugaufnahme 16 gestaltet.
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Grundsätzlich kann der Halteabschnitt 48 eine beliebig Gestaltet haben, insbesondere eine beliebige Zylinderform.
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Die Anlagefläche 18 und die Gegenanlagefläche 44 sind komplementär zueinander gestaltet, so dass die Gegenanlagefläche 44 im eingespannten Zustand an der Anlagefläche 18 flächig anliegt.
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In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Anlagefläche 18 und die Gegenanlagefläche 44 jeweils in radialer Richtung R sowie senkrecht zur axialen Richtung Z.
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Ferner erstrecken sich die Anlagefläche 18 und die Gegenanlagefläche 44 jeweils ringförmig in einer Umfangsrichtung U um die Achse A, wodurch im eingespannten Zustand ein Kontakt der Gegenanlagefläche 44 an der Anlagefläche 18 über den gesamten Umfang, d.h. über 360° in Umfangsrichtung U, sichergestellt ist.
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Die Anlagefläche 18 ist hierbei an einer Stirnseite 52 am axialen Ende 22 des Spannfutters 12 ausgebildet und damit besonders nahe an der Spitze 36 des Schneidwerkzeugs 14 angeordnet.
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Grundsätzlich können die Anlagefläche 18 und die Gegenanlagefläche 44 jeweils beliebig gestaltet und/oder an einer beliebigen Stelle am Spannfutter 12 bzw. am Schneidwerkzeug 14 ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, dass im eingespannten Zustand die Anlagefläche 18 und die Gegenanlagefläche 44 unter Spannung in axialer Richtung Z aneinander anliegen.
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Zum Einspannen des Spannfutters 12 im Schneidwerkzeug 14 wird in einem ersten Schritt der Werkzeugschaft 38 in axialer Richtung Z in die Werkzeugaufnahme 16 eingesetzt und das Gegengewinde 40 mit dem Gewinde 20 im Gewindeabschnitt 30 verschraubt.
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Das Schneidwerkzeug 14 wird hierbei soweit in das Spannfutter 12 eingeschraubt, bis die Gegenanlagefläche 44 an der Anlagefläche 18 unter einer Axialkraft FA flächig anliegt.
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In diesem Zusammenhang weist das Schneidwerkzeug 14 Werkzeugangriffsflächen 54 auf, die in der vorliegenden Ausführungsform am Bund 42 vorgesehen sind, um beispielsweise mittels eines Schraubenschlüssels unter Aufbringen eines bestimmten Drehmoments das Schneidwerkzeug 14 mit dem Spannfutter 12 in axialer Richtung Z definiert verspannen zu können.
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In einem nachfolgenden Schritt werden die Spannelemente 28 angezogen und somit der Klemmabschnitt 26 mit dem Halteabschnitt 48 in radialer Richtung R unter einer Radialkraft FR verspannt, wodurch das Schneidwerkzeug 14 mit dem Spannfutter 12 reibschlüssig drehmomentübertragend gekoppelt ist.
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Anhand der 2 wird nun eine Baugruppe 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zur in der 1 gezeigten Baugruppe 10, hat die in der 2 gezeigte Baugruppe 10 ein Spannfutter 12 mit einem Klemmabschnitt 26, der als Dehnspannfutter ausgebildet ist.
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Hierzu weist der Klemmabschnitt 26 anstelle der Spannelemente 28 Druckkammern 56 auf, die in bekannter Weise mit einem Fluid unter Druck gesetzt werden können, um den Halteabschnitt 48 im Klemmabschnitt 26 in radialer Richtung R unter einer Radialkraft FR einzuspannen und somit das Schneidwerkzeug 14 mit dem Spannfutter 12 reibschlüssig drehmomentübertragend zu koppeln.
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Auf diese Weise sind ein Spannfutter 12, ein Schneidwerkzeug 14 sowie eine Baugruppe 10 bereitgestellt, die einen definierten Schneidprozess gewährleisten.
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Indem das Schneidwerkzeug 14 mit dem Spannfutter 12 im eingespannten Zustand verschraubt ist und sich über die Gegenanlagefläche 44 an der Anlagefläche 18 abstützt, wird das Schneidwerkzeug 14 insbesondere gegenüber Biegemomenten stabilisiert, die auf den Schneidabschnitt 34 wirken. Somit wird wirkungsvoll unterdrückt, dass das Zentrum des Schneidabschnitts 34 beim Schneidprozess von der Achse A weg wandert, wodurch Bohrungen mit besonders hoher Güte geschnitten werden können.
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Der verbesserte Rundlauf begünstigt zudem eine lange Standzeit des Schneidwerkzeugs 14.
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Die Gestaltung der Baugruppe 10 hat ferner die Vorteile, dass das Schneidwerkzeug 14 mit geringem Aufwand mit dem Spannfutter 12 verspannt und wieder von diesem gelöst werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
