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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter, der ausgebildet ist zum Halten und Einspannen von Werkzeugen mit einem Werkzeugeinsatz zum spanenden Bearbeiten eines rotierenden Werkstücks, welches Werkstück in eine Drehmaschine eingespannt ist, aufweisend einen einteiligen oder mehrteiligen länglichen Grundkörper mit einem mit einer Halterungsvertiefung oder -vorsprung ausgebildeten werkzeugseitigen Befestigungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeugs in dem Werkzeughalter und einem mit einem Fixiervorsprung oder einer -vertiefung ausgebildeten maschinenseitigen Befestigungsabschnitt zum Einspannen des Werkzeughalters in eine Drehmaschine.
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Zerspanen oder Spanen ist der Sammelbegriff für eine Gruppe von Fertigungsverfahren, die Werkstücken eine bestimmte geometrische Form geben, indem von Rohteilen überschüssiges Material auf mechanischem Weg in Form von Spänen abgetrennt wird. Drehen ist dabei ein Spanverfahren, bei dem die Schnittbewegung vom Werkstück und die Hilfsbewegung (Vorschub und Zustellung) vom Werkzeug ausgeführt werden. Im Rahmen der Schnittbewegung rotiert ein Werkstück um seine eigene Achse, während das Werkzeug die am Werkstück zu erzeugende Kontur abfährt. Die entsprechende Werkzeugmaschine ist als Drehmaschine bekannt und wird in der Regel als CNC-Drehmaschine ausgeführt. Dabei wird ein Werkzeugeinsatz (auch Schneidkeil, Stechplatte oder Wechselplatte genannt), insbesondere ein Schneid- oder Stecheinsatz, in ein Werkzeug (auch Unterstützplatte oder Stechschwert genannt) lösbar eingespannt. Das Werkzeug wiederum wird von einem Werkzeughalter (auch Grundhalter genannt) gehalten, wobei der Werkzeughalter selbst in eine weitere genormte Radial- oder Axialaufnahme, bspw. nach DIN 69880 eingespannt sein kann. Mehrere dieser Aufnahmen können in einen Werkzeugrevolver der Drehmaschine eingesetzt sein.
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Um kostengünstig qualitativ hochwertige Werkstücke zu formen, sind an Komponenten der Drehmaschine hohe Anforderungen gestellt. Die Komponenten im Bereich des zu bearbeitenden Werkstücks verschleißen schnell und sind einer großen Hitzeentwicklung ausgesetzt. Sie müssen daher verschleißbedingt häufig ausgetauscht werden. Außerdem sind Drehmaschinen teuer in der Anschaffung, weshalb sie vielseitig und zur Herstellung verschiedener Werkstücke einsetzbar sein müssen. Präzise arbeitende und wirtschaftliche Drehmaschinen sind daher häufig Gegenstand von technischen Erfindungen.
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Aus dem Stand der Technik, bspw. der
EP 0 385 459 A1 desselben Anmelders ist u.a. ein durch einen elliptischen Schlüssel aufspreizbares, als Halter oder Halterplatte bezeichnetes, Werkzeug bekannt, der einen leicht handhabbaren Austausch der Werkzeugeinsätze ermöglicht.
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Um die erforderliche Belastbarkeit sicherzustellen, sind die Komponenten der Drehmaschinen üblicherweise aus Stahl. Die
DE 20 2021 105 786 U1 zeigt einen Werkzeugeinsatz, bei dem insbesondere die Kante des Werkzeugeinsatzes auf Aluminium-Oxid oder Korund basiert. Die
DE 10 2016 221 518 A1 betrifft ein Werkzeug mit einer Tragestruktur aus Stahl, um es sicher im Werkzeughalter befestigen zu können. Die
EP 2 664 400 A1 zeigt eine als Schneidwerkzeug bezeichnete Anordnung aus Einsatzhalter und Schneideinsatz, wobei der Schneideinsatz gegenüber dem Einsatzhalter aus gehärtetem Material, nämlich Hartmetall, besteht.
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Die im Stand der Technik bekannten Werkzeughalter sind in der Regel aus Werkzeugstahl hergestellt. Als Werkzeugstahl wird allgemein Stahl bezeichnet, der zur Fertigung von Werkzeugen und Formen sowie von Normteilen verwendet wird. Werkzeughalter aus Stahl bringen insbesondere gewichtsbedingt auch Nachteile mit sich. Das hohe Gewicht erschwert sowohl das automatisierte Bewegen der Werkzeughalter im Betrieb der CNC-Drehmaschine als auch das Auswechseln von Werkzeughaltern. Ebenfalls problematisch ist die hohe Anfälligkeit gegenüber potenziell korrosiver Kühlflüssigkeit. Eine Rostschutzbehandlung kann die Korrosionsbeständigkeit von Stahlbauteilen zwar zeitweise verbessern, allerdings ist gerade diese Rostschutzbehandlung besonders anfällig gegenüber Verschleiß.
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Aus der
WO 92 / 21468 A1 ist eine rotierende Aufnahme für Fräs- und Bohrmaschinen bekannt, wobei die Aufnahme aus Aluminium mit einer Schicht aus eloxiertem Aluminiumoxid besteht. In der
US 5,678,464 A sind Halteteile aus eloxiertem Aluminium für einen linear verschiebbaren Werkzeugkopf bekannt. Die
DE 20 2017 100 588 U1 betrifft einen Einstellkörper als Hilfsvorrichtung für Drehmaschinen aus eloxiertem Aluminium.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu eliminieren und einen wirtschaftlicheren Werkzeughalter mit verbesserter Handhabung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Werkzeughalter gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Ein erfindungsgemäßer Werkzeughalter der eingangs näher beschriebenen Art kennzeichnet sich dadurch, dass der Grundkörper teilweise oder vollständig aus oder mit einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
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Durch die Herstellung des Werkzeughalters aus oder mit Aluminium anstatt aus Werkzeugstahl können 70 % Gewicht eingespart werden. Mit leichteren Werkzeughaltern können die Werkzeugrevolver flexibler bestückt werden. Werkzeugrevolver von Drehmaschinen haben generell eine Höchstbelastungsgrenze, die bei der Bestückung mit Haltern und Werkzeugen beachtet werden muss. Weist eine Aufnahme oder ein Werkzeughalter ein hohes Gewicht auf, so müssen innerhalb desselben Werkzeugrevolvers Anschlüsse frei bleiben oder mit leichtgewichtigeren Aufnahmen oder Werkzeughaltern bestückt werden. Das geringere Gewicht des erfindungsgemäßen Werkzeughalters verbessert die „Dynamik“ der Handhabung, da weniger Gewicht bewegt werden muss. Typischerweise erfolgt der Austausch der Werkzeughalter und der Komponenten automatisiert. Je größer die Werkzeughalter, desto stärker kommt dieser Vorteil zur Geltung.
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Das Fräsen von Werkzeughaltern aus Aluminium benötigt 1/3 weniger Fertigungszeit beim Spanungsprozess, was durch eine höhere Schnittgeschwindigkeit und ein daraus resultierendes höheres Spanabtragsvolumen erreicht werden kann. Das Spanabtragsvolumen setzt sich zusammen aus dem Längenmaß der Zustellung und dem Geschwindigkeitsmaß des Vorschubs. Aluminium ist deutlich weniger anfällig gegenüber Korrosion als Werkzeugstahl. Dadurch können die bei Werkzeugstahl erforderlichen Rostschutzverfahren wie das Vernickeln oder das Brünieren entfallen.
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Zusätzlich zum Grundkörper umfasst der Werkzeughalter insbesondere Befestigungsmittel wie Befestigungsschrauben sowie Dichtungen zum Abdichten gegenüber von Schmier- und Kühlflüssigkeit. Das in dem Werkzeughalter eingespannte Werkzeug wird vorzugsweise aus Werkzeugstahl gefertigt, wobei Werkzeug und Werkzeughalter eine ähnliche Härte aufweisen können.
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Besonders bevorzugt weist die Aluminiumlegierung eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 360 Megapascal, insbesondere mindestens 540 Megapascal, auf.
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Der Kennwert Zugfestigkeit Rm ist in der Werkstoffkunde allgemein das Maximum der technischen Spannungs-Dehnungs-Kurve, die im Zugversuch ermittelt wird. Die Zugfestigkeit errechnet sich dann aus dem Quotienten der maximalen Zugkraft und dem Ausgangsquerschnitt der Probe. Die Zugfestigkeit ist der wichtigste Parameter, da die Bestimmung der Zugfestigkeit für Stahl und Aluminium nach demselben Verfahren erfolgt und die Parameter daher gut miteinander vergleichbar sind. Der Werkzeughalter wird erfindungsgemäß aus „hochfester“ Aluminiumlegierung („Luftfahrtaluminium“) gefertigt. Als besonders gut geeignet hat sich die Legierung AIZn5,5MgCu erwiesen, auch bekannt unter der Normbezeichnung EN AW 7075. Diese Legierung zeichnet sich durch eine besonders hohe Kernfestigkeit bis zu einer Abmessung von 80 mm aus und ist daher zweckmäßig für kleinere Werkzeughalter.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Aluminiumlegierung eine Dehngrenze zwischen 240 und 460 Megapascal auf.
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Der Kennwert Dehngrenze Rp0,2 definiert in der Werkstoffkunde allgemein den kontinuierlichen Übergang vom elastischen zum plastischen Verhalten. Die Dehngrenze Rp0,2 ist jede Spannung, bei der nach Entlastung eine definierte plastische Verformung hier: 0,2 % zurückbleibt.
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Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Werkzeughalters aus Aluminium weist nach einer optionalen Erfindungsausbildung die Oberfläche des Grundkörpers eine Eloxalschicht auf.
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Eloxieren ist allgemein ein Verfahren zur Aluminiumveredelung. Durch das Auftragen der Eloxalschicht wird die Oberfläche des Grundkörpers härter. Das Härten von Werkzeugstahl kann entfallen. Als besonders gut geeignet hat sich Harteloxieren, auch bekannt als HC-Eloxieren oder Hartanodisieren gezeigt. Beim Harteloxieren kann eine Härte von 400-500 (nach Vickers) das entspricht auch in etwa der Härte (in Rockwell) die für Werkzeuge aus Stahl verwendet werden. Vorzugsweise wird das Harteloxieren im Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren durchgeführt. Optional wird außerdem die Eloxalschicht kaltverdichtet. Dieses Verfahren hat insofern unerwartete Vorteile, als dass sich bereits beim Eloxieren oder Harteloxieren eine Eigenfarbe entwickeln kann bzw. das Eloxieren an anschließendes dauerhaftes einfärben überhaupt erst ermöglicht. So ist es möglich, Werkzeughalter, Werkzeug und Werkzeugeinsatz mit derselben Farbe zu versehen, um die Handhabung zu erleichtern und die Arbeitssicherheit zu erhöhen. Das Eloxieren, insbesondere das Harteloxieren führt außerdem zu einem besseren Rostschutz und verhindert Oxidation gegenüber Ölen/Emulsionen. Ein harteloxierter Werkzeughalter ist daher besonders für gekühlte Werkzeughalter geeignet.
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Vorzugsweise beträgt die Dicke der Eloxalschicht zwischen 20 und 80 µm.
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Die Dicke der Eloxalschicht ist von mehreren Faktoren abhängig, bspw. dem zu eloxierenden Material, der Stromstärke oder der Größe des Bauteils. Im konkreten Fall wird die Schicht für definierte Werkzeughalter vor allem dicker je länger die Werkzeughalter im Eloxat sind. Die Besonderheit des Verfahrens liegt darin, dass anders als etwa beim Galvanisieren keine Schicht aufgetragen wird, sondern eine Umwandlung der obersten Aluminiumschicht stattfindet. Diese Schicht dient nicht nur dem Korrosionsschutz, sie lässt sich mittels eines zusätzlichen Prozessschritts auch einfärben.
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In technischer und wirtschaftlicher Hinsicht optimal wird die Eloxalschicht, wenn die Dicke 30 bis 40 µm beträgt.
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Eine dickere Eloxalschicht wäre technisch möglich. Allerdings würden dadurch jedoch nicht nur die Kosten für die Beschichtung steige. Es bestünde auch die Gefahr, dass die mechanische Festigkeit des Werkzeughalters, insbesondere der Eloxalschicht des Werkzeughalters negativ beeinträchtigt wird.
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In einer optionalen Weiterbildung der Erfindung weist der Grundkörper eine Toleranz auf, die eine durch den Schichtzuwachs der Eloxalschicht bedingte Maßänderung berücksichtigt.
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Die Toleranz ist allgemein die Abweichung einer Größe von einem Normmaß, welche die Funktion eines Systems gerade noch nicht gefährdet. Insbesondere bei einem Harteloxalverfahren wird die Schutzschicht derart aufgetragen, dass der Grundkörper größer wird. Der Grundkörper wächst um 1/3 der geplanten Schichtdicke der Eloxalschicht. Die Toleranz ist in der Weiterentwicklung der Erfindung so gewählt, dass das Einspannen des Werkzeugs in den Werkzeughalter bzw. das Einspannen des Werkzeughalters in die Drehmaschine trotz Zuwachs der Nennmaße präzise gewährleistet bleibt.
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Berücksichtigt man die möglichen Eloxalschichtdicken, muss für den daraus resultierenden Schichtzuwachs eine Toleranz zwischen 7 und 27 µm berücksichtigt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper zwei- oder mehrteilig ausgebildet und eine Klemmleiste des Grundkörpers ist zum Einspannen des Werkzeugs mit einem Konterpart des Grundkörpers mittels Klemmschrauben verschraubt oder verschraubbar.
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Um ein Werkzeug einzuspannen, muss eine gewisse Beweglichkeit bzw. ein Spiel zweier einspannender Flächen oder Bereiche des Grundkörpers realisiert werden. Dies kann bei einem einteiligen Grundkörper durch eine gezielt eingebrachte Materialschwachstelle ausgeführt sein. Diese Schwachstelle ist bspw. als Tiefe und schmale Nut geformt, die sich zwischen den Stirnseiten des länglichen Grundkörpers erstreckt. In Verbindung mit dem federelastischen Material des Grundkörpers können die Klemmleisten oder sonstigen Spannelemente des Grundkörpers reversibel aus einer geschlossenen, einspannenden Stellung in eine offene Stellung bewegt werden. Nachteilig bei einteiligen Ausführungen ist die daraus resultierende Materialermüdung und einem Nachlassen der rückstellenden Federkraft. Ein zweiteiliger Grundkörper vermeidet diesen Nachteil, in dem die eingebrachte Materialschwachstelle entfallen kann und das Problem beseitigt wird, dass Materialermüdung an dieser Schwachstelle die Lebensdauer des Grundkörpers begrenzt.
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Besonders langlebig ist der Werkzeughalter, wenn die Klemmschrauben aus Werkzeugstahl hergestellt sind. Die Komponenten des Werkzeughalters, auf die letztlich die größte Zugkraft wirkt, sind aus Werkzeugstahl mit höherer Zugfestigkeit hergestellt. Dadurch wird Werkzeughalter besonders stabil und langlebig.
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Zur formschlüssigen bzw. reibschlüssigen Aufnahme des Werkzeugs in dem Werkzeughalter ist eine flächige Halterungsvertiefung mit parallelen Längsseiten im oder am werkzeugseitigen Befestigungsabschnitt ausgebildet, wobei die Halterungsvertiefung an ihren Längsseiten durch zwei Klemmleisten begrenzt ist. Diese Klemmleisten verlaufen parallel zu den Längsseiten des Werkzeugs. Die Halterungsvertiefung ist ferner zu beiden Stirnseiten des Werkzeughalters geöffnet. Ein Fixiervorsprung wird selbst formschlüssig und/oder reibschlüssig in eine weitere (nicht dargestellte) Aufnahme oder Halterung eingespannt.
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Das Herstellungsverfahren zum Herstellen des Aluminiumwerkzeughalters weist grob ist folgenden Schritte auf, vorzugsweise in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge:
- - Bereitstellen eines länglichen Quaderblocks aus Stangenmaterial einer entsprechenden Aluminiumlegierung.
- - Fräsen des länglichen Grundkörpers aus dem Quaderblock.
- - Optional: Sandstrahlen des gefrästen Grundkörpers. Unter Sandstrahlen versteht man allgemein die Oberflächenbehandlung eines Werkstücks durch Einwirkung von Strahlmitteln, z. B. Sand gegen Rost, Verschmutzungen, Farbe, Zunder und andere Verunreinigungen oder zur Oberflächengestaltung.
- - Eloxieren, ggf. einschließlich einer Einfärbung des Grundkörpers.
- - Endmontage des Werkzeughalters durch Einsetzen der Dichtungen, der Klemmschrauben und evtl. Anbringen von Beschriftungen.
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Im Vergleich dazu werden bei der Herstellung des Werkzeughalters aus Stahl ebenso die Verfahrensschritte Sägen, Fräsen, optional Sandstrahlen und die Endmontage durchgeführt. Entfallen können hingegen das Härten und Maßnahmen zum Rostschutz von Werkzeugstahl, insbesondere das Vernickeln und Brünieren.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmals(unter)kombinationen, Vorteile und Wirkungen auf Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in
- 1 einen Werkzeughalter in perspektivischer Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine Anordnung aus Werkzeughalter und Werkzeug in perspektivischer Darstellung der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine Anordnung gemäß 2 in alternativer perspektivischer Darstellung,
- 4 eine Anordnung gemäß 2 in einer Frontalansicht gemäß Richtung IV-IV.
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Die Figuren sind lediglich beispielhafter Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters 100 ausgebildet zum Halten und Spannen von Werkzeugen 200 (vgl. 2) zum spanenden Bearbeiten eines rotierenden Werkstücks (nicht dargestellt). Der Werkzeughalter weist einen länglichen Grundkörper 110 aus einer Aluminiumlegierung mit einer Eloxalschicht 300 (vgl. 4) auf. Der Werkzeughalter 100 ist hier zweiteilig ausgebildet, nämlich mit einer Klemmleiste 115 und einem Konterpart 116. Eine zweite Klemmleiste 121 ist Bestandteil des Konterparts 116. Ebenso weist der Grundkörper 110 einen werkzeugseitigen Befestigungsabschnitt 111 zum Einspannen des Werkzeugs 200 und einen in der Regel gegenüberliegenden maschinenseitigen Befestigungsabschnitt 112 zum Einspannen des Werkzeughalters 100 in eine (nicht dargestellte) Drehmaschine auf. Das Werkzeug 200 (vgl. 2) ist flächig, länglich und mit parallelen Längsseiten ausgebildet. Daher ist zur formschlüssigen bzw. reibschlüssigen Aufnahme des Werkzeugs 200 eine flächige Halterungsvertiefung 113 mit parallelen Längsseiten im oder am werkzeugseitigen Befestigungsabschnitt 111 ausgebildet, wobei die Halterungsvertiefung 113 an ihren Längsseiten durch zwei Klemmleisten 115,121 begrenzt ist. Diese Klemmleisten 115, 121 verlaufen parallel zu den Längsseiten des Werkzeugs 200. Die Halterungsvertiefung 113 ist ferner zu beiden Stirnseiten 127,128 des Werkzeughalters 100 geöffnet. Ein Fixiervorsprung 114 wird selbst formschlüssig und/oder reibschlüssig in eine weitere (nicht dargestellte) Aufnahme oder Halterung eingespannt. Diese in der radial- oder Axialausführung ausbildbare Aufnahme weist in der Regel einen mit einem Zahnstangenprofil versehenen Schaft zur Kopplung mit einem Werkzeugrevolver auf und ist nach DIN 69880 / DIN ISO 10889 genormt. Diese genormte Aufnahme weist eine Nut mit einem C- oder U-Profil auf, weshalb zum Einsetzen in diese Nut der Fixiervorsprung 114 mit zwei gegenüberliegenden zueinander parallel ausgerichteten Spannflächen 117 ausgebildet ist. Eine längliche Außenwandung des Fixiervorsprungs 114 ist als Anschlagwandung 118 ausgerichtet, sodass der Fixiervorsprung 114 näherungsweise dem eines Quaders entspricht.
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Um das Werkzeug 200 reibschlüssig zu haltern, ist der Grundkörper 110 zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teile zueinander beweglich angeordnet sind. Der verhältnismäßig kleinere Teil ist hier als Klemmleiste 115 ausgebildet, die mithilfe von vorzugsweise drei Befestigungsschrauben 150 mit dem verhältnismäßig größeren Teil, dem Konterpart 116 verschraubbar ist.
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2 zeigt eine Anordnung aus Werkzeughalter 100, Werkzeug 200 und Werkzeugeinsatz 210 aus der Perspektive des werkzeugseitigen Befestigungsabschnitts 111. Das Werkzeug 200 weist einen flächigen auch als Stechschwert 201 bezeichneten Plattenkörper auf, ist in die Halterungsvertiefung 113 des Grundkörpers 110 des Werkzeughalters 100 geschoben und wird dort von den Klemmleisten 115, 121 eingespannt gehalten. Das Stechschwert 201 wiederum spannt den Werkzeugeinsatz 210 ein. Der Werkzeugeinsatz 210 weist eine Bearbeitungskante 211 auf, die letztlich in spanabhebendem Kontakt mit dem rotierenden Werkstück ist. Folglich weist der Werkzeugeinsatz 210 den größten Verschleiß auf und muss am häufigsten ausgetauscht werden. Zu diesem Zweck weist das Stechschwert 201 vier Klemmschlitze 202 zum Haltern von bis zu vier Werkzeugeinsätzen 210 auf, wobei in der dargestellten Abbildung ein Klemmschlitz 202 mit einem Werkzeugeinsatz 210 besetzt ist. In dem Klemmschlitz 202 ist der Werkzeugeinsatz 210 von zwei Klemmbacken 203,204 gehalten. Die Klemmbacken 203,204 können mithilfe eines (nicht dargestellten) Aufspreizschlüssels mit elliptischen Querschnittsprofil aus der geschlossenen Stellung in eine (nicht gezeigte) geöffnete Stellung überführt werden. Dafür ist ein ovaler Schlitzbereich 208 vorgesehen, in den der Aufspreizschlüssel eingeführt werden kann. Die Bearbeitung des Werkstücks ruft in der Regel eine große Hitzeentwicklung hervor, sodass die zu bearbeitende Stelle gekühlt werden muss. Dafür weist jeder Klemmschlitz 202 Auslassöffnungen 207 für ein Kühlmedium auf. Das Kühlmedium wird dem Stechschwert 201 über Einlässe 205,206 zugeführt und über (nicht dargestellte) Leitungen den Auslassöffnungen 207 an den Klemmschlitzen 202 zugeführt.
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Gemäß 3 in der Ansicht auf den maschinenseitigen Befestigungsabschnitts 112 kann auch der Werkzeughalter 100 Anschlussstutzen 160, 161 für Kühlmedium aufweisen. Die Anschlussstutzen 160, 161 sind als Einlassstutzen 160, 161 ausgebildet, sodass das Werkzeug 200 im Bereich der vier Klemmschlitze 202 gekühlt werden kann. Das zugeführte Kühlmedium ist eine Emulsion oder ein hitzebeständiges Öl. Das ausgetretene Kühlmedium wird in einem Sammelbehälter mit einem Tank (nicht dargestellt) aufgefangen und in der Drehmaschine oder extern über Schlauchverbindungen zum Werkzeughalter 100 und zum Werkzeug 200 zurückgeführt. Sofern die Drehmaschine einen internen Kreislauf für Kühlmedium aufweist, kann das Kühlmedium auch im Bereich des maschinenseitigen Befestigungsabschnitts 112 aus der Drehmaschine dem Werkzeughalter 100 zugeführt werden. Die entsprechenden Anschlussstutzen 122 für die Zufuhr des Kühlmediums aus der Drehmaschine können zusätzlich Vertiefungen für (nicht dargestellte) Dichtungen aufweisen. Ebenfalls weist der Grundkörper 110 Öffnungen 123 für die Klemmschrauben 150 zum Befestigen der Klemmleiste 115 mit dem Konterpart 116 auf (vgl. 4), wobei die Öffnungen 123 als Durchgang durch den Grundkörper 110 ausgebildet sind. Alternativ können sie (nicht dargestellt) als Sacklöcher, vorzugsweise im Konterpart 116, ausgebildet sein.
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4 veranschaulicht, das Einspannen des Werkzeugs 200 in den Werkzeughalter 100. Die Halterungsvertiefung 113 ist als zu beiden Stirnseiten 127,128 (vgl. 1) offene Schiene ausgebildet, in die das Stechschwert 201 eingeschoben werden kann. Die Verbindung zwischen Werkzeughalter 100 und Werkzeug 200 ist auch mittels Schwalbenschwanzverbindung 250 realisiert. Eine Seitenfläche des Stechschwerts 201 ist in flächigem Kontakt mit der Bodenwandung 126 der Halterungsvertiefung 113. Die Bodenwandung 126 ist an den länglichen Seiten von der ersten oder losen Klemmleiste 115 und von der zweiten oder festen Klemmleiste 121 begrenzt. Die Klemmleisten 115,121 weisen zur Ausbildung der Schwalbenschwanzverbindung 250 eine Hinterschneidung 124 für das Stechschwert 201 auf. Die Tiefe der Halterungsvertiefung 113 beträgt also mindestens die Dicke des Stechschwerts 201. Ferner schließen die den Klemmleisten 115, 121 zugeordneten Ränder an den parallelen Längsseiten der Halterungsvertiefung 113 mit der Bodenwandung 126 einen Winkel von bspw. 60° ein. Zum Ausbilden des formschlüssigen Halteanschlags 251 ist die Umrandung 209 des Stechschwerts 201 mit einem entsprechend komplementären Winkel ausgebildet. Der Halteanschlag 251 wird erzeugt, indem die erste Klemmleiste 115 mit dem Konterpart 116 und damit der zweiten Klemmleiste 121, die einstückig mit dem Konterpart 116 ausgebildet ist, verschraubt wird.
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Hierfür sind ein oder mehrere Befestigungsschrauben oder Klemmschrauben 150 vorgesehen, wobei der Schraubenkopf 151 der Klemmschrauben an einer Wandung der Klemmleiste 115 anliegt. Entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Klemmschrauben 150 weist die Klemmleiste 115 Durchgangsbohrungen auf, die von dem Gewindeschaft 152 der Klemmschrauben 150 durchsetzt sind. Das Außengewinde des Gewindeschafts 152 greift ferner in ein komplementäres Innengewinde des Konterparts 116 des Grundkörpers 110, mit dem die zweite Klemmleiste 121 einstückig ausgebildet ist. Durch die Befestigungsmethode lässt sich die Halterungsvertiefung 113 bei Bedarf verbreitern, sodass auch breitere Stechschwerter 201 in den Werkzeughalter 100 eingesetzt werden können. Zur Stabilisierung der ersten Klemmleiste 115 weist die erste Klemmleiste 115 eine längliche Führungsrippe 119 auf, die sich von der ersten Stirnseite 127 des Werkzeughalters 100 bis zu seiner zweiten Stirnseite 128 (vgl. 1) erstrecken kann. Die Führungsrippe 119 bildet einen Führungsanschlag 125 in oder mit einer Führungsnut 120 aus. Die Führungsrippe 119 weist vorzugsweise einen Dreieck-förmigen oder Trapez-förmigen Querschnitt auf, wobei eine Schrägseite des Rippenquerschnitts komplementär zu einer Begrenzungswandung einer V-förmig gestalteten Führungsnut 120 ausgebildet ist.
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Beispielhaft sei ferner das Prinzip der Eloxalschicht 300 im Bereich der Anschlagfläche 118 des Fixiervorsprungs 114 eingezeichnet. Vorzugsweise ist der gesamte Grundkörper 110, also die Klemmleiste 115 und der Konterpart 116 von der Eloxalschicht 300 als Überzug bedeckt. Die Schichtdicke 301 der Eloxalschicht 300 beträgt vorzugsweise 30-40 µm, wobei davon 2/3 als Umwandlungsschicht 302 realisiert sind, die durch Umwandlung der Aluminiumlegierung des Grundkörpers 110 beim Eloxieren entsteht. 1/3 der Schichtdicke 301 liegt als Schichtzuwachs 303 vor, sodass sich die Außenabmessung des Grundkörpers 110 erhöht. Die gewählte Toleranz der Nennmaße des Grundkörpers 110 beträgt das Doppelte des Schichtzuwachses 303, sodass sowohl das Werkzeug 200 in den Werkzeughalter 100 eingespannt als auch der Werkzeughalter 100 in eine (nicht dargestellte) Aufnahme eingespannt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Werkzeughalter
- 110
- Grundkörper
- 111
- werkzeugseitiger Befestigungsabschnitt
- 112
- maschinenseitiger Befestigungsabschnitt
- 113
- Haltevertiefung
- 114
- Fixiervorsprung
- 115
- erste oder lose Klemmleiste
- 116
- Konterpart
- 117
- Spann- oder Montagefläche des Fixiervorsprungs
- 118
- Anschlagfläche des Fixiervorsprungs
- 119
- Führungsrippe der losen Klemmleiste
- 120
- Führungsnut des Konterparts
- 121
- zweite oder feste Klemmleiste
- 122
- Anschlussstutzen für Kühlmedium
- 123
- Öffnungen im Grundkörper
- 124
- Hinterschneidung
- 125
- Führungsanschlag
- 126
- Bodenwandung
- 127
- erste Stirnseite
- 128
- zweite Stirnseite
- 150
- Befestigungsschrauben oder Klemmschrauben
- 151
- Schraubenkopf
- 152
- Schraubenschaft
- 160
- erster Anschlussstutzen für externes Kühlmedium
- 161
- zweiter Anschlussstutzen für externes Kühlmedium
- 200
- Werkzeug
- 201
- Stechschwert
- 202
- Klemmschlitz
- 203
- erste Klemmbacke
- 204
- zweite Klemmbacke
- 205
- erster Einlass für Kühlmedium
- 206
- zweiter Einlass für Kühlmedium
- 207
- Auslassöffnung Kühlmedium
- 208
- ovaler Schlitzbereich
- 209
- Umrandung des Werkzeugs
- 210
- Werkzeugeinsatz
- 211
- Bearbeitungskante
- 250
- Schwalbenschwanzverbindung
- 251
- Halteanschlag
- 300
- Eloxalschicht
- 301
- Schichtdicke
- 302
- Umwandlungsschicht
- 303
- Schichtzuwachs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0385459 A1 [0004]
- DE 202021105786 U1 [0005]
- DE 102016221518 A1 [0005]
- EP 2664400 A1 [0005]
- WO 92/21468 A1 [0007]
- US 5678464 A [0007]
- DE 202017100588 U1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN 69880 [0035]
- DIN ISO 10889 [0035]
