DE10216538A1

DE10216538A1 - Werkzeugkopf

Info

Publication number: DE10216538A1
Application number: DE10216538A
Authority: DE
Original assignee: Koyemann Werkzeuge & Co O GmbH
Current assignee: Cbs Praezisionswerkzeuge 40629 Duesseldorf De GmbH
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: DE10216538C2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf, insbesondere für Fräs- oder Ausbohroperationen mit zumindest einem an seinem Umfang angeordneten Schneidelement (20), bei welchem das Schneidelement (20) über ein Verbindungselement (22) an einem radial weiter innenliegenden oder bezüglich der Mittelachse (Z) entgegengesetzten Befestigungspunkt des Werkzeugkopfes fixiert ist und das Verbindungselement (22) einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Werkzeugkopfes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf insbesondere für Fräs- oder Ausbohroperationen.

Derartige Werkzeugköpfe sind in vielfältiger Weise bekannt und werden insbesondere zum Aufbohren von Bohrungen auf ein bestimmtes Sollmaß verwendet. Derartige Werkzeugköpfe sind beispielsweise aus DE 36 22 638 und DE 42 24 772 bekannt. Diese Werkzeugköpfe weisen zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Schneiden auf, wobei die eine Schneide vorzugsweise so eingestellt wird, dass sie eine Schruppbearbeitung durchführt, während die andere Schneide so eingestellt wird, dass sie im gleichen Arbeitsgang eine Schlichtbearbeitung ausführt. Ferner weisen die Schneidenhalter eine Grob- und eine Feineinstellung zur exakten Einstellung der Schneiden auf den gewünschten Durchmesser auf. Dabei weist die Schruppschneide einen kleineren Flugkreisdurchmesser auf als die Schlichtschneide, so dass das Endmaß durch den Flugkreisdurchmesser der Schlichtschneide bestimmt wird.

In jüngster Zeit gibt es ein verstärktes Verlangen nach Trockenbearbeitung, um auf aus verschiedenen Gründen problematische Kühlschmierstoffe verzichten zu können. Die Trockenbearbeitung weist unter anderem das Problem auf, dass das Werkzeug bzw. der Werkzeugkopf sehr stark erwärmt wird. Dies führt aufgrund der Längendehnung des Materials bei Erwärmung zu einer Veränderung der Schneideneinstellung bezüglich der Drehachse des Werkzeuges. Die Schneiden wandern bei Erwärmung nach außen, so dass sich der Durchmesser des Werkzeuges vergrößert und das zuvor eingestellte Sollmaß nicht mehr eingehalten werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Werkzeugkopf zu schaffen, bei welchem die bei der Erwärmung des Werkzeugkopfes auftretende Verlagerung der Schneide bezüglich der Drehachse verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Werkzeugkopf mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf ist das Schneidelement nicht direkt mit dem Werkzeugkopf verbunden, sondern über ein Verbindungselement, welches einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material, aus dem der übrige Werkzeugkopf gefertigt ist, an dem Werkzeugkopf befestigt oder gelagert. Das Verbindungselement ist von dem Schneidelement aus gesehen radial innenliegend oder an dem bezüglich der Mittelachse des Werkzeugkopfes radial entgegengesetzten Bereich befestigt bzw. angelenkt. Dabei ist die Mittelachse des Werkzeugkopfes die Drehachse, um die der Werkzeugkopf bei der Bearbeitung gedreht wird. Das Verbindungselement dehnt sich aufgrund des geringeren Ausdehnungskoeffizienten bei Erwärmung weniger aus als das Material, aus dem der übrige Werkzeugkopf gefertigt ist. Dies verringert eine Verlagerung des an dem Verbindungselement angebrachten Schneidelementes aufgrund der Erwärmung. In dem Fall, dass sich das Material des Verbindungselementes bei Erwärmung im wesentlichen überhaupt nicht ausdehnt, d. h. der Ausdehnungskoeffizient 0 ist, ist das Verbindungselement zweckmäßigerweise möglichst im Bereich der Mittelachse des Werkzeugkopfes befestigt bzw. gelagert. Bei dieser Anordnung hat die Ausdehnung des übrigen Werkzeugkopfes bei Erwärmung keinen Einfluss auf das Verbindungselement, da dieses genau im zentralen Punkt des Werkzeugkopfes auf der Drehachse angeordnet ist, welche sich bei Erwärmung nicht verlagert. Wenn das Verbindungselement sich bei Erwärmung nicht ausdehnt, kann somit eine konstante Positionierung des Schneidelementes an dem Werkzeugkopf bezüglich der Drehachse sichergestellt werden.

Bevorzugt ist der Befestigungspunkt bzw. Lagerpunkt auf der dem Schneidelement diametral entgegengesetzten Seite des Werkzeugkopfes derart von der Mittelachse beabstandet, dass bei Erwärmung die radiale Ausdehnung des Werkzeugkopfes zwischen Mittelachse und Lagerpunkt im Wesentlichen der Längenänderung des Verbindungselementes zwischen Schneidelement und Lagerpunkt entspricht. Diese Anordnung ist bevorzugt, da sich geeignete Materialien für das Verbindungselement, welche im Wesentlichen keine Wärmedehnung aufweisen, nur schwer finden lassen. Aus diesem Grund wird der Lagerpunkt an dem Werkzeugkopf so angeordnet, dass er sich bei Erwärmung in einer radial entgegengesetzten Richtung zu dem Schneidelement verlagert. Dabei wird der Lagerpunkt soweit von der Mittelachse beabstandet gewählt, dass seine Verlagerung in der Lage ist, eine Längenänderung des Verbindungselementes aufgrund der Erwärmung zu kompensieren. Da der Ausdehnungskoeffizient des Verbindungselementes geringer ist als derjenige des Materials des Werkzeugkopfes, ist der Abstand zwischen der Mittelachse und dem Lagerpunkt geringer als der Abstand zwischen dem Lagerpunkt und dem Schneidelement. Bei Erwärmung des Werkzeugkopfes bewirkt diese Anordnung, dass sich der Lagerpunkt des Verbindungselementes von der Außenkante der Schneide bzw. des Schneidelementes aufgrund der Wärmedehnung entfernt. Wenn sich das Verbindungselement nicht ebenfalls aufgrund der Erwärmung dehnen würde, würde dabei auch das Schneidelement bzw. die Schneide radial zurückverlagern. Da sich jedoch auch das Verbindungselement aufgrund der Erwärmung ausdehnt, wird die Verlagerung des Lagerpunktes ausgeglichen und das Schneidelement und die Schneide können im Wesentlichen an der vorbestimmten Position gehalten werden. Auf diese Weise bleibt der Abstand des Schneidelementes bzw. der Schneide von der Drehachse des Werkzeugkopfes auch bei einer Erwärmung des Werkzeugkopfes konstant, so dass ein vorbestimmtes Durchmessermaß für eine zu fertigende Bohrung eingehalten werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schneidelement in radialer Richtung beweglich an dem Werkzeugkopf gehalten und wird in radialer Richtung an dem Werkzeugkopf über das Verbindungselement abgestützt. Diese Anordnung bewirkt, dass sämtliche auf das Schneidelement in radialer Richtung wirkenden Kräfte auf das Verbindungselement übertragen werden. Über das Verbindungselement werden die radialen Kräfte auf den Werkzeugkopf übertragen. Das Verbindungselement liegt somit im Kraftfluss der Radialkräfte und wird vorzugsweise lediglich auf Druck belastet. Diese Ausgestaltung ermöglicht, für das Verbindungselement auch Werkstoffe einzusetzen, welche keine Zugbelastungen aufnehmen können. So kann das Verbindungselement beispielsweise aus Glas gefertigt werden. Es ist somit möglich, Materialien auszuwählen, welche äußerst geringe Wärmeausdehnungsquotienten aufweisen. Die Übrigen, nicht von dem Verbindungselement übertragenen Kräfte werden über eine entsprechende Halterung des Schneidelements auf den Werkzeugkopf übertragen. Die radial bewegliche Anordnung des Schneidelementes bewirkt, dass der Werkzeugkopf bei Erwärmung eine Wärmedehnung in radialer Richtung ausführen kann, während das Schneidelement, dessen radiale Position allein durch das Verbindungselement definiert wird, seine Lage unverändert beibehalten kann. Somit erfährt das Schneidelement bei Erwärmung eine radiale Verlagerung bezüglich den übrigen Teilen des Werkzeugkopfes hält jedoch seine radiale Position bezüglich der Drehachse im wesentlichen bei.

Bevorzugt ist das Schneidelement an einem Schneidenträger angeordnet, welcher um eine von der Schneide beabstandete Achse schwenkbar ist, wobei sich der Schneidenträger an dem Verbindungselement abstützt. Die Schwenkachse verläuft vorzugsweise im Wesentlichen rechtwinkelig zur Drehachse tangential zu dem Werkzeugkopf. Bei Erwärmung des Werkzeugkopfes verlagert sich die Achse radial nach außen. Da jedoch die Schneide bezüglich der Achse schwenkbar ist, kann die Schneide radial nach innen verschwenken und weiter über das Verbindungselement abgestützt werden, welches allein die radiale Position der Schneide definiert. Somit ist es möglich auch bei Erwärmung des Werkzeugkopfes die radiale Schneidenposition bezüglich der Drehachse im Wesentlichen konstant zu halten.

Vorzugsweise ist ein Federelement vorgesehen, welches den Schneidenträger gegen das Verbindungselement drückt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der Schneidenträger ständig spielfrei an dem Verbindungselement anliegt, so dass das Schneidelement stets in der durch das Verbindungselement definierten radialen Position gehalten wird. Bei Erwärmung des Werkzeugkopfes verlagert sich die Schwenkachse des Schneidenträgers. Da der Schneidenträger jedoch federbelastet ist, wird sichergestellt, dass das Schneidelement mit dem Schneidenträger bezüglich der Achse so verschwenkt wird, dass das Schneidelement bzw. der Schneidenträger weiter spielfrei an dem Verbindungselement abgestützt wird, um die radiale Position des Schneidelementes beizubehalten.

Weiter bevorzugt sind das Schneidelement und das Verbindungselement in einem Schneidenhalter angeordnet, welcher zur Durchmessereinstellung an dem Werkzeugkopf radial verstellbar ist. Dies ermöglicht den Werkzeugkopf auf verschiedene zu fertigende Durchmesser einzustellen.

Das Verbindungselement ist vorzugsweise stabförmig ausgebildet und in Richtung der zu übertragenden Kraft angeordnet und insbesondere in einer Bohrung geführt. So muss das Verbindungselement nur Druckkräfte aufnehmen, wobei die Führung in einer Bohrung ein Knicken des stabförmigen Verbindungselementes verhindern kann. Die stabförmige Ausgestaltung des Verbindungselementes ermöglicht ferner eine sehr einfache Herstellung, da es lediglich von einem entsprechenden stabförmigen Rohmaterial abgelängt werden muss. So kann das Verbindungselement aus einem vorzugsweise runden Stabmaterial je nach Größe des zu fertigenden Werkzeugkopfes leicht auf das erforderliche Maß zugeschnitten werden.

Der Lagerpunkt, an welchem sich das Verbindungselement an dem Werkzeugkopf abstützt, ist vorzugsweise als einstellbarer Anschlag ausgebildet, an dem das Verbindungselement gelagert ist. Der Anschlag ist in radialer Richtung verstellbar, um eine Feineinstellung des Schneidelementes durch Verschieben des Verbindungselementes zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das Schneidelement an einem Schneidenhalter befestigt, welcher radial beweglich an dem Werkzeugkopf geführt ist, und das Verbindungselement ist mit dem Schneidenhalter in der Nähe des Schneidenelementes und mit dem Werkzeugkopf an einem radial weiter innenliegenden oder bezüglich der Mittelachse entgegengesetzten Lagerpunkt verbunden. Die Anordnung des Schneidelementes auf einem Schneidenhalter, welcher an dem Werkzeugkopf radial geführt ist, bewirkt, dass das Verbindungselement lediglich Kräfte in radialer Richtung aufnehmen muss. Alle anderen Kräfte werden von dem Schneidenhalter aufgenommen und über dessen Führung auf den Werkzeugkopf übertragen. Lediglich in radialer bzw. diametraler Richtung kann der Schneidenhalter über seine Führung keine Kräfte auf den Werkzeugkopf übertragen, da er in dieser Richtung in der Führung beweglich ist. In radialer Richtung werden die Kräfte von dem Schneidenhalter über das Verbindungselement auf den Werkzeugkopf übertragen. Der Schneidenhalter besteht aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie der Werkzeugkopf, d. h. er weist ebenfalls einen größeren Ausdehnungskoeffizienten und damit eine größere Ausdehnung bei Erwärmung auf als das Verbindungselement. Bei einer Erwärmung des gesamten Werkzeugkopfes dehnt sich der Schneidenhalter aus. Allerdings ist er über das Verbindungselement an einem Punkt nahe dem Schneidelement fixiert, so dass lediglich die Wärmedehnung des Teils zwischen dem Verbindungspunkt mit dem Verbindungselement und dem Schneidelement zu einer Verlagerung des Schneidelementes führen kann. Der übrige Teil des Schneidenhalters kann sich dehnen und radial in der Führung an dem Werkzeughalter bewegen, wobei sich der radial innenliegende Teil des Schneidenhalters frei in Richtung der Mittelachse des Werkzeugkopfes bewegen kann. Diese Bewegung hat jedoch keinen Einfluss auf die Position des Schneidenelementes. Lediglich eine eventuelle Wärmedehnung des Verbindungselementes wird den Verbindungspunkt zwischen Verbindungselement und Schneidenhalter radial nach außen verlagern. Dabei würde sich auch das Schneidenelement radial nach außen bewegen. Wenn das Verbindungselement keine Wärmedehnung aufweist, wird es vorzugsweise im Bereich der Mittelachse an dem Werkzeugkopf fixiert, so dass eine Wärmedehnung des Werkzeugkopfes keinen Einfluss auf die Position des Schneidelementes hat. Wenn das Verbindungselement eine Wärmedehnung aufweist, welche allerdings geringer ist als die Wärmedehnung des Materials des übrigen Werkzeugkopfes, wird der Lagerpunkt des Verbindungselementes an dem Werkzeugkopf in dem dem Schneidelement radial bzw. diametral entgegengesetzten Bereich jenseits der Mittelachse des Werkzeugkopfes angeordnet. Dies bewirkt, dass sich der Lagerpunkt bei Erwärmung in der dem Schneidelement entgegengesetzten Richtung verlagert, wodurch das Verbindungselement von dem Schneidelement aus gesehen soweit radial nach innen gezogen wird, dass eine Längendehnung des Verbindungselementes aufgrund Erwärmung kompensiert wird. Dazu muss der Abstand zwischen Lagerpunkt und Mittelachse so gewählt werden, dass die Längendehnung des dazwischen liegenden Materials des Werkzeugkopfes der Längendehnung des Verbindungselementes zwischen Lagerpunkt und Schneidelement entspricht. Bevorzugt ist das Verbindungselement mit dem Schneidenhalter möglichst nah an dem Schneidelement verbunden.

Der Lager- bzw. Befestigungspunkt ist vorzugsweise auf der dem Schneidelement diametral entgegengesetzten Seite des Werkzeugkopfes derart von der Mittelachse beabstandet, dass bei Erwärmung die radiale Ausdehnung des Werkzeugkopfes zwischen Mittelachse und Lagerpunkt im wesentlichen der radial gerichteten Längenänderung des Verbindungselementes und des Schneidenhalters oder Schneidenträgers zwischen Schneidelement und Anlenkpunkt des Verbindungselementes an dem Schneidenhalter bzw. Schneidenträger entspricht. Diese Anordnung ist bevorzugt, da es sich nur schwer realisieren lässt, dass der Anlenkpunkt des Verbindungselementes an dem Schneidenhalter direkt an dem Schneidelement oder im Befestigungspunkt des Schneidelementes angeordnet ist. Es verbleibt somit meist zwischen dem Anlenkpunkt des Verbindungselementes und der Schneide bzw. dem Befestigungspunkt des Schneidelementes an dem Schneidenhalter ein Abstand. Aus diesem Grund sollte der Abstand zwischen Lagerpunkt des Verbindungselementes an dem Werkzeugkopf und der Mittelachse des Werkzeugkopfes entsprechend größer gewählt werden, um durch Verlagerung des Lagerpunktes nicht nur die Wärmedehnung des Verbindungselementes, sondern auch die Wärmedehnung des Materials zwischen Schneidelement und Anlenkpunkt des Verbindungselementes an dem Schneidenhalter zu kompensieren. Durch diese Ausgestaltung kann erreicht werden, dass sich das Schneidelement bei Erwärmung des Werkzeugkopfes in der radialen Richtung nicht verlagert. Auf die gleiche Weise kann gegebenenfalls auch eine mögliche Wärmedehnung des Schneidelementes zwischen dessen Befestigungspunkt und der eigentlichen Schneide kompensiert werden.

Bevorzugt besteht das Verbindungselement aus einem Keramikmaterial. Keramik weist eine deutlich geringere Wärmedehnung als beispielsweise Stahl auf, aus dem der übrige Teil des Werkzeugkopfes vorzugsweise gefertigt ist. Der Ausdehnungskoeffizient von Keramik beträgt α = 3,2 × 10^-6 1/K, während derjenige von Stahl α = 12 × 10^-6 1/K beträgt. Die Wärmedehnung von Stahl ist somit etwa viermal größer als diejenige von Keramik. Als Werkstoff mit nahezu keiner Wärmedehnung kommt beispielsweise Glas in Frage.

Das Verbindungselement ist bevorzugt radial einstellbar an dem Werkzeugkopf gelagert oder befestigt. Auf diese Weise lässt sich der zu fertigende Durchmesser voreinstellen, indem das Verbindungselement radial an dem Werkzeugkopf verschoben wird. Mit Bewegung bzw. Verlagerung des Verbindungselementes wird auch das Schneidelement und damit die Schneide radial bezüglich der Mittelachse des Werkzeugkopfes verstellt, um den gewünschten Bohrungsdurchmesser einzustellen. Hierzu ist das Verbindungselement vorzugsweise über eine im Wesentlichen spielfreie Verstelleinrichtung an dem Werkzeugkopf radial verstellbar befestigt. Die Verstelleinrichtung dient zur Einstellung des zu erzeugenden Durchmessers. Die Verstelleinrichtung ist beispielsweise in Form eines drehbaren Exzenterbolzens ausgebildet. Der Exzenterbolzen ist mit einem ersten Abschnitt in einer Bohrung an dem Werkzeugkopf und mit einem zweiten, exzentrisch versetzten Abschnitt in einer Bohrung in dem Verbindungselement angeordnet. Durch Drehung des Exzenterbolzens kann das Verbindungselement somit radial zu dem Werkzeugkopf bewegt werden. Dies ermöglicht ein sehr einfaches Verstellen des Verbindungselementes. Zur genauen Einstellung kann an dem Exzenterbolzen eine Skala ausgebildet sein. Ferner ist vorzugsweise eine Klemmschraube vorgesehen, welche den Exzenterbolzen festklemmen kann, um die radiale Position des Verbindungselementes zu fixieren. Damit wird die Durchmessereinstellung des Schneidelementes an dem Werkzeugkopf in der eingestellten Position fixiert. Ferner kann das Verbindungselement zusätzlich an einer Einrichtung zur radialen Feineinstellung angeordnet sein. Bei einer solchen Anordnung kann beispielsweise die oben genannte Verstellung über die Verstelleinrichtung als Grobeinstellung des Durchmessers vorgesehen sein. Ein weiteres Element zur Feineinstellung dient dann zur genauen Durchmessereinstellung, beispielsweise nachdem mit dem Werkzeug ein Probeschnitt durchgeführt wurde. Zur Feineinstellung wird vorzugsweise der gesamte Schneidenhalter mit dem Verbindungselement radial verschoben, während bei der Grobeinstellung lediglich der Schneidenhalter über das Verbindungselement radial verschoben wird.

Weiter bevorzugt weist der Werkzeugkopf ein zweites Schneidelement auf, welches zu dem ersten Schneidelement diametral entgegengesetzt an dem Umfang des Werkzeugkopfes angeordnet ist. Diese im Wesentlichen symmetrische Ausgestaltung des Werkzeugkopfes ermöglicht eine symmetrische Einleitung und Kompensation der Schnittkräfte. Ferner ermöglicht sie den Einsatz im Folgeschnittverfahren, wobei eines der Schneidelemente die Schruppbearbeitung und das andere Schneidelement im gleichen Arbeitsgang das Schlichten übernimmt. Bei dieser Anordnung ist es üblicherweise ausreichend, das erste Schneidelement über oben beschriebenes Verbindungselement an dem Werkzeugkopf zu lagern bzw. zu befestigen. Das erste Schneidelement, welches den Schlichtvorgang übernimmt, ist für das Endmaß der Bohrung verantwortlich. Daher ist es ausreichend, dass dieses Schneidelement bei Erwärmung des Bohrkopfes seine radiale Position bezüglich der Drehachse exakt beibehält. Eine Verlagerung des zweiten Schneidelementes spielt meist aufgrund der ohnehin vorhandenen Radiusdifferenz zwischen den beiden Schneidelementen bezüglich der Mittelachse keine Rolle. Eine geringe Verlagerung des zweiten Schneidelementes aufgrund Erwärmung des Werkzeugkopfes führt nicht zu einer Änderung des Fertigmaßes der Bohrung, da dieses durch das erste Schneidelement, welches den Schlichtvorgang durchführt, bestimmt wird. Hierbei muss allerdings sichergestellt werden, dass sich bei einer Erwärmung das zweite Schneidelement für die Schruppbearbeitung nicht soweit nach außen verlagert, dass sein Flugkreisdurchmesser größer wird als derjenige des ersten Schneidelementes für die Schlichtbearbeitung. Der Radiusunterschied zwischen den Flugkreisen von Schrupp- und Schlichtschneide muss somit größer sein als eine mögliche Verlagerung der Schruppschneide aufgrund einer Erwärmung. Alternativ kann auch das zweite Schneidelement entsprechend dem ersten Schneidelement an dem Werkzeugkopf befestigt werden, so dass auch eine Verlagerung der zweiten Schneide kompensiert werden kann. Weiter bevorzugt ist das Schneidelement als Wendeschneidplatte ausgebildet. So lassen sich verschlissene Schneiden leicht austauschen, ohne dass größere Teile des Werkzeugkopfes ersetzt werden müssen. Bevorzugt sind die Wendeschneidplatte mit dem Schneidenhalter und der Schneidenhalter mit dem Verbindungselement im selben Punkt verbunden. Bei dieser Anordnung gibt es kein tragendes Material des Schneidenhalters zwischen Verbindungselement und Schneidplatte, so dass eine Wärmedehnung des Schneidenhalters auf die Position der Wendeschneidplatte keinen Einfluss hat. Diese hängt lediglich von der Wärmedehnung des Verbindungselementes ab. Diese kann jedoch durch die oben beschriebene Anordnung des Befestigungspunktes des Verbindungselementes an dem Werkzeugkopf kompensiert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeugkopfes gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnseite des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugkopfes,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Kompensation der Längendehnung.

Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung der Z-Achse auf einen Werkzeugkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Schneidenhalters gemäß Fig. 4, und

Fig. 6 eine Schnittansicht des Schneidenhalters entlang der Linie A-A in Fig. 4.

Der anhand der Figuren erläuterte Werkzeugkopf ist ein Werkzeugkopf mit zwei diametral entgegengesetzten Schneiden, welcher insbesondere zur Durchführung eines Folgeschnittverfahrens ausgebildet ist. In Fig. 1 ist allerdings nur eine Schneide dargestellt. Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht des Werkzeugkopfes. Der Werkzeugkopf weist einen Grundkörper 2 auf, der über einen daran ausgebildeten Werkzeugschaft 4 in einer Maschinenspindel fixiert werden kann. Dabei erstreckt sich die Dreh- bzw. Mittelachse Z des Werkzeugkopfes entlang der Spindelachse der Werkzeugmaschine. An der Stirnseite des Grundkörpers 2 ist eine sich diametral erstreckende Linearführung 6 ausgebildet. In dieser Linearführung 6 ist ein Schneidenhalter 8 derart angeordnet, dass er sich in der radialen Richtung R bezüglich der Drehachse Z bewegen kann. In Richtung der Z-Achse und der Richtung normal zu der Achse Z und zu der radialen Richtung R ist der Schneidenhalter 8 in der Linearführung 6 möglichst spielfrei geführt, so dass er sich in diesen Richtungen nicht bewegen kann. Durch diese Anordnung kann der Schneidenhalter 8 über die Linearführung 6 die beim Schnittprozess auftretende Tangential- und Axialkräfte sicher auf den Grundkörper 2 übertragen. Der Schneidenhalter 8 ist über zwei Schrauben 10, welche sich durch eine Längsnut 12 in dem Schneidenhalter 8 erstrecken, an dem Grundkörper 2 befestigt. Die Schrauben 10 greifen in nicht gezeigter Weise in den Grundkörper 2 ein. Die Nut 12 weist in der Richtung R eine derartige Länge auf, dass sich der Schneidenhalter 8 bezüglich der Schrauben 10 in der radialen Richtung R bewegen kann. Unter den Schrauben 10 sind Tellerfedern 14 sowie optional eine Platte 16 angeordnet. Bei der Montage des Schneidenhalters 8 an dem Grundkörper 2 werden die Schrauben 10 nur soweit angezogen, dass sich der Schneidenhalter 8 zwischen einer Gleitfläche der Linearführung 6 und den Tellerfedern 14 bzw. gegebenenfalls der Platte 16 gleitend in der radialen Richtung R bewegen kann. Um ein leichtes Gleiten ohne Auftreten eines Stick-Slip-Effektes zu ermöglichen, können die Platte 16 und/oder die Gleitflächen der Linearführung bzw. Führung 6 geschliffen oder beispielsweise mit einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten wie beispielsweise einer Hartbeschichtung beschichtet sein.
An einem bezüglich der Achse Z radial äußeren und axial vorderen Ende des Schneidenhalters 8 ist über eine Schraube 18 eine Wendeschneidplatte 20 befestigt. Die radiale Fixierung des Schneidenhalters 8 an dem Grundkörper 2 erfolgt über ein Verbindungselement in Form eines Verbindungsstabes 22. Der Verbindungsstab 22 erstreckt sich parallel zu dem Schneidenhalter 8 und der Führung 6 in der radialen Richtung R in einer Nut 24 in dem Grundkörper 2. Der Verbindungsstab 22 ist an einem Anlenkpunkt 26 möglichst spielfrei mit dem Schneidenhalter 8 verbunden. Der Anlenkpunkt 26 liegt möglichst nahe an dem Befestigungspunkt der Wendeschneidplatte 20. Der Befestigungspunkt der Wendeschneidplatte 20 wird durch die Schraube 18 gebildet. Idealerweise liegt der Anlenkpunkt 26 genau in der Achse der Schraube 18. Um die Anordnung des Anlenkpunktes 26 möglichst nahe der Wendeschneidplatte 20 zu erreichen, ist der Verbindungsstab 22 im wesentlichen L-förmig ausgebildet, so dass der Bereich mit dem Anlenkpunkt 26 in Richtung der Achse Z gegenüber dem übrigen Verbindungsstab 22 auskragt. Die Anlenkung in dem Anlenkpunkt 26 erfolgt über einen Bolzen, der sich durch eine in dem Verbindungsstab 22 ausgebildete Bohrung erstreckt.
An dem dem Anlenkpunkt 26 diametral entgegengesetzten Ende des Verbindungsstabes 22 ist eine Bohrung 28 ausgebildet, in die ein Exzenterbolzen 30 eingreift. Der Exzenterbolzen 30 ist in einer Bohrung in dem Grundkörper 2 gelagert. Der Exzenterbolzen 30 besteht aus zwei kreisförmigen exzentrisch zueinander angeordneten Abschnitten, von denen der eine in die Bohrung an dem Grundkörper 2 und der andere in die Bohrung 28 in dem Verbindungsstab 22 eingreift. Durch Drehen des Exzenterbolzens 30 kann der Verbindungsstab 22 in der radialen Richtung R verschoben werden, da sich der in die Bohrung 28 eingreifende Abschnitt dabei in der Richtung R bewegt. Damit verschiebt sich auch der mit dem Verbindungsstab 22 verbundene Schneidenhalter 8 in der radialen Richtung R. Zur Fixierung der Position des Exzenterbolzens 30 und damit auch der radialen Position des Schneidenhalters 8 ist eine Klemmschraube 32 vorgesehen, welche quer auf den Exzenterbolzen 30 wirkt und diesen in der Bohrung in dem Grundkörper 2 festklemmt. In diesem Fall dient der Exzenterbolzen 30 zur Grobeinstellung des Durchmessers. Anstelle des Exzenterbolzens 30 kann auch eine andere geeignete Einrichtung zur spielfreien Grobverstellung des Schneidenhalters 8 vorgesehen sein.
Das Material des Verbindungsstabes 22 ist so gewählt, dass es einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten α aufweist als das Material des Grundkörpers 2 und des Schneidenhalters 8. Üblicherweise werden der Grundkörper 2 und der Schneidenhalter 8 aus Stahl gefertigt, während der Verbindungsstab 22 vorzugsweise aus einem Keramikmaterial gefertigt ist. Keramik weist einen gegenüber Stahl um etwa den Faktor vier geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Bei einer Erwärmung des gesamten Werkzeugkopfes dehnt sich der Schneidenhalter 8 in der radialen Richtung R aus. Da jedoch der Abstand, insbesondere in der radialen Richtung R zwischen der Schraube 18 und dem Anlenkpunkt 26 sehr gering gewählt ist, wird sich die Schraube 18 mit der Wendeschneidplatte 20 gegenüber dem Anlenkpunkt 26 in der radialen Richtung R nur sehr wenig verlagern. Der übrige Teil des Schneidenhalters 8 kann sich frei in der radialen Richtung R entgegengesetzt zu dem Anlenkpunkt 26 ausdehnen, da sich der Schneidenhalter 8 in dieser Richtung frei entlang der Führung 6 bewegen kann. Auch der Verbindungsstab 22 wird sich bei Erwärmung zwischen dem Anlenkpunkt 26 und der Bohrung 28 in der radialen Richtung R ausdehnen, so dass sich die Wendeschneidplatte 20 radial bezüglich der Mittel- bzw. Drehachse Z nach außen verlagern würde. Jedoch ist der Verbindungsstab 22 über den Exzenterbolzen 30 bezüglich der Wendeschneidplatte 20 an dem diametral entgegengesetzten Ende des Grundkörpers 2 fixiert bzw. gelagert. Der Bereich des Grundkörpers 2, in dem der Exzenterbolzen 30 gelagert ist, verlagert sich aufgrund der Ausdehnung des Grundkörpers 2 bei einer Erwärmung des Werkzeugkopfes ebenfalls in radialer Richtung bezüglich der Achse Z nach außen. Somit wird der Verbindungsstab 22 von der Schneidplatte 20 aus gesehen in radialer Richtung zurückgezogen, so dass die Längenausdehnung des Verbindungsstabes 22 und des Schneidenhalters 8 zwischen Anlenkpunkt 26 und Schneide kompensiert werden kann. Dies bedeutet, der Exzenterbolzen 30 verlagert sich bei Erwärmung um das gleiche Maß radial auswärts, um das sich der Verbindungsstab 22 und der Schneidenhalter 8 zwischen Anlenkpunkt 26 und Schraube 18 ausdehnen, so dass die radiale Position der Schraube 18 bezüglich der Mittelachse Z im wesentlichen beibehalten wird. Aus diesem Grund behält die Wendeschneidplatte 20 auch bei Erwärmung des Werkzeugkopfes ihre Durchmesserposition bezüglich der Achse Z bei. Wird der Abstand zwischen Anlenkpunkt 26 und Schraube 18 sehr klein gewählt, so kann gegebenenfalls auf eine Kompensation der Längendehnung dieses Abstandes verzichtet werden.
Ferner weist der Werkzeugkopf einen Feineinstellring 34 auf, über den eine Feineinstellung des Durchmessermaßes möglich ist. Durch Drehen des Einstellringes 34, welcher mit einer Skala versehen ist, kann der Verbindungsstab 22 mit dem Schneidenhalter 8 in radialer Richtung genau eingestellt werden. Dieser Einstellmechanismus entspricht im Wesentlichen der in der DE 42 24 772 offenbarten Feineinstelleinrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugkopfes in Richtung der Achse Z. Der Werkzeugkopf weist zwei Schneidenhalter 8 und 36 auf, wobei der Schneidenhalter 8 zuvor beschrieben wurde. Die beiden Schneidenhalter 8 und 36 erstrecken sich radial entgegengesetzt, so dass die an ihren äußeren Enden angebrachten Wendeschneidplatten 20 diametral entgegengesetzt angeordnet sind. Dabei sind die Wendeschneidplatten 20 im Wesentlichen punktsymmetrisch bezüglich der Achse Z angeordnet. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Einleitung der Schnittkräfte in den Werkzeugkopf. Der Schneidenhalter 36 entspricht im Wesentlichen einem bekannten Schneidenhalter, wie er beispielsweise aus DE 36 22 638 bekannt ist.
In dem Schneidenhalter 36 ist keine Kompensation der Wärmedehnung vorgesehen, da das dargestellte Werkzeug zur Verwendung beim Folgeschnittbohren ausgebildet ist. Dabei übernimmt die Schneide der Wendeschneidplatte 20 an dem Schneidenhalter 36 den Schruppvorgang, während die Wendeschneidplatte 20 an dem Schneidenhalter 8 den Schlichtvorgang ausführt. Aus diesem Grunde ist es vor allem erforderlich, die Maßgenauigkeit der Schneidplatte 20 an dem Schneidenhalter 8 einzuhalten, da die zugehörige Schneide für das Endmaß der zu bearbeitenden Bohrung verantwortlich ist. Eine geringfügige radiale Lageabweichung der Schneide an dem Schneidenhalter 36 spielt für die Maßgenauigkeit der Bohrung keine Rolle, da im Anschluss an die Bearbeitung durch die Schneide an dem Schneidenhalter 36 die Schneide an dem Schneidenhalter 8 die Bohrung auf das erforderliche Endmaß bringt. In alternativen Ausführungsformen ist es jedoch auch möglich, den Schneidenhalter 36 identisch zu dem Schneidenhalter 8auszubilden, so dass auch in diesem eine Kompensation der Wärmedehnung erreicht werden kann.
Der Schneidenhalter 36 ist in ähnlicher Weise wie der Schneidenhalter 8 radial an dem Grundkörper 2 geführt. Die Fixierung in radialer Richtung wird bei ihm jedoch über eine Einstellschraube 38 erreicht, durch die der Schneidenhalter 36 an dem Grundkörper 2 in der radialen Richtung R verstellt werden kann. Auf diese Weise kann die Schneide an dem Schneidenhalter 36 auf das gewünschte Durchmessermaß eingestellt werden. Der Schneidenhalter 8 (und entsprechend der Schneidenhalter 36) liegt auf einer Führung 6 an dem Grundkörper 2 auf, durch die er in radialer Richtung R bewegbar geführt ist. In Richtung der Achse Z wird der Schneidenhalter 8 über zwei Schrauben 10 mit zwei darunterliegenden Federscheiben 14 geklemmt. Entsprechend wird der Schneidenhalter 36 über zwei Schrauben in den Bohrungen 40 geklemmt. Die Klemmung durch die Schrauben 10 und die darunter liegenden Tellerfedern 14 ist jedoch nur so stark, dass ein spielfreies Verschieben des Schneidenhalters 8 in der radialen Richtung R möglich ist.
Der Schneidenhalter 8 ist über den Verbindungsstab 22 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Die Verbindung des Verbindungsstabes 22 mit dem Schneidenhalter 8 erfolgt in dem Anlenkpunkt 26 über einen spielfrei eingesetzten Bolzen. Der Anlenkpunkt 26 liegt dabei möglichst nahe der Schneide bzw. der Befestigung der Wendeschneidplatte 20. Am radial bzw. diametral entgegengesetzten Ende weist der Verbindungsstab 22 eine Bohrung 28 auf, in die der an dem Grundkörper 2 gelagerte Exzenterbolzen 30 eingreift. Somit ist der Verbindungsstab 22 in der radialen Richtung R an dem Grundkörper 2 fixiert. Über den Verbindungsstab 22 erfolgt die radiale Fixierung des Schneidenhalters 8. Dabei ist über den Exzenterbolzen 30 ein radiales Verstellen bzw. Verschieben des Verbindungsstabes 22 und damit des Schneidenhalters 8 möglich. Somit kann durch Drehen des Exzenterbolzens 30 die an dem Schneidenhalter 8 angebrachte Wendeschneidplatte 20 bzw. Schneide radial zu- bzw. eingestellt werden.
Auch wenn die Erfindung anhand eines Werkzeugkopfes mit zwei Schneiden beschrieben wurde, kann sie entsprechend in Werkzeugköpfen mit nur einer Schneide oder mehr als zwei Schneidelementen eingesetzt werden.
Anhand von Fig. 3 wird nun die Kompensation der Längenänderung in radialer Richtung bei Erwärmung des Werkzeugkopfes detaillierter beschrieben. Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der wesentlichen Punkte der Lagerung bzw. Befestigung des Schneidenhalters 8. In Fig. 3 ist schematisch der Grundkörper 2 als Kreis mit den davon in radialer Richtung R auskragenden Schneidenhaltern 8 und 36 dargestellt. Gezeigt ist ferner schematisch die Schraube 18, mit der die Wendeschneidplatte 20 an dem Schneidenhalter fixiert ist, der Anlenkpunkt 26 sowie der Exzenterbolzen 30. Nachfolgende Betrachtung bezieht sich jeweils auf die Mittelachsen der Schraube 18, des Exzenterbolzens 30 bzw. der Bohrung 28 in dem Verbindungsstab 22 sowie des Anlenkpunktes 26. Der Befestigungspunkt 18, d. h. die Schraube 18, der Wendeschneidplatte ist um den Abstand r von der Mittel- bzw. Drehachse Z des Werkzeugkopfes beabstandet. Dieses Maß soll möglichst konstant gehalten werden, um ein zu fertigendes Durchmessermaß auch bei Erwärmung des Werkzeugkopfes beizubehalten. Der Befestigungspunkt 18 ist von dem Anlenkpunkt 26 um den Abstand a beabstandet. Der Anlenkpunkt 26 ist von dem Lager- bzw. Befestigungspunkt 30, d. h. dem Exzenterbolzen 30, um das Maß b beabstandet. Der Lagerpunkt 30 ist um das Maß c von der Mittelachse Z beabstandet. Dabei liegt der Lagerpunkt 30 auf der diametral entgegengesetzten Seite der Achse Z in bezug auf die Punkte 18 und 26. Der Verbindungsstab 22 besteht vorzugsweise aus Keramik und weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_K auf. Der Grundkörper 2 sowie der Schneidenhalter 8 sind vorzugsweise aus Stahl ausgebildet, der einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α_S aufweist.
Bei Erwärmung des Werkzeugkopfes vergrößert sich der Abstand a um

Δa = α_S.a
Der Abstand a definiert den Abstand des Befestigungspunktes der Wendeschneidplatte von dem Anlenkpunkt 26, so dass für diesen Bereich der Ausdehnungskoeffizient des Schneidenhalters 8 anzusetzen ist.
Der Abstand b vergrößert sich bei Erwärmung um

Δb = α_K.b
Der Abstand c vergrößert sich bei Erwärmung um

Δc = α_S.c
Da der Punkt 18 über den Schneidenhalter 8 mit dem Punkt 26 und dieser über den Verbindungsstab 22 mit dem Punkt 30 verbunden ist, besteht eine Verbindung des Punktes 18 mit dem Grundkörper 2 lediglich über den Punkt 30. Die Radiusänderung des Abstandes r des Punktes 18 von der Achse Z beträgt demnach insgesamt

Δr = Δa + Δb - Δc = a.α_S+ b.α_K - c.α_S
Da der Punkt 30 sich bei Erwärmung des Grundkörpers 2 ebenfalls radial nach außen bewegt, verlagert er sich aufgrund der bezüglich den Punkten 18 und 26 diametral entgegengesetzten Anordnung in negativer Richtung, so dass Δc negativ in die Radiusänderung Δr eingeht.
Will man eine vollständige Kompensation der Wärmedehnung erreichen, d. h. Δr = 0, so muss die Längenänderung des Abstandes c des Exzenterbolzens 30 von der Mittelachse Z genau der Längenänderung des Verbindungsstabes 22 zwischen den Punkten 30 und 26 sowie der Längenänderung des Schneidenhalters zwischen den Punkten 18 und 26 entsprechen. Somit muss folgende Gleichung erfüllt sein:

Δc = Δa + Δb
⇐ c.α_S = a.α_S + b.α_K
Dabei betragen die Wärmeausdehnungskoeffizienten beispielsweise für Keramik und Stahl:

α_S = 12.10^-6 1/K
α_K = 3,2.10^-6 1/K
Es sind jedoch auch andere Kombinationen von Werkstoffen mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten denkbar, welche eine Kompensation der Ausdehnung gemäß obiger Gleichung ermöglichen.
Anhand der Fig. 4 bis 6 wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den Werkzeugkopf in Richtung der Achse Z. Der Werkzeugkopf weist einen Grundkörper 42 auf, welcher über einen Werkzeugschaft in einer Maschinenspindel befestigt werden kann. An der Stirnseite des Werkzeugkopfes 42 ist ein in radialer Richtung R verstellbarer Schneidenhalter 44 angeordnet. Der Schneidenhalter 44 ist an dem Grundkörper 42 über eine Einstellschraube 46 (siehe Fig. 5) in radialer Richtung R einstellbar. Nach erfolgter Einstellung über die Einstellschraube 46 wird der Schneidenhalter 44 an dem Grundkörper 42 über die Schrauben 48 fixiert. Die Schrauben 48 bringen dabei eine ausreichende Klemmkraft auf, so dass die Schnittkräfte von dem Schneidenhalter 44 auf den Grundkörper 42 übertragen werden können, ohne dass sich der Schneidenhalter 44 in radialer Richtung verstellt. Am radial äußeren Ende des Schneidenhalters 44 ist ein Schneidelement 50 in Form einer Wendeschneidplatte angeordnet. Das Schneidelement 50 ist an einem Schneidenträger 52 befestigt, welcher wiederum schwenkbar an dem Schneidenhalter 44 gelagert ist. Dazu ist der Schneidenträger 52 über eine Dreh- bzw. Schwenkachse 54 mit dem Schneidenhalter 44 verbunden. Im Inneren des Schneidenhalters 44 ist ferner eine Bohrung 56 vorgesehen, in welcher ein Verbindungsstab 58 angeordnet ist, wie anhand von Fig. 6 näher erläutert werden wird.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Werkzeugkopfes gemäß Fig. 4. Der Schneidenhalter 44 ist an dem Grundkörper 42 radial beweglich geführt. Zur Radialverstellung ist eine Stellschraube 46 vorgesehen, welche in einer Gewindebohrung an dem Grundkörper 42 gelagert ist. Durch Drehen der Stellschraube 46 kann der Schneidenhalter 44 in radialer Richtung R bezüglich des Grundkörpers 42 bewegt werden. Das Schneidelement 50 ist in bekannter Weise an dem Schneidenträger 52 austauschbar befestigt. Der Schneidenträger 52 ist um die Drehachse 54 schwenkbar an dem Schneidenhalter 44 angeordnet. Die Drehachse 54 erstreckt sich normal und beabstandet zu der Drehachse Z des Werkzeugkopfes. Das heißt die Drehachse 54 verläuft im Wesentlichen tangential zu dem Werkzeugkopf. Ferner ist die Drehachse 54 oberhalb des Schneidelementes 50 in Richtung der Z-Achse beabstandet von diesem angeordnet. Bei Verschwenken des Schneidenträgers 52 um die Drehachse 54 erfährt das Schneidelement 50 somit eine Verlagerung in radialer Richtung R. In radialer Richtung R wird das Schneidelement 50 allein durch den Verbindungsstab 58 positioniert, wie anhand von Fig. 6 näher beschrieben wird.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 4 des Schneidenhalters 44. An der Oberseite des Schneidenhalters 44, d. h. der dem Grundkörper 42 zugewandten Seite ist eine Ausnehmung 60 ausgebildet, in welcher die Verstellschraube 46 zur radialen Verstellung des Schneidenhalters 44 angeordnet ist. Am in Richtung der Z-Achse vordem Ende des Schneidenträgers 52 ist eine Gewindebohrung 62 zum Befestigen des Schneidelementes 50 ausgebildet. Die Schwenkachse 54 ist in Richtung der Z-Achse weiter hinten liegend, d. h. weiter beabstandet von der Stirnseite des Werkzeugkopfes angeordnet. An der dem Schneidelement 50 bzw. der Gewindebohrung 62 in Richtung der Z-Achse entgegengesetzten Seite der Schwenkachse 54 ist zwischen dem Schneidenhalter 44 und dem Schneidenträger 52 ein Federelement 64 angeordnet.
Zwischen der Schwenkachse 54 und der Gewindebohrung 62 ist in dem Schneidenträger 52 eine Sackbohrung 66 angeordnet, welche in radialer Richtung zu dem Schneidenhalter 44 hin geöffnet ist. In die Sackbohrung 66 greift der Verbindungsstab 58, welcher in einer Bohrung 56 in dem Schneidenhalter 44 geführt ist, ein. Dabei kommt der Boden des Sacklochs bzw. der Sackbohrung 66 mit der Stirnseite des Verbindungsstabes 58 zur Anlage. Das Federelement 64, welches als Druckfeder ausgebildet ist, drückt so auf den Schneidenträger 52, dass der Schneidenträger 52 und der Schneidenhalter 44 im Bereich des Federelementes 64 auseinandergedrückt werden. Aufgrund der Hebelwirkung wird dabei die bezüglich der Drehachse 54 entgegengesetzten Seite des Schneidenträgers 52 auf den Schneidenhalter 44 zu gedrückt. Auf diese Weise wird der Boden des Sacklochs 66 mit der Stirnseite des Verbindungsstabe 58 durch die Druckfeder 64 in Kontakt gehalten.
An seinem entgegengesetzten Ende stützt sich der Verbindungsstab 58 in einem bezüglich der Achse Z radial entgegengesetzten Bereich des Schneidenhalters 44 an diesem über eine Anschlagschraube 68 ab. Die Anschlagschraube 68 ist eine Madenschraube, welche in eine Gewindebohrung, welche in Längsrichtung der Bohrung 56 verläuft, eingeschraubt ist. Bei dieser Anordnung ist der Verbindungsstab 58 zwischen der Anschlagschraube 68 und dem Schneidenträger 52 spielfrei gelagert, da der Schneidenträger 52 von dem Federelement 64 gegen den Verbindungsstab 58 gedrückt wird. Der Verbindungsstab 58 erstreckt sich in einer Richtung tangential zu der Drehachse 54. Dabei verläuft die Achse des Verbindungsstabes 58 in einem derartigen Winkel zur Achse Z, dass der Verbindungsstab 58 im Wesentlichen sämtliche auf das Schneidelement 50 wirkende Kräfte als Druckkräfte auf die Anschlagschraube 68 und den Schneidenhalter 44 übertragen kann.
Bei dieser Anordnung wird die radiale Positionierung des Schneidelementes 50 relativ zu dem Schneidenhalter 44 allein durch den Verbindungsstab 58 erreicht. Durch Verstellen der Anschlagschraube 68 kann der Verbindungsstab 58 innerhalb der Bohrung 56 in seiner Längsrichtung verschoben werden, wodurch der Schneidenträger 52 und somit das darauf befestigte Schneidelement 50 radial weiter nach außen gedrückt wird. Wird die Anschlagschraube 68 aus der Bohrung herausgedreht, so drückt der Schneidenträger 52 aufgrund der von dem Federelement 64 erzeugten Druckkraft den Verbindungsstab 58 weiter in die Bohrung 56 hinein, so dass das Schneidelement 50 radial weiter nach innen bewegt wird. Auf diese Weise kann über die Anschlagschraube 68 eine radiale Feineinstellung des Schneidelementes 50 vorgenommen werden, während die radiale Grobeinstellung über die Einstellschraube 46 erfolgt.
Bei einer Erwärmung des Werkzeugkopfes und des Schneidenhalters 44 wird sich die Drehachse 54 radial bezüglich der Drehachse Z weiter nach außen verlagern. Das Material des Verbindungsstabes 58 ist jedoch so gewählt, dass es eine geringere Wärmedehnung als das Material des Schneidenhalters 44 hat und vorzugsweise nahezu keine Wärmedehnung aufweist. Aufgrund der von dem Federelement 64 erfolgten Druckkraft verschwenkt der Schneidenträger 52 so, dass die Gewindebohrung 62 und das Schneidelement 50 radial auf die Stirnseite 72 des Schneidenhalters 44 zu bewegt werden. Auf diese Weise wird der Schneidenträger 52 immer mit der Stirnseite 70 des Verbindungsstabes 58 in Anlage gehalten. Da der Verbindungsstab 58 sich bei der Erwärmung jedoch im Wesentlichen nicht oder zumindest weniger ausdehnt, kann auf diese Weise das Schneidenelement 50 in einer bezüglich der Drehachse Z in radialer Richtung im Wesentlichen konstanten Position gehalten werden. Um einen Einfluss der Wärmedehnung des Schneidenträgers 52 im Wesentlichen auszuschließen, sind die Gewindebohrung 62 und die Stirnseite des Verbindungsstabes 58 bzw. der Boden der Sackbohrung 66 im Wesentlichen im selben radialen Abstand zur Drehachse Z angeordnet.
Das Material des Verbindungsstabes 58 ist vorzugsweise Keramik oder Glas, welche eine äußerst geringe Wärmedehnung aufweisen, wie oben ausgeführt. Aufgrund der Anordnung des Verbindungsstabes 58 in Richtung der auftretenden Schnittreaktionskräfte, kann dieser Stab die Schnittkräfte mit Ausnahme der tangential zur Drehachse Z wirkenden Kräfte, als Druckkräfte aufnehmen. Der Verbindungsstab 58 muss keinerlei Zugkräfte aufnehmen. Aufgrund der Führung des Verbindungsstabes 58 in der Bohrung 56 kann ferner ein Knicken des Stabes verhindert werden. Das Material des Verbindungsstabes 58 ist zwar vorzugsweise so gewählt, dass es eine sehr geringe Wärmedehnung aufweist, dennoch verbleibt meist eine Rest-Wärmedehnung. Zur Kompensation dieser verbleibenden Wärmedehnung des Materials des Verbindungsstabes 58 ist der Lagerpunkt 72 in Form der Anschlagschraube 68 des Verbindungsstabes 58 an dem Schneidenhalter 44 bezüglich der Achse Z an einer diametral entgegengesetzten Seite zu dem Schneidelement 50 angeordnet. Dies bewirkt, dass sich bei Erwärmung des Schneidenhalters 44 der Lagerpunkt 72 bezüglich der Z-Achse radial nach außen verlagert. Dies bewirkt, dass sich der Abstand zwischen dem Lagerpunkt 72 und der Achse Z vergrößert. Dieses Maß der Verlagerung des Lagerpunktes 72 in radialer Richtung entspricht bei der bevorzugten Anordnung der Längendehnung des Verbindungsstabes 58 bei Erwärmung.
Auf diese Weise kann auch bei einer Längendehnung des Verbindungsstabes 58 der radiale Abstand zwischen der Achse Z und dem Boden der Sackbohrung 66 konstant gehalten werden und der radiale Abstand zwischen der Achse Z und dem Schneidelement 50 bleibt im Wesentlichen konstant.
Sollte bei einer alternativen Ausführungsform in radialer Richtung ein größerer Abstand zwischen dem Boden der Sackbohrung 66 und der Gewindebohrung 62 gegeben sein, kann ferner der Abstand des Lagerpunktes 72 zu der Achse Z so gewählt werden, dass auch die Wärmedehnung des Schneidenträgers 52 zwischen dem Boden der Sachbohrung 66 und der Gewindebohrung 62 kompensiert werden kann. Diesbezüglich wird auf die Beschreibung zu Fig. 3 verwiesen, deren Prinzipdarstellung auch für die zweite Ausführungsform gemäß der Fig. 4 bis 6 gilt. Dabei entspricht der Befestigungspunkt 30 in Fig. 3 dem Lagerpunkt 72 in Fig. 6. Der Anlenkpunkt 26 in Fig. 3 entspricht bei der zweiten Ausführungsform dem Boden der Sackbohrung 66. Der Punkt 18 in Fig. 3 entspricht der Befestigungsschraube 62 in Fig. 6. Somit wäre der Abstand a in Fig. 3 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 der radiale Abstand zwischen der Gewindebohrung 62 und dem Boden des Sackloches 66. Idealerweise sind die Gewindebohrung 62 und das Sackloch 66 so angeordnet, dass der radiale Abstand zwischen beiden gleich null ist, d. h. in der Beschreibung zu Fig. 3 wäre für eine solche Ausführungsform das Maß a gleich null zu setzen. Bezugszeichenliste 2 Grundkörper
4 Werkzeugschaft
6 Führung
8 Schneidenhalter
10 Schrauben
12 Nut
14 Tellerfeder
16 Platte
18 Schraube
20 Wendeschneidplatte
22 Verbindungsstab
24 Nut
26 Anlenkpunkt
28 Bohrung
30 Exzenterbolzen
32 Klemmschraube
34 Einstellring
36 Schneidenhalter
38 Einstellschraube
40 Bohrungen
42 Grundkörper
44 Schneidenhalter
46 Einstellschraube
48 Schrauben
50 Schneidelement
52 Schneidenträger
54 Drehachse
56 Bohrung
58 Verbindungsstab
60 Ausnehmung
62 Gewindebohrung
64 Federelement
66 Sackloch
68 Anschlagschraube
70 Stirnseite
72 Lagerpunkt

Claims

1. Werkzeugkopf, insbesondere für Fräs- oder Ausbohroperationen mit zumindest einem an seinem Umfang angeordneten Schneidelement (20; 50), bei welchem das Schneidelement (20; 50) über ein Verbindungselement (22; 58) an einem radial weiter innenliegenden oder bezüglich der Mittelachse (Z) entgegengesetzten Lagerpunkt des Werkzeugkopfes gelagert ist und das Verbindungselement (22; 58) einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Material des Werkzeugkopfes.

2. Werkzeugkopf nach Anspruch 1, bei welchem der Lagerpunkt auf der dem Schneidelement (20; 50) diametral entgegengesetzten Seite des Werkzeugkopfes derart von der Mittelachse (Z) beabstandet ist, dass bei Erwärmung die radiale Ausdehnung des Werkzeugkopfes zwischen Mittelachse (Z) und Lagerpunkt im Wesentlichen der Längenänderung des Verbindungselementes (22; 58) zwischen Schneidelement (20; 50) und Lagerpunkt entspricht.

3. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Schneidelement (50) in radialer Richtung beweglich an dem Werkzeugkopf gehalten ist und in radialer Richtung an dem Werkzeugkopf über das Verbindungselement (58) an dem Lagerpunkt abgestützt ist.

4. Werkzeugkopf nach Anspruch 3, bei welchem das Schneidelement (50) an einem Schneidenträger (52) angeordnet ist, welcher um eine von der Schneide (50) beabstandete Achse (54) schwenkbar ist, wobei sich der Schneidenträger (52) an dem Verbindungselement (58) abstützt.

5. Werkzeugkopf nach Anspruch 4, bei welchem ein Federelement vorgesehen ist, welches den Schneidenträger (52) gegen das Verbindungselement (58) drückt.

6. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem das Schneidelement (50) und das Verbindungselement (58) in einem Schneidenhalter (44) angeordnet sind, welcher zur Durchmessereinstellung an dem Werkzeugkopf radial verstellbar ist.

7. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem das Verbindungselement (58) stabförmig ausgebildet ist und in Richtung der zu übertragenden Kraft angeordnet ist.

8. Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welchem der Lagerpunkt durch einen vorzugsweise einstellbaren Anschlag (68) gebildet wird, an dem das Verbindungselement (58) gelagert ist.

9. Werkzeugkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das Schneidelement (20) an einem Schneidenhalter (8) befestigt ist, welcher radial beweglich an dem Werkzeugkopf geführt ist, und das Verbindungselement (22) mit dem Schneidenhalter (8) in der Nähe des Schneidelementes (20) und mit dem Werkzeugkopf an dem radial weiter innenliegenden oder bezüglich der Mittelachse (Z) entgegengesetzten Lagerpunkt verbunden ist.

10. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem der Lagerpunkt auf der dem Schneidelement (20; 50) diametral entgegengesetzten Seite des Werkzeugkopfes derart von der Mittelachse (Z) beabstandet ist, dass bei Erwärmung die radiale Ausdehnung des Werkzeugkopfes zwischen Mittelachse (Z) und Lagerpunkt im wesentlichen der radial gerichteten Längenänderung des Verbindungselementes (22; 58) und des Schneidenhalters (8) oder Schneidenträgers (52) zwischen Schneidelement (20; 50) und Anlenkpunkt des Verbindungselementes (22; 58) an dem Schneidenhalter (8) bzw. Schneidenträger (52) entspricht.

11. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Verbindungselement (22; 58) aus einem Keramikmaterial besteht.

12. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Verbindungselement (22) radial einstellbar an dem Werkzeugkopf gelagert ist.

13. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem zweiten Schneidelement (20), welches zu dem ersten Schneidelement (20; 50) diametral entgegengesetzt an dem Umfang des Werkzeugkopfes angeordnet ist.

14. Werkzeugkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem das Schneidelement als Wendeschneidplatte (20; 50) ausgebildet ist.