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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Einschraubfräser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Bei
Einschraubfräsern
der genannten Art handelt es sich um Präzisionswerkzeuge, für die besonders
gute Rundlaufeigenschaften erforderlich sind. Dafür sind am
Fräskopf
die koaxiale Zylinderfläche
und die in radialer Richtung sich erstreckende, plane Ringfläche vorgesehen,
denen eine hohlzylindrische Gegenfläche und eine in radialer Richtung
verlaufende, ebene Anschlagfläche
an der Werkzeugaufnahme entsprechen. Der durch die Zylinderflächen geschaffene
Zylindersitz zwischen dem Fräskopf
und der Werkzeugaufnahme wird mit einer engen Toleranz ausgeführt, um
im Hinblick auf die Rundlaufgenauigkeit den Fräskopf exakt zu zentrieren.
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In
bekannter Ausführung
sind Einschraubfräser
der genannten Art einstückig
ausgeführt,
folglich sitzt der Gewindezapfen starr und unbeweglich am Fräskopf. Daraus
erwachsen Nachteile dann, wenn in der Betriebslage der Gewindezapfen
des Einschraubfräsers
und der Zylindersitz zwischen dem Fräskopf und der Werkzeugaufnahme
nicht exakt axial miteinander fluchten. Trotz erhöhtem Fertigungsaufwand
können
Fluchtfehler immer noch auftreten, indem beispielsweise das Gegengewinde
für den
Gewindezapfen in der Werkzeugaufnahme schief verläuft und
die an den Gewindeflanken entstehende Preßpassung den Hauptanteil an
der resultierenden Geometrie für
die Ausrichtung des Fräskopfes übernimmt.
In diesem Fall kann auch der Zylindersitz zwischen dem Fräskopf und
der Werkzeugaufnahme nicht sicherstellen, daß die Drehachsen des Fräskopfes
und der Werkzeugaufnahme miteinander fluchten. Denn der Zylindersitz
muß mit
einer – wenn
auch engen – Spielpassung
versehen werden, um sowohl ein Fügen
als auch ein Trennen des Einschraubfräsers und der Werkzeugaufnahme
zuzulassen. Auch durch eine Anlage der planen, sich in radialer
Richtung erstreckenden Kontaktflächen
am Fräskopf
einerseits und an der Werkzeugaufnahme andererseits kann nicht sichergestellt
werden, daß nicht aufgrund
einer Verdrückung
im Gewindeeingriffsbereich zwischen dem Gewindezapfen und der Werkzeugaufnahme
sowie des notwendigen Spiels im Zylindersitz eine derartige Verschiebung
des Fräskopfes
gegenüber
der Werkzeugaufnahme eintritt, welche einen ungenauen Rundlauf des
Fräskopfes
bedingt.
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Ein
Fräser
anderer Art ist aus dem Dokument
DE 82 18 553 U1 bekannt. Für die Halterung
in der Werkzeugaufnahme der Fräsmaschine
ist der Fräser mit
einem Spannkegel ausgestattet, der einen zylindrischen Fortsatz
aufweist, an dem ein Fräskopf
angeschraubt werden kann. Dies geschieht mittels einer im Innern
des Fortsatzes angeordneten Zylinderschraube, die in ein Innengewinde
des Fräskopfes eingreift.
Der Fräskopf
ist mittels eines zylindrischen Zentrierzapfens und einer in radialer
Richtung sich erstreckenden Ringfläche so am Fortsatz des Spannkegels
abgestützt,
daß die
Fixierung des Fräskopfes mittels
der Zylinderschraube keinen Einfluß auf die Rundlaufeigenschaften
des Fräskopfes
in Relation zum Spannkegel hat. Die den Fräskopf haltende Zylinderschraube
muß durch
den Spannkegel und dessen Fortsatz hindurch betätigt werden. Für einen
Einschraubfräser
mit einem Fräskopf
und einem koaxial daran anschließenden Gewindezapfen, der in
die Werkzeugaufnahme der Fräsmaschine
einschraubbar ist, kommt eine solche Konstruktion nicht in Betracht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einschraubfräser der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Abweichung der
Achse der Schraubverbindung zwischen dem Gewindezapfen des Fräsers und
der Werkzeugauf-nahme der Fräsmaschine
von der Rotationsachse der Werkzeugaufnahme keinen Einfluß auf die
Rundlaufgenauigkeit des Fräskopfes
hat, indem der Fräskopf
und der Gewindezapfen einerseits in einem gewissen Umfange voneinander
mechanisch entkoppelt und andererseits dennoch drehfest miteinander
verbunden sind.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Einschraubfräser mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichenden Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Für die Erfindung
ist wesentlich, daß die Spielpassung
der Schraubverbindung zwischen dem Gewindezapfen und dem Fräs kopf des
Einschraubfräsers
in dessen in der Werkzeugaufnahme eingespannter Anordnung den Ausgleich
eines Fluchtfehlers zwischen der Achse der Schraubverbindung, die zwischen
dem Gewindezapfen und der Werkzeugaufnahme besteht, und der Rotationsachse
der Werkzeugachse ermöglicht.
Die Zentrierung des Fräskopfes
wird nämlich
ausschließlich
von dem Zylindersitz übernommen,
der durch die Zylinderfläche am
Fräskopf
und durch die zylindrische Gegenfläche an der Werkzeugaufnahme
gegeben ist. Somit ist der Gewindezapfen vom Fräskopf insoweit mechanisch entkoppelt,
wie es für
mögliche
Fluchtabweichungen zwischen dem Schraubsitz des Gewindezapfens in der
Werkzeugaufnahme und dem Zylindersitz zwischen dem Fräskopf und
der Werkzeugaufnahme erforderlich ist. Hierbei ist zu berücksichtigen,
daß diese
Fluchtabweichungen absolut gesehen gering sind, jedoch bei Präzisionswerkzeugen
der in Rede stehenden Art dennoch einen schädlichen Einfluß auf die
Rundlaufeigenschaften nehmen können.
In geringem Maße
ist die Entkopplung zwischen dem Gewindezapfen und dem Fräskopf spürbar, denn
solange der Einschraubfräser
nicht in die Werkzeugaufnahme eingespannt ist, kann der Gewindezapfen
gegenüber dem
Fräskopf
wackeln.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
im Schnitt dargestellte Werkzeugaufnahme mit einem daran angesetzten
Einschraubfräser,
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2 die
Werkzeugaufnahme und den Einschraubfräser gemäß 1 in voneinander
abgehobener Position,
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3 eine
teilgeschnittene Ansicht des Einschraubfräsers nach den 1 und 2 und
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4 einen
Schnitt durch den Einschraubfräser
entlang der Linie IV-IV in 3.
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1 zeigt
eine Werkzeugaufnahme 1, wie sie an einer Präzisionsfräsmaschine üblich ist.
Die Werkzeugaufnahme 1 ist mit einer koaxialen Gewindebohrung 2 versehen,
in welche ein Gewindezapfen 5 eingeschraubt ist, über den
ein Fräskopf 3 in
der Betriebslage mit der Werkzeugaufnahme 1 verspannt ist.
Der Fräskopf 3 weist
Frässchneiden 4 auf,
die an an den Fräskopf 3 anschraubbaren
Fräsplatten
angeordnet sein können.
Der Fräskopf 3 und
der Gewindezapfen 5 bilden einen sogenannten Einschraubfräser, dessen
Besonderheit darin liegt, daß der
Fräskopf 3 und
der Gewindezapfen 5 zwei getrennte, zusammengefügte Teile
sind.
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Die
Zentrierung des Fräskopfes 3 relativ
zur Werkzeugaufnahme 1 erfolgt nicht über das äußere Gewinde 7, mit
welchem der Gewindezapfen 5 in das Innengewinde 6 der
Gewindebohrung 2 der Werkzeugaufnahme 1 eingreift.
Vielmehr ist dazu am Fräskopf 18 an
der Seite der mechanischen Schnittstelle ein zylindrischer Ansatz 19 vorgesehen.
Demgemäß weist
dieser Ansatz 19 eine äußere Zylinderfläche 8 auf,
und es steht der Ansatz 19 axial über einen Bund 18 am
Fräskopf 3 vor,
der gegenüber
dem Ansatz 19 einen größeren Durchmesser
hat. Der Bund 18 ist an der zum Ansatz 19 hin
liegenden Stirnseite mit einer planen Ringfläche 10 versehen, die
sich in Radialrichtung bezogen auf die Fräserachse erstreckt. Dementsprechend
hat die Werkzeugaufnahme 1 an der Schnittstelle eine gegenüber ihrer
Gewindebohrung 6 erweiterte Bohrung 20 mit einer
hohlzylindrischen Gegenfläche 9,
welche in der Betriebslage den Ansatz 19 am Fräskopf 3 aufnimmt,
wobei die Zylinderflächen 8 und 9 einen
Zylindersitz mit einer engen Spielpassung bilden. Ferner liegt in
der Betriebslage die radiale, plane Ringfläche 10 am Bund 18 des
Fräskopfes 3 an
einer ringförmigen
Gegenfläche 11 an der
Stirnseite der Werkzeugaufnahme 1 an.
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Die
Zentrierung des Fräskopfes 3 in
der Betriebslage über
den Zylindersitz 8, 9 und die Kontaktflächen 10, 11 relativ
zur Werkzeugaufnahme 1 ist von dem Gewindeeingriff des
Gewindezapfens 5 in die Gewindebohrung 2 der Werkzeugaufnahme 1 entkoppelt.
Einzelheiten dazu gehen aus 3 hervor.
Das äußere Gewinde 7 des
Gewindezapfens 5 kann sich über dessen gesamte Länge erstrecken und
dient in diesem Falle ebenfalls dazu, den Gewindezapfen 5 mit
dem Fräskopf 3 zu verschrauben.
Anstelle des durchgehenden Gewindes 7 kann am Gewindezapfen 5 aber
auch ein zweites Gewinde vorgesehen werden, über welches der Gewindezapfen 5 in den
Fräskopf 3 eingeschraube
werden kann. Dazu weist der Fräskopf 3 eine
koaxiale Gewindebohrung 12 auf, deren Innengewinde so auf
das Gewinde 7 des Gewindezapfens 5 abgestimmt
ist, daß eine Spielpassung
besteht. So kann der in den Fräskopf 3 eingeschraubte
Gewindezapfen 5 in geringem Maße gegenüber dem Fräskopf 3 wackeln. Ist
in der Betriebslage der Gewindezapfen 5 des Schraubfräsers in
die Gewindebohrung 6 der Werkzeugaufnahme 1 eingeschraubt
und der Fräskopf 3 in
der beschriebenen Weise zentriert, wird in dem Falle, daß die Achse der
Schraubverbindung nicht mit der Achse des Fräskopfes 3 und damit
mit der Rotationsachse fluchtet, über den Gewindezapfen 5 ein
mechanischer Zwang nicht auf den Fräskopf 3 übertragen.
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An
dem in den Fräskopf 3 einzuschraubenden
Ende weist der Gewindezapfen 5 ein koaxiales Mehrkantloch 14,
beispielsweise ein Sechskantloch, auf, in welchem ein Formschlußglied 13 axial
verschieblich, jedoch drehfest mit dem Gewindezapfen 5 angeordnet
ist. Bei dem Formschlußglied 13 handelt
es sich um einen Mehrkantbolzen, gemäß dem Ausführungsbeispiel um einen Sechskantbolzen
entsprechend der Querschnittskontur des Mehrkantloches 14,
wie aus 4 hervorgeht. Das Formschlußglied 13 wird
von einer Druckfeder 15 beaufschlagt, die sich am Grund
des Mehrkantloches 14 abstützt. Dadurch ist das Formschlußglied 13 bestrebt,
mit seinem nach außen
hin liegenden Ende aus dem Mehrkantloch 14 herauszutreten
und über
das Stirnende des Gewindezapfens 5 vorzustehen.
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Am
Grund der Gewindebohrung 12 des Fräskopfes 3 ist ein
Mehrkantloch 16 eingesenkt, welches den gleichen Querschnitt
wie das Mehrkantloch 14 im Gewindezapfen 5 aufweist.
Beim Einschrauben des Gewindezapfens 15 in den Fräskopf 3 rastet nahe
der eingeschraubten Endstellung das Formschlußteil 13 in das Mehrkantloch 16 am
Grund der Gewindebohrung 12 des Fräskopfes 3 ein, womit eine
formschlüssige
Verdrehsicherung zwischen dem Gewindezapfen 5 und dem Fräskopf 3 eintritt.
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Sowohl
zum Einschrauben des Gewindezapfens 5 in den Fräskopf 3 als
auch zum Herausschrauben des Gewindezapfens 5 aus der Gewindebohrung 12 des
Fräskopfes 3,
muß das
Formschlußglied 13 außer Eingriff
mit dem Mehrkantloch 16 im Boden der Gewindebohrung 12 des
Fräskopfes 3 gebracht
werden. Dazu ist koaxial durch den Fräskopf 3 eine Durchgangsbohrung 17 hindurchgeführt, durch
die hindurch mit einem geeigneten Stößel das Formschlußglied 13 aus
dem Mehrkantloch 16 zurückgedrückt werden
kann. Dadurch ist die Verdrehsicherung zwischen dem Gewindezapfen 5 und
dem Fräskopf 3 aufgehoben
und es kann der Gewindezapfen 5 aus dem Fräskopf 3 herausgeschraubt
werden.
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Alternativ
zur Durchgangsbohrung 17 im Fräskopf 3 ist es möglich, in
axialer Richtung eine Durchgangsbohrung 21 durch den Gewindezapfen 5 hindurch
vorzusehen. Diese Durchgangsbohrung 21 ist in 3 durch
gestrichte Linien angedeutet. Durch die Durchgangsbohrung 21 kann
ein nicht dargestelltes Zugglied, bei dem es sich um eine Schraube
handeln kann, bis zu dem Formschlußglied 13 hin durchgeführt werden,
welches mit dem Formschlußglied 13 in
Eingriff kommt. Dazu ist das Formschlußglied 13 an seiner
inneren Stirnseite mit einem entsprechenden Gewindeloch zu versehen. Über ein solches
Zugglied kann das Formschlußteil 13 aus dem
Eingriff in das Mehrkantloch 16 des Fräskopfes 3 zurückgezogen
werden, um den Gewindezapfen 5 relativ zum Fräskopf 3 verdrehen
zu können.