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Die
Erfindung betrifft einen Walzenstirnfräser mit einem Aufnahmeteil
und mindestens einem mit dem Aufnahmeteil lösbar ver bundenen walzenförmigen Schneidenteil
und/oder einem Adapter zum lösbaren
Anschluß eines
walzenförmigen
Schneidenteiles an dem Aufnahmeteil und/oder einem Stirnschneidenteil,
das lösbar
mit einem walzenförmigen Schneidenteil
verbindbar ist, wobei als Kupplungselemente ein Zentrierzapfen und
Zylinderstifte, die im Verbindungszustand in entsprechende Aufnahmebohrungen
eingreifen, vorgesehen sind und wobei das Aufnahmeteil, da oder
die walzenförmigen Schneidenteile
und/oder Adapter und/oder das Stirnschneidenteil mittels einer Spannschraube
miteinander lösbar
verbunden sind.
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Modular
aufgebaute Walzenstirnfräser
der genannten Art sind nach dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
So beschreibt die
DE
41 17 900 A1 einen Walzenstirnfräser aus einem in ein Stirnschneidenteil
und ein Walzenteil unterteiltes Schneidenteil und einem mit diesem
lösbar
verbundenen Aufnahmeteil. Der Schneidenteil enthält zumeist drei im Winkelabstand
voneinander angeordnete gewendelte Spannuten, die sich vom Stirnschneidenteil
zum Walzenteil erstrecken und in deren einen, in Rechtsdrehrichtung
rückwärtigen Nutenflanken
Plattensitze mit im wesentlichen radial ausgerichteten Bodenabstützflächen angeordnet
sind. Die genannten Plattensitze sind zur Aufnahme von im Umriß im wesentlichen
polygonalen Wendeschneidplatten bestimmt, die mit einer zentralen Klemmschraube
in einer die Bodenabstützfläche senkrecht
durchgreifenden Schraubbohrung am Schneidenteil befestigt werden.
Die Wendeschneidplatten stehen mit ihrer schräg in Richtung Spannut verlaufenden
Hauptschneide und ihrer daran angrenzenden Freifläche radial über dem
walzenförmigen Umfang
des Schneidenteiles über
und liegen mit ihrer der Freifläche
gegenüberliegenden
Seitenfläche gegen
eine Seitenabstützfläche an.
Die hinter der stirnseitig äußersten
Schneidplatte angeordneten inneren Schneidplatten einer jeden Schneidenreihe stehen
mit ihrer aufnahmeseitig angeordneten wirksamen Nebenschneide und
der an diese angrenzenden Freifläche
widerlagerfrei über
den zugehörigen Plattensatz über, während sie
mit ihrer stirnseitig angeordneten unwirksamen Schneide und der
an diese anschließenden
Freifläche
widerlagerfrei in einen durch eine Hinterschneidung gebildeten Freiraum hinter
der stirnseitig benachbarten Schneidelatte eingreifen. Durch diese
Anordnung sollen die an die erstgenannten Schneidplatten angreifenden
axialen Schnittkräfte
im wesentlichen kompensiert werden.
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Zur
Verbindung zwischen dem Stirnschneidenteil, dem Walzenteil und dem
Aufnahmeteil wird eine durch eine Zentralbohrung in den genannten Teilen
hindurchgreifende und in eine Gewindebohrung des Aufnahmeteiles
eindrehbare Spannschraube verwendet. Die gegenseitige Zentrierung
der genannten Teile erfolgt durch exzentrisch ausgerichtete Zylinderstifte,
die in entsprechende Bohrungen der miteinander zu verbindenden Teile
eingreifen. Zusätzlich
ist ein zylindrischer zentrisch angeordneter Paßzapfen vorgesehen, der in
eine entsprechend zylindrisch ausgebildete Aufnahmebohrung des anderen
Teiles greift. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Adapter
auf der einen Seite mit einem zylinderförmigen Zentrierzapfen und auf
derselben Seite mit exzentrisch angeordneten Aufnahmebohrungen versehen,
in die jeweils korrespondierend ausgebildete, am Aufnahmeteil vorgesehene
Zylinderstifte einführbar
sind. Auf der gegenüberliegenden Seite
besitzt der Adapter eine zentrische Aufnahmebohrung (zur Einführung eines
zylindrischen Zentrierzapfens) und exzentrisch angeordnete Zylinderstifte
zur Kupplung und Drehwinkelausrichtung zum hieran anzuschließenden Teil.
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Die
WO 94/19132 beschreibt eine
entsprechende Kupplungsstelle eines Walzenstirnfräsers mit einem
Stirnschneidenteil, bei der einer dieser Teile einen hervorstehenden
Zapfen besitzt, der aus einem unteren nicht zylinderförmigen Teil,
insbesondere einem sternförmigen
Teil und einem oberen zylindrischen Zapfen besteht, während in
einer entsprechend angepaßten
Bohrung der hintere Teil der Bohrung zylinderförmig und der davorliegende
Bohrungsteil nicht zylinderförmig,
insbesondere der Sternform angefaßt ist, wobei jedoch zwischen
dem sternförmigen
Zapfenteil und der korrespondierenden Bohrung ein Spiel freigelassen
ist, wodurch kleine Rotationsbewegungen des Zapfens in der Bohrung
möglich
sind. Betreffende Tangenten an den Berührungspunkten zwischen dem
sternförmigen Zapfenteil
und dem entsprechenden Aufnahmeteil bilden mit dem durch diesen
Punkt gehenden Radiusstrahl einen Winkel, der zwischen –10 und
+25°, vorzugsweise
bei 0° bis
1°, liegen
soll.
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Die
EP 0 639 418 A1 beschreibt
einen spiralverzahnten Fräser,
der einen im wesentlichen zylindrischen Walzenstirnteil aufweist,
an dessen Ende ein mit einer Mitnehmernut versehener Ringflansch
und daran anschließend
ein Kurzkegel zur Verbindung mit einer entsprechenden Aufnahme vorgesehen
ist. Dieser Fräser
ist jedoch nicht modular aufgebaut.
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Die
DE 75 20 996 U beschreibt
eine Fräserhülse in Kegelform
mit Spann- und Lösevorrichtung zur
Werkzeugbefestigung an Maschinenspindeln, die durch die Anordnung
eines Zylinderraumes mit Innengewinde im Anschluß an die Aufnahme für das Werkzeughalterende
zum Einschrauben eines Schraubkopfes mit Innenmehrkant und Anzugsgewinde
gekennzeichnet ist. Der vorhandene Schraubschaft weist ebenfalls
eine Anzugsgewinde auf, welches zum Einschrauben in eine entsprechende
Gewindebohrung am Werkzeughalter mit Morsekegel dient, wobei das
Anzugsgewinde am Schraubkopf, welcher in der Aufnahmehülse verschraubt
ist, vorzugsweise eine geringere Steigung aufweist als das Anzugsgewinde
am Schraubschaft, welche mit dem Werkzeughalter zusammenwirkt.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den eingangs genannten Walzenstirnfräser dergestalt
weiterzuentwickeln, daß die
Zentrierung der zu kuppelnden Teile im Spannzustand verbessert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Walzenstirnfräser nach Anspruch 1 gelöst. Dieser
ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß der
Zentrierzapfen und die Aufnahmebohrung hierfür kegelig mit jeweils gleichen
Kegelwinkeln ausgebildet sind, wobei der Zentrierzapfen als Kurzkegel(stumpf)
mit einem Kegelwinkel zwischen 5° und
10°, vorzugsweise
zwischen 7° und
8°, und
einer Kegelhöhe
von 5 mm bis 15 mm bei jeweils maximalem Kegeldurchmesser zwischen
20 mm und 35 mm ausgebildet ist. Ein Zentrierkegel gegenüber einem
zylindrischen Zentrierzapfen hat den Vorteil einer weitaus besseren
Zentrierung, insbesondere im Hinblick auf etwaige Fertigungsungenauigkeiten.
Der kegelige Zentrierzapfen legt die radiale Lage des anzukuppelnden,
diesen Zentrierzapfen aufweisenden Teiles in bezug auf das andere,
eine entsprechende Kegelbohrung gleichen Kegelwinkels aufweisenden
Teiles fest, während
die Zylinderstifte in Verbindung mit den hieran angepaßten Bohrungen
die Drehwinkelstellung der beiden zu kuppelnden Teile zueinander
indizieren. Hierbei wirken die Zylinderstifte auch als Drehwinkelsicherungen
bzw. zur Übertragung
des Drehmomentes. Die Optimierung des Kegelstumpfes zu einem Kurzkegel
hat zu dem den Vorteil einer geringstmöglichen Bauweise.
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Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Walzenstirnfräsers sind
in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Als
Verdrehsicherung sind mindestens ein, vorzugsweise drei oder mehr
Zylinderstifte vorgesehen, die in äquidistantem Winkelabstand
angeordnet sind und die in entsprechende Bohrungen des anderen Teiles
im Kupplungszustand eingreifen. In einer konkreten Ausgestaltung
der Erfindung besitzen die Zylinderstifte einen Durchmesser zwischen
7 mm bis 9 mm, vorzugsweise 8 mm, und ragen zwischen 5 mm und 8
mm über
die Planfläche
der Schnittstelle hinaus, vorzugsweise von 6 mm.
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Um
bei mehreren exzentrisch angeordneten Zylinderstiften und den hierzu
gehörenden
Aufnahmebohrungen eine eindeutige Drehwinkelzuordnung der anzukuppelnden
Werkzeugteile zu gewährleisten,
ist einer der Zylinderstifte sowie die dazugehörende Aufnahmebohrung mit einem
anderen Durchmesser als die übrigen
Zylinderstifte und dazugehörige
Bohrungen ausgestaltet. Dieser Durchmesser ist um mehr als die Fertigungstoleranz
samt der zugehörigen
Aufnahmebohrung kleiner oder größer gewählt, so
daß der
auf einen anderen Teil aufsteckbare Teil nur in einer konkreten
Drehwinkelrichtung passend bzw. indiziert ist.
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Alternativ
hierzu kann einer der Zylinderstifte und die dazu korrespondierende
Bohrung unter einem anderen Radialabstand als die übrigen Zylinderstifte
und die dazu korrespondierenden Bohrungen angeordnet sein.
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Die
Zentrierstifte sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
durch Einpressen in vorgefertigte Bohrungen des Teiles eingebracht,
mit dem sie bzw. an dem sie befestigt sein sollen.
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Die
Spannschraube ist vorzugsweise als Differentialschraube ausgeführt, die
in entsprechende Gewindegänge
der zu verbindenden Teile eingreift. Die beiden Gewindegänge der
Differentialschraube sind so ausgebildet, daß bei entsprechender, vorzugsweise
Inbusbetätigung
der Schraube durch die unterschiedlichen Gewindesteigungen die beiden
zu kuppelnden Teile aufeinander zu bewegt und miteinander verspannt
werden. Eine solche Ausbildung ist insbesondere bei solchen Fräsern empfehlenswert, die
einen kugelkopfförmigen
Stirnschneidenteil haben, bei dem die Spannschraube maschinenseitig befestigt
werden muß.
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Der
erfindungsgemäße Walzenstirnfräser kann
aus einem Aufnahmeteil, mindestens einem Walzenteil und einem Stirnteil,
ggf. auch unter Zwischenschaltung von Adapterstücken aufgebaut sein. Die Gesamtlänge des
Walzenstirnfräsers
wird durch die Anzahl der aneinandergekuppelten einzelnen Walzenteile
und deren Länge
bestimmt, die vorzugsweise gleich groß ist. Auf diese Weise ist
es möglich, ein
dem Bedarfsfall angepaßtes
Werkzeug gewünschter
Länge zusammenzusetzen
bzw. die entsprechenden Teile miteinander zu kuppeln.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Walzenstirnfräsers mit abgenommenem Walzen-Verlängerungsteil
in explosionsartiger Darstellung,
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2 eine
Draufsicht auf das Walzenteil nach 1,
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3 eine
Seitenansicht eines Walzenteiles nach 1 oder 2,
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4 bis 6 in
schematischer Darstellung die Art der Befestigung eines Walzenfräserteiles an
einem Aufnahmeteil und
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7 eine Übersichtsdarstellung
der Kombinationsmöglichkeiten
unterschiedlicher Aufnahmeteile mit unterschiedlichen Walzen- oder
Stirnschneidenteilen unter Verwendung jeweils angepaßter Spannschrauben.
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Der
in 1 dargestellte Walzenstirnfräser besitzt eine Aufnahmeteil 10 mit
einem Steilkegel 11 und einen mit dem Aufnahmeteil 10 verbundenen ersten
Walzenteil 12, an den ein oder mehrere Walzenteile 13 und/oder
ein Stirnschneidenteil (Kopfteil) anschließbar sind. Die Teile 12 und 13 nach 1 besitzen
drei im gleichen Winkelabstand voneinander angeordnete gewendelte
Spannuten, die sich in längsaxialer
Richtung erstrecken und die an der jeweiligen rückwärtigen Nutenflanke Aufnahmen
für Schneidplatten 14 besitzen,
die dort mittels einer Spannschraube befestigt sind. Die konstruktive
Ausbildung und Anordnung der genannten Spanformnuten, von denen
nur zwei in 1 dargestellt sind, ist ebenso
wie die Anordnung und Gestaltung der Schneidplatten 14 bekannt.
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Zur
Verbindung des walzenförmigen
Schneidenteiles 13 mit dem Schneidenteil 12 dienen
exzentrisch und in gleichem Winkelabstand angeordnete Zylinderstifte 15,
die in entsprechendem Winkelabstand vorgesehene Bohrungen 16 einführbar sind. Weiterhin
ist ein Kurzkegel-Zentrierzapfen 17 vorgesehen, der in
eine mit gleichen Kegelwinkeln versehene axiale Bohrung 18 eingeführt werden
kann. Entsprechende Bohrungen 16 und 18 besitzt
der walzenförmige
Schneidenteil 13 auch an seiner in 1 rechts, unten,
dargestellten Unterseite, so daß dort
in entsprechender Weise ein weiteres walzenförmiges Schneidenteil oder ein
abschließendes
Stirnteil aufsteckbar ist. Wie 2 entnehmbar
ist, besitzen die drei im Winkelabstand von 120° dargestellten Bohrungen einen
Durchmesser d, der etwa 8 mm groß ist. Die auf einem gemeinsamen
Kreisbogen 19 mit einem Durchmesser von 42 mm angeordneten,
unten dargestellten Bohrungen sowie die auf einem Kreisbogen 20 mit
einem Durchmesser von 41 mm angeordnete, oben in 2 dargestellte
Bohrung 16 besitzen einen einheitlichen Durchmesser von
8 mm. Durch die unterschiedliche exzentrische Anordnung der dritten
Bohrung (auf Kreisbogen 20) wird eine Indexierung erreicht,
da die jeweils in die Bohrungen einführbaren Stifte 15 in
jeweils gleichen radialen Abständen
wie die zugehörigen
Bohrungen 16 im anzukuppelnden Teil angeordnet sind. Alternativ
hierzu ist es möglich,
eine der Bohrungen und den dazu korrespondierenden Zylinderstift 16 mit
einem kleineren Durchmesser als die übrigen Zylinderstifte und entsprechende
Bohrungen auszustatten, wodurch ebenfalls eine Indexierung erreicht
wird. Durch die in 2 dargestellte Ausführungsform
oder die entsprechend eine Indizierung liefernde Ausführungsform
mit kleinerem Durchmesser eines der Zylinderstifte in Verbindung
mit einem entsprechend ausgestalteten Bohrloch kann nach einer Weiterentwicklung
der Erfindung auch dazu dienen, daß nur einer der Zylinderstifte
als Drehsicherung dient, die anderen hingegen unter Spiel in entsprechenden
Bohrungen anliegen.
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Die
Aufnahmebohrung 18 kann zusätzlich eine abgeschrägte Fase 21 bzw.
am Bohrlochende einen Freistich aufweisen. Die bevorzugten Kegelwinkel
sowohl der Aufnahmebohrung 18 als auch des Kurzkegelzapfens 17 liegen
bei 7,125°.
Die Kegelhöhe
h (siehe 3), die im dort dargestellten
Fall etwa gleich groß der
Zapfenhöhe
sein kann, beträgt
8 mm. Zusätzlich
kann zur optischen Kennzeichnung der "passenden" Drehwinkelzuordnung zweier zu kuppelnder
Teile 12 und 13 ein mantelseitig angeordneter
Orientierungspunkt 22 an jedem Teil vorgesehen sein.
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In
der in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform
sind der Kurzkegel 17 und die Zentrierstifte 15 jeweils
auf einer Seite, nämlich
der Oberseite des betreffenden Schneidwalzenteiles 13 angeordnet,
was den Vorteil hat, daß ggf.
auch mit dem Grundkörper
allein gearbeitet werden kann. In Abwandlung dieser Ausführungsform
ist es jedoch gleichermaßen
möglich,
die Unter- bzw.
Vorderseite des walzenförmigen
Schneidenteiles 12 mit Zylinderstiften 15 und
einem konischen Zentrierzapfen 17 und die entsprechend
hier anlegbare Seite des Schneidenteiles 13 mit zugehörigen Bohrungen
auszubilden. Möglich
sind auch Kombinationen dergestalt, daß die eine Stirnseite des ersten
Teiles mit exzentrisch angeordneten Mitnahmestiften und die andere Stirnseite
des zweiten Teiles mit einem konischen Zentrierzapfen ausgerüstet ist.
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Je
nach Bedarfsfall können
mehrere walzenförmige
Schneidenteile 13 sukzessive zur Werkzeugverlängerung
aufgesteckt werden; ggf. kann ein Kugelkopf oder ein Stirnschneidenteil
den Abschluß bilden.
Möglich
ist auch die Zwischenfügung
von Adaptern, die durchmesser- und längenangepaßt sind und die ebenfalls vorder-
und rückseitig
bzw. oben und unten mit Stirnseiten ausgestattet sind, die exzentrisch
angeordnete Zylinderstifte und/oder einen Kurzkegel-Zentrierung
bzw. entsprechende Aufnahmebohrungen aufweisen.
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Die
Art der Verspannung zweier Teile, hier eines Aufnahmeteiles 10 mit
einem Walzenteil 12, die prinzipiell auch für die Verspannung
von Teilen 12 und 13 miteinander gilt, ist 4 bis 6 zu
entnehmen. Der Aufnahmeteil 10 sowie der Walzenteil 12 sind
mit einer Gewindebohrung 23 bzw. 24 mit unterschiedlichen
Durchmessern versehen. Zunächst wird
die Spannschraube 25, die als Differentialschraube ausgebildet
ist, mit dem Feingewindeende in die Gewindebohrung 23 etwa
im Maß a
eingeschraubt, dann wird der anzufügende Werkzeugteil auf das
Normalgewinde aufgeschraubt, wodurch sich der Überstand b (siehe 5)
ergibt. Legt man, wie in 5 dargestellt, das walzenförmige Teil 12 an und
betätigt
die Spannschraube 25, die vorzugsweise einen kopfseitigen
Inbus aufweist, derart drehend in der Gewindebohrung 23,
daß sie
nach unten unter Eingriff in die Gewindebohrung 24 geführt wird,
so wird bei weiterer Betätigung
der Spannschraube 25 das Teil 12 in Richtung des
Pfeiles 26 relativ zum Aufnahmeteil 10 bewegt.
Hierbei legt die Spannschraube den mit c bezeichneten Weg in der
Gewindebohrung 23, d.h., relativ zum Aufnahmeteil 10 zurück, bis sie
die in 6 dargestellte Lage erreicht, in der die Zylinderstifte 15 in
die Bohrungen 16 (siehe 4) und der
Kurzkegel 17 in die zentrische Aufnahmebohrung 18 geführt sind.
Hierbei kommen die jeweiligen planaren Stirnflächen 27 und 28 der
Teile 12 und 10 zur Anlage, wobei die Spannschraube 25 und
das Maß e
in die Gewindebohrung 24 des Teiles 12 hineinragt.
Das Zusammenziehen der Teile 12 und 10 unter Minimierung
des Differenzweges b auf 0 wird durch die Steigungsunterschiede
der jeweiligen Gewinde der Bohrungen 23 und 24 in
Verbindung mit den entsprechend angepaßten Gewinden der Differentialschraube 25 bewirkt.
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Eine
schematische Darstellung für
den modularen Aufbau eines Walzenstirnfräsers auch unterschiedlichen
Grundbausteinen gibt 7 wieder. Zunächst kann
von unterschiedlichen Aufnahmen 101, 102 oder 103,
zum Teil mit unterschiedlichen Steilkegeln, Flanschen etc. ausgegangen
werden. jeder dieser Aufnahmen 10, 101, 102 oder 103 kann
mit walzenförmigen
Stirnteilen 12 bzw. 121 bis 126 in der
anhand der 4 bis 6 dargestellten
Weise unter Verwendung einer Doppelgewindeschraube 251 bzw. 252 verbunden
werden. Die walzenförmigen Stirnteile 121 bis 126 können sich
im Durchmesser, in der Anzahl der Spanformnuten, der Länge als
auch durch die Wendeschneidplattenbestückung unterscheiden. Sollte
die durch die walzenförmigen Schneidenteile 121 bis 126 jeweils
vorgegebene Länge
nicht ausreichen, können
ein oder mehrere Zwischenteile, die ebenfalls als walzenförmige Schneidenteile 131 bis 133 ausgebildet
sind, zur Werkzeugverlängerung
verwendet werden, wie dies aus 1 ersichtlich
ist. Die betreffende Verbindung zwischen den Teilen 121 bis 126 und
den Teilen 131 bis 133 erfolgt ebenfalls über Differentialschrauben 253 und 254.
Den Abschluß bilden
Stirnschneidenteile 291 bis 296, die in ihrem
Aufbau den übrigen
Teilen des Walzenstirnfräsers
angepaßt
sind. Alternativ zu den Stirnschneidenteilen 291 bis 296 können auch Kugelköpfe 301, 302 oder 303 als
Stirnschneidenteile verwendet werden. Die Befestigung der jeweiligen Verlängerungsstücke des
Walzenstirnfräsers
bzw. dessen stirnseitigen Abschlüsse
und deren Befestigungsmittel, nämlich
mit Spannschrauben 251 bis 258 ist anhand der
jeweils indizierten Nummernfolge 1 bis 8 kenntlich
gemacht. Alle als Verlängerung
bzw. als Befestigung an einem Aufnahmeteil verwendeten Schneidenteile
sind an den Kupplungsstellen mit exzentrisch angeordneten Zylinderstiften
sowie einem Kurzkegel-Zentrierzapfen und jeweils hierzu korrespondierenden
Bohrungen ausgestattet.