DE19860403A1 - Anordnung aus Wälzfräser und Aufnahmedorn - Google Patents
Anordnung aus Wälzfräser und AufnahmedornInfo
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Abstract
Anordnung aus Wälzfräser in Bohrungsausführungen und Aufnahmedorn, bei der die Bohrung des Wälzfräsers an den Enden geschliffene zylindrische Zentrierflächen und der Dorn komplementäre Sitzflächen aufweist und bei der mit Hilfe axialer Spannmittel der Wälzfräser auf dem Aufnahmedorn axial aufgespannt ist, wobei ein vorzugsweise hülsenförmiger Käfig zwischen Zentrierflächen angeordnet ist, der eine Dicke aufweist, die geringer ist als der radiale Abstand zwischen Zentrier- und Sitzflächen und einen Außendurchmesser, der geringer ist als der Innendurchmesser der Zentrierflächen, der Käfig in Umfangsrichtung mindestens eine Reihe von vorzugsweise metallischen Vorspannelementen lagert, die mit der zugeordneten Zentrierfläche und der Sitzfläche in Kontakt sind und der Durchmesser bzw. der Abstand der Anlagepunkte oder Anlagelinien der Vorspannelemente geringfügig größer ist als der radiale Abstand zwischen Zentrier- und Sitzflächen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung aus Wälzfräser in Bohrungsausfüh
rung und Aufnahmedorn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Hinblick auf die Aufnahme in der Wälzfräsmaschine wird bei Wälzfräsern zwi
schen einer Bohrungsausführung und einer Schaftausführung unterschieden. Bei der
Bohrungsausführung weist der Wälzfräskörper eine zentrische Bohrung auf mit einer
Längsnut zur formschlüssigen Drehmomentübertragung. In diesem Fall ist in einer
Nut des Aufnahmedorns ein Keil angeordnet, der mit der Längsnut der Fräserbohrung
zusammenwirkt. Es ist jedoch auch bekannt, die Fräserbohrung stirnseitig mit einer
Quernut kreuzen zu lassen, um eine formschlüssige Drehmomentübertragung zu
erhalten. Schließlich ist auch bekannt, eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung
über die Stirnseite zu erhalten.
Bei der Schaftausführung sind Fräserkörper und kegelige oder zylindrische Schäfte an
den Enden des Fräserkörpers einteilig geformt. Ein derartiges massiv ausgeführtes
Werkzeug zeichnet sich in der Regel durch eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit aus.
Ein Vorausrichten auf dem Fräsdorn ist nicht erforderlich. Nachteilig ist jedoch der
hohe Aufwand, insbesondere wenn der Fräser komplett aus Hartmetall gefertigt wird.
Aus hartem Werkstoff gefertigte Fräser sind äußerst empfindlich gegen Stoß und
Schlag. Wird der Fräser beschädigt, muß er häufig ausgetauscht werden.
Die am weitesten verbreitete Art von Wälzfräsern ist in Bohrungsausführung mit
Längsnut hergestellt. Sie werden von einem standardisierten Aufnahmedorn aufge
nommen. Die Bohrung weist in beiden Endbereichen geschliffene, z. B. zylindrische
Zentrierflächen auf, die sich jeweils über annähernd ein Drittel der Länge des Fräser
körpers erstrecken. (Das präzise Schleifen über die gesamte Bohrungswandung ist
auch bekannt, erfordert jedoch einen höheren Fertigungsaufwand.) Der Aufnahmedorn
hat entsprechende zylindrische geschliffene Sitzflächen. Da der Fräserkörper auf den
Aufnahmedorn aufgeschoben wird, ist eine minimale Lose zwischen den Teilen erfor
derlich. Diese beeinträchtigt naturgemäß die Rundlaufgenauigkeit. Nach der Montage
ist die Rundlaufgenauigkeit an dafür vorgesehenen Prüfbunden des Fräskörpers zu
prüfen. Ist diese unterhalb der vorgeschriebenen Toleranz nicht vorhanden, ist es
üblich, daß eine Bedienungsperson das Werkzeug ausrichtet und so lange eine radiale
Relativverschiebung zwischen Fräskörper und Aufnahmedorn bewerkstelligt, bis die
gewünschte Rundlaufgenauigkeit erreicht ist. In jedem Fall ist jedoch die
Rundlaufgenauigkeit herkömmlicher Wälzfräser in Bohrungsausführung signifikant
geringer als die in Schaftausführung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung aus Wälzfräser und Auf
nahmedorn zu schaffen, die eine gleich hohe Rundlaufgenauigkeit ermöglicht wie
Wälzfräser in Schaftausführung, die jedoch die Nachteile dieser Ausführung vermei
det.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Hülse oder ein Käfig vorgesehen, der
zwischen der Zentrierfläche des Wälzfräsers und der Sitzfläche des Aufnahmedorns
angeordnet ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können zwei getrennte Käfige
vorgesehen werden, die jeweils im Bereich der Zentrierflächen angeordnet werden,
oder ein durchgehender hülsenförmiger Käfig, der sich über die gesamte Bohrung des
Wälzfräsers erstreckt. Die Dicke des Käfigs ist kleiner als der radiale Abstand
zwischen Zentrierfläche und Sitzfläche. Der Käfig nimmt in Umfangsrichtung
mindestens eine Reihe von vorzugsweise metallischen Vorspannelementen auf, die
mit der zugeordneten Zentrierfläche und Sitzfläche in Kontakt sind. Dieser kann
punkt- oder linienförmig, aber auch kreis- oder ellipsenförmig sein. Dabei ist der
Durchmesser bzw. der Abstand der Anlagepunkte oder Anlagelinien der
Vorspannelemente geringfügig größer als der radiale Abstand zwischen Zentrier- und
Sitzfläche.
Der Käfig muß konstruktiv so ausgeführt sein, daß er die beschriebenen
Anforderungen erfüllt, nämlich die Aufnahme der Vorspannelemente zu
gewährleisten. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Hülse, vorzugsweise
aus Metall.
Beim Einbringen des hülsenförmigen Käfigs zwischen Aufnahmedorn und Wälzfräser
findet eine relativ geringfügige elastische Verformung der Vorspannelemente statt. Da
eine Reihe von Vorspannelementen über den Umfang des Käfigs verteilt angeordnet
ist, vorzugsweise in gleichen Umfangsabständen, wird der Wälzfräser auf dem Auf
nahmedorn automatisch zentriert. Eine Rundlaufprüfung und ggf. nachträgliche
radiale Ausrichtung des Wälzkörpers entfällt. Die erfindungsgemäße Anordnung
ermöglicht mithin einen Wälzfräser von gleich guten Rundlaufeigenschaften wie
Wälzfräser in Schaftausführung, vermeidet indessen deren Nachteile. So ist der Wälz
fräser der erfindungsgemäßen Anordnung von deutlich geringerem Gewicht als ein
Wälzfräser in Schaftausführung. Der Wälzfräser nach der Erfindung ist daher leichter
handhabbar. Ferner ist er im Hinblick auf den Materialeinsatz deutlich weniger auf
wendig als Wälzfräser in Schaftausführung.
Die Vorspannelemente werden vorzugsweise von Kugeln oder Rollen gebildet. Bei
der Verwendung von Rollen findet z. B. ein linienförmiger Kontakt zwischen den
zylindrischen Flächen von Wälzfräser und Aufnahmedorn statt.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat ferner den Vorteil, daß die geschliffenen Zen
trierflächen an den Enden der Bohrung eine relativ geringe axiale Ausdehnung benö
tigen, die deutlich geringer ist als ein Drittel der Wälzfräserlänge, wie dies bei her
kömmlichen Wälzfräsern in Bohrungsausführung bekannt ist. Der Freistich, der sich
vorzugsweise an die geschliffene Zentrierfläche nach innen anschließt, kann bei der
erfindungsgemäßen Anordnung deutlich länger gehalten werden als dies bei der
bekannten Ausführung der Fall ist. Mithin ist die Fertigung des erfindungsgemäßen
Wälzfräsers auch einfacher und weniger aufwendig als herkömmliche Wälzfräser in
Bohrungsausführung.
Alternativ kann statt eines Vorspannelemente aufweisenden hülsenförmigen Käfigs
auch eine hydraulisch radial ausdehnbare Spannhülse vorgesehen werden, welche im
entspannten Zustand eine Dicke aufweist, die kleiner ist als der radiale Abstand zwi
schen Zentner- und Sitzflächen. Die Spannhülse kann eine umlaufende Ringkammer
oder auch eine Mehrzahl von im Umfangsabstand angeordnete Kammern aufweisen,
in die ein hydraulisches Medium unter Druck einbringbar ist, wodurch sich die Hülse
radial innen und außen aufweitet. Sie hat den gleichen Zentriereffekt zur Folge wie
der beschriebene hülsenförmige Käfig mit Vorspannelementen.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist, wenn der Wälzfräser
auf einem systemgleichen Dorn gefertigt wird. Nach dem Formen der Bohrung und
den erwähnten zylindrischen Zentrierflächen an den Enden der Bohrung wird für die
weitere Fertigung der Wälzfräser auf einen Fertigungsdorn aufgespannt, der seiner
seits zylindrische Sitzflächen aufweist. Mit Hilfe des schon beschriebenen hülsenför
migen Käfigs wird dann der Wälzfräser auf dem Fertigungsdorn zentriert. Alle weite
ren Fertigungsschritte bis zur endgültigen Herstellung des Wälzfräsers können dann
auf diesem Dorn vorgenommen werden. Die Aufspannung des Wälzfräsers auf dem
Fertigungsdorn kann in ähnlicher Weise erfolgen wie bei dem Aufnahmedorn in der
Fräsmaschine, und zwar z. B. mit Hilfe einer hydraulischen Spannmutter, die auf den
Dorn aufgeschraubt wird. Durch Aufbringen eines hydraulischen Drucks auf ein
hydraulisches Medium wird ein Abschnitt der Mutter gegen die zugekehrte Stirnseite
des Wälzfräsers angepreßt, vorzugsweise über einen Zwischenring, um den Wälz
fräser gegen eine Widerlagerfläche am Dorn axial festzulegen. Wie schon erwähnt,
eine Rundlaufprüfung ist nicht erforderlich.
Die Fertigung des Wälzfräsers auf dem beschriebenen Fertigungsdorn trägt ebenfalls
entscheidend zur Verbesserung des Fräsergebnisses bei. Die Austauschbarkeit zwi
schen verschiedenen Wälzfräsern und Dornen ist bei bleibender Rundlaufgenauigkeit
gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt eine Innenkühlung bzw. Vorwärmung des
Wälzfräsers zur Kompensation von Spannungen und maßlichen Veränderungen als
Folge von Wärmeentwicklungen im Fräsprozeß.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Sitzflächen des Fertigungs- bzw.
Aufnahmedorns von Buchsen gebildet, die auf den Dorn aufgeschrumpft oder
-geklebt sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Dorn nicht als Ganzes
fortgeworfen werden muß, wenn die Sitzfläche beschädigt ist. Vielmehr können die
Buchsen entfernt und durch andere ersetzt werden.
Anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung
nachstehend näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erste Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfin
dung.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfin
dung.
Fig. 3 zeigt im Schnitt eine dritte Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfin
dung.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist einen Wälzfräser 10, einen Aufnahmedorn
12 für eine Fräsmaschine und eine Spannvorrichtung 14 auf. Der Aufnahmedorn 12 ist
von herkömmlicher Konfiguration und weist an den Enden Spannkegel 16, 18 auf,
einen Anschlagbund 20 an einem Ende angrenzend an den Kegel 16 sowie einen
Gewindeabschnitt 22 angrenzend an den Kegel 18. Außerdem weist der zwischen den
Kegeln 16, 18 liegende Schaftabschnitt zwei zylindrische Sitzflächen 24, 26 auf, die
präzise geschliffen sind.
Der Wälzfräser 10, dessen Werkzeugabschnitt 28 herkömmlich ist, weist eine mittige
Durchbohrung 30 auf, die an den Enden mit zylindrischen Zentrierflächen 32 bzw. 34
versehen ist. Der Durchmesser der Zentrierflächen 32, 34 ist etwas geringer als der der
übrigen Bohrung 30, so daß die übrige Bohrung auch als Freistich betrachtet werden
kann.
Wie in Fig. 1 ferner zu erkennen, ist in die Bohrung 30 ein hülsenförmiger Käfig 36
angeordnet. Er hat eine über seine Länge gleichmäßige Dicke, die geringer ist als der
radiale Abstand zwischen den Sitzflächen 24, 26 und den Zentrierflächen 32, 34.
Außerdem weist er einen Außendurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der
Innendurchmesser der Zentrierflächen 32, 34 und einen Innendurchmesser, der gering
fügig größer als der Außendurchmesser der Sitzflächen 24, 26 ist. An den Enden weist
der Käfig 36 jeweils zwei Reihen von Kugeln 38 auf, die in gleichmäßigem Umfangs
abstand in entsprechenden radialen Bohrungen des hülsenförmigen Käfigs 36 aufge
nommen sind. Der Durchmesser der Kugeln 38 ist größer als die Dicke des Käfigs 36
und geringfügig größer als der radiale Abstand zwischen den Sitzflächen 24, 26 und
den Zentrierflächen 32, 34. Auf diese Weise werden die Kugeln zwischen den Flächen
elastisch verformt und zentrieren den Fräser 10 präzise im Hinblick auf den Auf
nahmedorn 12. Dadurch wird eine hohe Rundlaufgenauigkeit erhalten. Die Prüfung
der Rundlaufgenauigkeit erfolgt bekannterweise an der Umfangsfläche von Prüfbun
den 40, 42.
Die Vorspannvorrichtung 14 weist eine hydraulisch spannbare Mutter 44 auf, die auf
den Gewindeabschnitt 22 aufgeschraubt wird. Ein nicht gezeigter Abschnitt der Mutter
44 läßt sich axial in Richtung Wälzfräser 10 verstellen, indem über einen nicht
gezeigten Anschluß hydraulisches Medium unter Druck eingebracht wird. Über einen
Zwischenring 46 wird mithin der Wälzfräser 10 mit mehr oder weniger hoher Preß
kraft gegen den Widerlagerbund 20 angepreßt. Auf diese Weise wird nicht nur die
axiale Lage des Fräsers 10 festgelegt, sondern auch die Drehmomentübertragung
durch Kraftschluß hergestellt.
Soweit bei der Ausführungsform nach Fig. 2 Teile gezeigt sind, die mit denen nach
Fig. 1 übereinstimmen, sind gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die durchgehende Bohrung 30a des Wälzfräsers 10a ist an den Enden wiederum mit
zylindrischen Zentrierflächen 32a, 34a versehen, an denen sich nach innen Einstiche
50, 52 anschließen sowie ein mittlerer Bohrungsabschnitt 54. Bei dieser Ausführungs
form sind zwei relativ kurze hülsenförmige Käfige 56, 58 vorgesehen, deren Länge
nur geringfügig größer ist als die axiale Ausdehnung der Zentrierflächen 32a, 34a.
Dabei ist die Hülse 58 länger als die Hülse 56. Sie steht über das zugeordnete Ende
des Wälzfräsers 10a hinaus in eine Ausnehmung des Zwischenrings 46a hinein, der
wie der Ring 46 von der hydraulischen Mutter 44 gegen die zugeordnete Stirnseite des
Fräsers 10a angepreßt wird. Jeder hülsenförmige Käfig 56, 58 weist eine Reihe von
Kugeln 38 auf, die in gleichmäßigem Umfangsabstand in radialen Bohrungen des
Käfigs angeordnet sind. Die Wirkungsweise der Käfige 56, 58 und auch die geome
trischen Beziehungen bezogen auf Zentrier- und Sitzfläche sind völlig gleich denen
des hülsenförmigen Käfigs 36 nach Fig. 1.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Wälzfräser 10a verwendet, der dem nach Fig. 2
gleicht. Es werden daher gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 insoweit verwendet.
Auch der hülsenförmige Käfig 58 am rechten Ende entspricht dem nach Fig. 2. Der
linke hülsenförmige Käfig 56a weist einen radial nach innen weisenden Bund 60 auf.
In Fig. 3 ist ein Aufnahmedorn 62 dargestellt, der sich von dem Aufnahmedorn 12
nach Fig. 1 und 2 unterscheidet. Es handelt sich hier um einen Fertigungsdorn für die
Fertigung des Wälzfräsers 10a. Der Dorn 62 weist an den Enden zylindrische Zapfen
64, 66 auf, die zur Aufnahme an Spitzen in den einzelnen Fertigungsstationen geeignet
sind. Anschließend an den zylindrischen Zapfen 64 ist ein radialer Bund 68 geformt
als Widerlager für den Wälzfräser 10a. Auf dem relativ schlanken Schaft 70 zwischen
den Zapfen 64, 66 ist angrenzend an den Widerlagerbund 68 eine Buchse 72 aufge
bracht, beispielsweise durch Schrumpfung oder Klebung, deren Umfangsfläche 74
eine Sitzfläche bildet entsprechend der Sitzfläche 24 der Ausführungsform nach den
Fig. 1 und 2. Angrenzend an den Zapfen 66 ist eine weitere Buchse 76 durch Auf
schrumpfung oder Klebung auf dem Schaft 70 angebracht. Die Buchse 76 bildet eine
zylindrische Sitzfläche 78. Die Buchsen 72, 76 können ersetzt werden, wenn die zuge
hörigen Sitzflächen beschädigt und für die Fertigung nicht mehr geeignet sind. In ihrer
Funktion gleichen sie den Sitzflächen des Aufnahmedorns nach den Fig. 1 und 2.
Daher ist eine nähere Beschreibung der Anordnung des Wälzfräsers 10a auf dem Fer
tigungsdorn 62 nicht erforderlich.
Auf einem Gewindeabschnitt 78 des Schaftes 70 sitzt eine hydraulische Mutter 80,
welche in axialer Richtung eine Spannung erzeugen kann, wie dies in Verbindung mit
der Mutter 44 schon beschrieben wurde. Sie erzeugt mithin eine axiale Preßkraft auf
den Fräser 10a über einen Zwischenring 82. Der Zwischenring nimmt in einer Aus
nehmung den Käfig 58 auf. Die Buchse 72 sitzt in einer ringförmigen Ausnehmung
des Widerlagerbundes 68. Der radiale Bund 60 des Käfigs 56a verhindert eine uner
wünschte Bewegung des Käfigs 56a.
Nach Herstellung der Bohrung 30a und den zugeordneten Sitzflächen 32a, 34a wird
der vorgefertigte Wälzfräser 10a bzw. der Vorformling auf dem Fertigungsdorn 62 in
der beschriebenen Art und Weise aufgespannt und kann dann alle übrigen Fertigungs
stationen durchlaufen. Dies sichert dem Wälzfräser 10a eine hohe Präzision, und seine
Rundlaufgenauigkeit wird bei der Anordnung auf einem Dorn 12, wie er in den
Fig. 1 und 2 gezeigt ist, beibehalten.
Claims (7)
1. Anordnung aus Wälzfräser in Bohrungsausführung und Aufnahmedorn, bei der die
Bohrung des Wälzfräsers an den Enden geschliffene zylindrische Zentrierflächen
und der Dorn komplementäre Sitzflächen aufweist und bei der mit Hilfe axialer
Spannmittel der Wälzfräser auf dem Aufnahmedorn axial aufgespannt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise hülsenförmiger Käfig (36, 56, 56a, 58)
zwischen Zentrierflächen (32, 34, 32a, 34a) angeordnet ist, der eine Dicke
aufweist, die geringer ist als der radiale Abstand zwischen Zentrier- und
Sitzflächen und einen Außendurchmesser, der geringer ist als der Innendurchmes
ser der Zentrierflächen (32, 34, 32a, 34a), der Käfig (36, 56, 56a, 58) in
Umfangsrichtung mindestens eine Reihe von vorzugsweise metallischen
Vorspannelementen (38) lagert, die mit der zugeordneten Zentrierfläche und der
Sitzfläche in Kontakt sind und der Durchmesser bzw. der Abstand der Anlage
punkte oder Anlagelinien der Vorspannelemente (38) geringfügig größer ist als der
radiale Abstand zwischen Zentrier- und Sitzflächen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannelemente
(38) Kugeln oder zylindrische, kegelige oder tonnenförmige Rollen sind.
3. Anordnung aus Wälzfräser in Bohrungsausführung und Aufnahmedorn, bei der die
Bohrung des Wälzfräsers an den Enden geschliffene zylindrische Zentrierflächen
und der Dorn komplementäre geschliffene zylindrische Sitzflächen aufweist und
bei der mit Hilfe axialer Spannmittel der Wälzfräser auf dem Aufnahmedorn axial
aufgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulisch radial ausdehnbare
Spannhülse zwischen Zentrierfläche und Sitzfläche angeordnet ist, die im
entspannten Zustand eine Dicke aufweist, die geringer ist als der radiale Abstand
zwischen Zentrier- und Sitzfläche und der Außendurchmesser der Spannhülse
geringer ist als der Innendurchmesser der Zentrierflächen.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Käfig (36) oder die Spannhülse sich annähernd über die Länge der Bohrung (30)
des Wälzfräsers (10) erstreckt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Länge eines Käfigs (56, 58, 56a) oder Spannhülse gleich oder etwas größer ist als
die der Zentrierflächen (32a, 34a).
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bohrung (30a) des Wälzfräsers (10a) an der Innenseite der Zentrierflächen (32a,
34a) einen Freistich (50, 52) aufweist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sitzflächen von Buchsen (72, 74) gebildet sind, die auf dem Dorn (62) fixiert,
vorzugsweise aufgeschrumpft oder geklebt sind.
Priority Applications (3)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19860403A Expired - Fee Related DE19860403B4 (de) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Anordnung aus Wälzfräskörper und Aufnahmedorn |
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