DE19960927C2 - Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung, insbesondere von Werkstücken aus Stahl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung, insbesondere von Werkstücken aus Stahl, wobei das Werkzeug als rotie­ rendes Werkzeug ausgebildet, einen in eine Maschine oder eine Maschi­ nenspindel einspannbaren Schaft aufweist, dessen freies Ende mit einem Werkzeugkopf versehen ist, wobei an den Schaft ein Zapfen ange­ formt ist, und der Messerkopf eine Bohrung als Zapfenaufnahme auf­ weist, wobei die Zapfenaufnahme mit einer engen Passung auf den Zap­ fen aufsetzbar und auf den Zapfen durch Kraftschluss festsetzbar ist.

Zerspanend arbeitende Werkzeuge sind Fräser, Bohrer, Drehstähle u. dgl. Diese Werkzeuge besitzen Schneidkanten die oftmals von einge­ setzten Schneidplatten gebildet sind. Mit diesen Werkzeugen kann mehr oder weniger tief in ein Werkstück eingedrungen werden, wobei die Tiefe von der Steifigkeit und der Standfestigkeit des Werkzeugs ab­ hängt. Bekannt ist, Messerkopf und Schaft mit einer Gewindeverbindung zusammenzufügen, wobei in aller Regel der Schaft mit einem Gewindean­ satz und der Messerkopf mit einer korrespondierenden Gewindebohrung versehen ist. Miteinander verschraubt bilden sie das Werkzeug, das in eine Maschine bzw. in eine Maschinenspindel eingeschraubt, in das Ma­ terial des Werkstücks eindringt. Solche Schäfte werden in aller Regel aus Werkzeugstahl hergestellt, um den Gewindezapfen wirtschaftlich fertigen zu können.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Verbin­ dungen bekannt (vgl.: Schreyer: Werkzeugspanner für OSA-Frässpindelköpfe. In: Z-Werkstattstechnik u. Maschinenbau, 40. Jg., Heft 1, Jan. 1950, s. 10-16), wobei an dem Schaft ein Zapfen angeformt ist, wobei der Messerkopf eine Bohrung als Zapfenaufnahme aufweist, und die Zap­ fenaufnahme mit enger Passung auf den Zapfen aufsetzbar und auf den Zapfen mit Kraftschluss festsetzbar ist. Insbesondere diese Verbin­ dungen zwischen Schaft und Werkzeugkopf haben sich soweit bewährt. Jedoch kann bei solchen Verbindungen ein genauer Rundlauf nicht si­ chergestellt werden. Auch wird der Schaft bei einem tiefen Eindringen des Werkzeugs in das Werkstück stark beansprucht, so dass sich der stählerne Schaft bei Zwischenfallen verbiegt, was zu Unwuchten führt, die besonders bei den üblichen, hohen Umdrehungszahlen Probleme be­ reitet und die zur Zerstörung der Maschine bzw. der Maschinenspindel führen kann.

Somit hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein gattungsgemä­ ßes Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung vorzuschlagen, bei dem diese Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere eine Verbindung zwischen Werkzeugkopf und Schaft geschaffen werden soll, die eine verbesserte Standzeit des Werkzeugs in bzw. an einer Maschinenspindel gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zapfen des Schaftes und korrespondierend dazu die Bohrung des Messerkopfes zur Herstellung einer Formschluss- und einer Kraftschlussverbindung jeweils einen Gewindebereich und einen Presspassungsbereich aufwei­ sen, und der Presspassungsbereich des Schaftes mit einer Überbestim­ mung zum thermischen Aufschrumpfen des Presspassungsbereichs des Messerkopfes versehen ist. In Folge der Kombination von zwei seriell angeordneten Verbindungsarten zwischen dem Werkzeugschaft und dem Messerkopf wird eine Verbindung geschaffen, die insbesondere den Beanspruchungsarten des Messerkopfes in dem zu schneidenden Material am besten gerecht wird. Denn in Folge der einerseits vorgesehenen Gewindeverbindung ergibt sich zwischen Zapfen und Messerkopf ein Formschluss, der bei ausgeübtem Druck in Axial- und Radialrichtung des Werkzeuges die hinreichende Stabilität gewährleistet, wobei andererseits die Reibschlussverbindung, hergestellt durch thermisches Aufschrumpfen, den Gewindebereich gegen Selbstlösen sichert. Diese in sich abgestimmte Verbindungskombination verhindert einerseits das Selbstlösen des Messerkopfes von dem Schaft, wobei andererseits der Messerkopf aufgrund der Presspassung in der Achse des Schaftes zen­ trisch gehalten wird. Ein Unwuchtlaufen, wie es bei gewöhnlichen Gewindeverbindungen der Fall war, wird dadurch ausgeschlossen. Die Kombination in der Verbindung zwischen Schaft und Messerkopf führt somit zu wesentlich höheren Standzeiten des Werkzeugs. Die Press­ passungsbereiche selbst können dabei entweder zylindrisch oder konisch ausgebildet sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schaft einschließlich des Zapfens einstückig aus Hartmetall und/oder Schwermetall und der Messerkopf aus Stahl, Titan o. dgl. gefertigt. Um die erfindungsgemäße Verbindung herzustellen, ist die Verbindung mittels eines thermischen Verfahrens herstellbar und wieder lösbar. Hierbei wird zunächst der Messerkopf auf den Schaft derart aufgesetzt, wobei das Gewinde erst in Eingriff gelangt, wenn der Messerkopf unter thermischer Beeinflus­ sung steht, wobei der Messerkopf auf ein Maß erwärmt wird, so dass er dann auf den Bereich der Presspassung, die mit einem Überstimmungsbe­ reich versehen ist, aufgeschraubt werden kann. In Folge der unter­ schiedlichen Ausdehungskoeffizienten ergibt sich im Rahmen des ther­ mischen Verfahrens eine einfach herzustellende Verbindung. Die, so­ fern dies gewünscht wird, auch entsprechende unter thermischer Beein­ flussung wieder leicht gelöst werden kann, so dass insbesondere der Schaft einer Wiederverwendung zugeführt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der nachstehend einzigen Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt in der Seitenansicht ein Werkzeug 1 mit teilweise ge­ schnittenem Messerkopf 5, welches zur zerspanenden Bearbeitung, ins­ besondere von Werkstücken aus Stahl, bestimmt ist. Dabei ist das Werkzeug 1 als rotierendes Werkzeug ausgebildet. Das Werkzeug 1 weist dabei einen in eine Maschine oder eine Maschinenspindel einspannbaren Schaft 2 auf, dessen freies Ende mit einem Werkzeugkopf 3 versehen ist. An dem Schaft 2 ist ein Zapfen 4 angeformt, wobei der Messerkopf 5 eine Bohrung 6 als Zapfenaufnahme aufweist. Die Zapfenaufnahme ist mit enger Passung auf den Zapfen 4 aufsetzbar und auf den Zapfen 4 durch Kraftschluss festsetzbar. Erfindungsgemäß wird dabei vorge­ schlagen, dass der Zapfen 4 des Schaftes 2 und korrespondierend dazu die Bohrung 6 des Messerkopfes 5 zur Herstellung einer Formschluss- und einer Kraftschlussverbindung in Kombination jeweils einen Gewin­ debereich 7 und einen Presspassungsbereich 8 aufweisen, und der Press­ passungsbereich 8 des Zapfens 4 mit einer Überbestimmung 9 zum Auf­ schrumpfen des Presspassungsbereichs 8 des Messerkopfes 5 versehen ist. Die Presspassungsbereiche 8 selbst können dabei entweder zylin­ drisch oder konisch ausgebildet sein.

Der Schaft 2 einschließlich des Zapfens 4 ist dabei einstückig aus Hartmetall und/oder Schwermetall und der Messerkopf 5 aus Stahl, Ti­ tan o. dgl. gefertigt. Die erfindungsgemäße Verbindung ist dabei mit­ tels eines thermischen Verfahrens herstellbar und wieder lösbar. Da­ bei wird im Bereich der Verbindung der Messerkopf 6 derart erwärmt, dass er im erwärmten Zustand über den Presspassungsbereich 8 des Zap­ fens 4 mit seiner Überbestimmung 9 derart verschraubt werden kann, dass die Gewindegänge von Zapfen 4 und Messerkopf 5 in Eingriff ge­ langen. Wird die Verbindung abgekühlt, so ergibt sich für den Über­ gang von dem Schaft 2 zu dem Messerkopf 5 eine Kombinationsverbin­ dung, die einerseits aus einer Formschluss- und einer Kraftschluss­ verbindung gebildet wird.

Claims (4)

1. Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung insbesondere von Werkstücken aus Stahl, wobei das Werkzeug als rotierendes Werkzeug ausgebildet, einen in eine Maschine oder eine Ma­ schinenspindel einspannbaren Schaft aufweist, dessen freies Ende mit einem Messerkopf versehen ist, wobei an den Schaft ein Zapfen angeformt ist, und der Messerkopf eine Bohrung als Zapfenaufnahme aufweist, wobei die Zapfenaufnahme mit enger Passung auf den Zapfen aufsetzbar und auf den Zapfen durch Kraftschluß festsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) einschließlich des Zapfens (4) einstüc­ kig ausgebildet ist, wobei der Zapfen (4) des Schaftes (2) und korresspondierend dazu die Bohrung (6) des Messerkopfes (3) zur Herstellung einer Formschluss- und einer Kraft­ schlussverbindung einen Gewindebereich (7) und einen Pres­ spassungsbereich (8) aufweisen, wobei der Presspassungsbe­ reich (8) des Schaftes (2) mit einer Überbestimmung (9) zum thermischen Aufschrumpfen des Presspassungsbereichs (8) des Messerkopfes (3) versehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Presspassungsbereiche (8) entweder zylindrisch oder konisch ausgebildet sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (2) einschließlich des Zapfens (4) aus Hartmetall und/oder Schwermetall und der Messerkopf (3) aus Stahl, Ti­ tan o. dgl. gefertigt ist.

4. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass die Verbindung mittels eines thermischen Verfah­ rens herstellbar und wieder lösbar ist.