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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Dreh-Dreh-Räumen oder
Außenfräsen von Werkstücken, die bei
der zerspanenden Bearbeitung um ihre Längsachse rotieren,
mit einem scheibenförmigen Werkzeugträger, der
peripher angeordnete Schneideinsätze oder mit Schneideinsätzen
bestückte Kassetten aufweist, die auf einem ringförmigen Träger
befestigt sind.
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Solche
Werkzeuge werden insbesondere für die Herstellung von Kurbel-
oder Nockenwellen von Kraftfahrzeugen zur Fertigung sowohl zentrischer
als auch exzentrischer zu einer Werkstücklängsachse liegende
rotationssymmetrische Flächen verwendet. Bei der Herstellung
solcher Wellen geht man vielfach von einem Werkstück aus,
das mit einem gewissen Aufmass gegossen worden ist, um die anschließenden
Zerspanungsoperationen zur Fertigung der Haupt- und Hublager mit
ausreichender Sicherheit durchführen zu können.
Aus dem Stand der Technik sind Werkzeuge zum Drehräumen
oder Dreh-Drehräumen oder Außenfräsen
bekannt.
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Beim
Drehräumen wird ein lineares Drehräum-Werkzeug
in radialer Richtung auf das zu bearbeitende rotierende Werkzeug
zugestellt. Beim Dreh-Drehräumen sind auf einem Teilkreisumfang
eines scheibenförmigen Werkzeugträgers mehrere aufeinander
folgende Schneideinsätze angeordnet, die schrittweise kontinuierlich
längs einem ersten Abschnitt des Scheibenumfangs zunehmen.
Dieses Werkzeug wird entlang eines Teilkreisbogens in radialer Richtung
auf das rotierend bewegte Werkstück eingeschwenkt, wie
dies prinzipiell aus der
EP
0 313 644 B1 oder der
EP 0 286 771 A1 bekannt ist. Auf den dort
zum Einsatz kommenden Werkzeugen werden zwei geometrisch unterschiedliche
Schneideinsatztypen für die Zapfenbearbeitung und die Fertigung
des Unterstichs verwendet, wozu Werkzeuge beispielsweise in der
DE 100 279 45 A1 dargestellt und
beschrieben. Ein solcher Scheibenfräser wird beim Außenfräsen
derart eingesetzt, dass das Werkstück, nämlich
die Kurbel- oder Nockenwelle langsam rotiert, wohingegen der Scheibenfräser
mit wesentlich höherer Geschwindigkeit um seine Achse gedreht
wird. Beim Außenfräsen, das insbesondere zur Fertigung
der Hublage einer Kurbelwelle eingesetzt wird, resultiert die Schnittge schwindigkeit
somit aus der Drehung des Außenfräsers und der
langsameren Drehung der Kurbelwelle.
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Die
Wirtschaftlichkeit der Fräsbearbeitung hängt von
verschiedenen Faktoren ab, zu denen insbesondere die Umrüstzeiten
der Werkzeuge gehören. Sind die Schneideinsätze
auf einem Werkzeugträger verschlissen, müssen
diese Schneideinsätze ausgetauscht werden, wobei es nach
dem Stand der Technik erforderlich ist, an einem Scheibenfräser
entweder jeden einzelnen Schneideinsatz zu lösen, durch
einen neuen zu ersetzen und diesen zu verspannen oder jeweils Kassetten
mit einem oder mehreren Schneideinsätzen auszutauschen,
wozu zuvor ebenfalls ein Lösen der Kassette sowie ein erneutes Befestigen
erforderlich ist. Während solcher Umrüstzeiten
ruht die Fräsbearbeitung, es sei denn, dass aus der Fräsmaschine
ein kompletter Scheibenfräser ausgebaut und durch einen
bereitgestellten Scheibenfräser ersetzt wird.
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Ein
erster Fortschritt hinsichtlich einer Minimierung der Umrüstzeiten
und einer erleichterten Handhabung wurde dadurch erzielt, dass sich Schneideinsätze
oder die Kassetten auf einem teilringförmigen, nämlich
segmentförmigen, lösbar entweder unmittelbar an
einer Maschinenspindel oder mittelbar über einen Adapter
an einer Maschinenspindel befestigten Träger angeordnet
sind. Allerdings ist der Montageaufwand noch erheblich, weshalb
es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Umrüstzeiten
weiter zu minimieren und die Handhabung bei der Umrüstung
zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Werkzeug nach Anspruch 1 gelöst,
das dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Träger
mittels einer Klemmscheibe auf einem mit der Maschinenspindel verbundenen
Adapter über mindestens ein Spannelement lösbar
befestigt ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich
einen kompletten ringförmigen Träger auszutauschen,
wenn die auf dem ringförmigen Träger befestigten
Schneideinsätze verschlissen sind oder wenn andersartige
Werkzeuge (Schneideinsätze) benötigt werden. In
den meisten Fällen lässt sich ein solcher ringförmiger
Träger ohne die Zuhilfenahme eines Kranes wechseln, da
dessen Gewicht mit beispielsweise 20 kg deutlich leichter ist als
das komplette Werkzeug.
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Anders
als im Falle früherer Lösungen, bei denen einzelne
Schneideinsätze, einzelne Kassetten oder auch Segmente
ausgetauscht werden mussten, kann nunmehr ein Ring in kürzerer
Zeit gewechselt werden. Der ringförmige Träger
ist an seinen Seitenflächen zwischen einer Klemmscheibe
und einem mit der Maschinenspindel verbundenen Adapter eingespannt;
durch Lösen des Spannelementes wird der Klemmzustand aufgehoben,
die deckelähnlich wirkende Klemmscheibe entnommen, wonach
der ringförmige Träger zum Austausch freigelegt
ist.
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Vorzugsweise
wird als Spannelement eine Anzugsschraube verwendet, welche die
Klemmscheibe und den Adapter zentral durchgreift. Zusätzlich
können noch weitere Klemmschrauben vorgesehen sein. Es
sind jedoch auch andere Spannelemente möglich, insbesondere
solche, die als Schnellverschluss betätigbar sind. Beispielsweise
durch die Verwendung eines einzigen zentralen Spannelementes lassen
sich die Umrüstzeiten beim Wechsel des ringförmigen
Trägers erheblich minimieren.
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Die
Klemmscheibe und der ringförmige Träger sind axial über
Feder-Nut-Eingriffe gesichert, vorzugsweise derart, dass die Klemmscheibe
radial hervorstehende Federn besitzt, die in nutförmige
Ausnehmungen des ringförmigen Trägers bis zu einem Anschlag
im Spannzustand führbar sind. Auf diese Weise wird die
Lage bzw. die Drehwinkelorientierung der Klemmscheibe gegenüber
dem ringförmigen Träger eindeutig bestimmt.
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Um
eine optimale Drehmomentübertragung auf den ringförmigen
Träger sicherzustellen, sind weitere Federn vorgesehen,
die in entsprechend gegenüberliegende Ausnehmungen im ringförmigen Träger
und dem Adapter eingreifen.
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Vorteilhafterweise
lässt sich mit der erfindungsgemäßen
Lösung der apparative Aufwand verringern, da der Adapter
sowie die Klemmscheibe auf der Maschinenseite verbleiben und jeweils
nur der Trägerring ausgetauscht wird, der materialsparend ausgebildet
sein kann. Die eigentliche Umrüstung des auf einem ringförmigen
Träger vorhandenen Werkzeugsatzes, d. h. der Austausch
der Schneideinsätze und/oder der mit Schneideinsätzen bestückten
Kassette kann dann getrennt von dem Produktionsablauf vorgenommen
werden, d. h. dass die Werkzeugstillstandszeiten deutlich minimierbar sind,
was die Produktivität entsprechend erhöht.
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Die
Schneideinsätze können, wie nach dem Stand der
Technik bekannt, über Klemm- oder Schraubkörper
an dem ringförmigen Träger befestigt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Werkzeuges nach der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines ringförmigen Trägers
(ohne Schneideinsätze bzw. Kassetten),
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Adapters,
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4+5 jeweils
Draufsichten auf die gegenüberliegenden Flachseiten des
Werkzeugs,
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6 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform,
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7 eine
perspektivische Draufsicht auf die Ausführungsform nach 6,
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8 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Adapter,
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9 eine
perspektivische Draufsicht auf eine Klemmscheibe und
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10 eine
perspektivische Draufsicht auf einen Träger.
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Das
erfindungsgemäße Werkzeug besitzt als wesentliche
Bestandteile einen mit einer nicht dargestellten Maschinenspindel
verbundenen Adapter 10, eine Klemmscheibe 11 sowie
einen ringförmigen Träger 12, der an
seiner peripheren Außenseite die Schneideinsätze
bzw. die Kassetten mit Schneideinsätzen (hier nicht dargestellt)
trägt. Als Spannelement dient eine ebenfalls nicht dargestellte
Schraube, die in eine gemeinsam fluchtende Gewindebohrung 13 im
Spannzustand eingreift. Wie aus 1 ersichtlich,
liegen hierbei die mittleren Bereiche des Adapters 10 sowie
der Klemmscheibe 11 aneinander, jedoch ragt die Klemmscheibe 11 radial
außen über diesen mittleren Anlagebereich des
Adapters hinaus. Der Adapter 10 besitzt einen Absatz 101,
der peripher ebenfalls übersteht, so dass zwischen dem
Absatz 101 sowie dem überstehenden Teil 111 der Klemmscheibe
der ringförmige Träger 12 eingeklemmt
werden kann.
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Wie
aus 2 ersichtlich, besitzt der ringförmige
Träger vier in einem Winkelabstand von 90° angeordnete
Nuten 122, die durchgängig ausgefräst sind.
Diese Nuten dienen zusammen mit den zapfenförmig hervorstehenden
und aus 4 ersichtlichen Federn 112 der
Klemmscheibe 11 in Verbindung mit dem Adapter 10 als
Fixierungsmittel in axialer Richtung bzw. als Einführhilfen,
die das Montieren des Werkzeugs erleichtern.
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Darüber
hinaus besitzt der ringförmige Träger noch weitere
Ausnehmungen 123, denen im montierten Zustand entsprechende
Ausnehmungen des Adapters gegenüberliegen und die zur Aufnahme
von Keilen 14 dienen, welche eine sichere Drehmomentübertragung
vom Adapter auf den ringförmigen Träger und damit
auf die Schneideinsätze gewährleisten.
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Zum
Austausch des ringförmigen Trägers muss lediglich
die Spannschraube gelöst und anschließend die
Klemmscheibe 11 abgenommen werden, wonach der ringförmige
Träger 12 ohne Hubmittel wie Kräne per
Hand herausgenommen und durch einen anderen ringförmigen
Träger mit unverschlissenen Schneideinsätzen oder
mit anders artiger Bestückung ausgetauscht werden kann.
Der Träger kann per Hand so ausgerichtet werden, dass die
Federn 112 und die Keile 14 jeweils in entsprechende Nuten
bzw. Ausnehmungen greifen bzw. geführt werden. Anschließend
wird die Klemmscheibe aufgesetzt, deren Lage durch die beschriebenen
Keile exakt bestimmt ist, so dass abschließend die Spannschraube
angezogen werden kann.
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In
der in 6 und 7 dargestellten Ausführungsform
wird eine alternative Ausgestaltung gewählt, bei der die
Klemmscheibe 21 insgesamt sechs radial überstehende
Federn aufweist, die in entsprechende Nuten 201 der Adapterscheibe
eingreift. Diese Federn 211 liegen an radial innen am ringförmigen Träger 22 ausgebildeten
Anschlägen 221 an. Zusätzliche radial
innen angeordnete Ausnehmungen 222 dienen zur Aufnahme
von Keilen, die eine sichere Drehmomentübertragung gewährleisten.
Neben der zentralen Klemmschraube 23 werden zusätzliche Klemmschrauben 24 sowie
Schrauben 25 als Federwegsbegrenzer in durchgängige
Bohrungen der Klemmscheibe 21 bzw. des Adapters 20 eingeschraubt.
Die in 6 bis 10 dargestellte Ausführungsvariante
besitzt den Vorteil einer schmaleren Bauform.
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- 10
- Adapter
- 101
- Absatz
- 11
- Klemmscheibe
- 111
- überstehender
Bereich
- 112
- Federn
- 12
- ringförmiger
Träger
- 122
- Nut
- 123
- Ausnehmung
- 13
- Bohrung
- 14
- Keile
- 20
- Adapter
- 201
- Nuten
- 21
- Klemmscheibe
- 211
- Federn
- 22
- ringförmiger
Träger
- 221
- Anschläge
- 222
- Ausnehmungen
- 23
- zentrale
Klemmschraube
- 24
- zusätzliche
Klemmschraube
- 25
- Schrauben
als Federwegsbegrenzer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0313644
B1 [0003]
- - EP 0286771 A1 [0003]
- - DE 10027945 A1 [0003]