DE2211777C3

DE2211777C3 - Schwingungsgedämpftes Werkzeug zum spangebenden Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE2211777C3
Application number: DE2211777A
Authority: DE
Inventors: Alfred 7332 Eislingen Kauderer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DD104039A5; US3862478A; DE2211777B2; JPS492182A; FR2175831A1; DE2211777A1; FR2175831B3; IT981279B

Description

14 Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß das keilförmige Schaftteil (14; 14'; 28) aus einem weicheren Werkstoff besteht.

15 Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der keilförmige Schaftteil (14; 14'; 28) aus Kunststoff besteht.

16. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das keilförmige Schaftteil (32, 33) längs seiner Mittelebene geteilt ist und seine beiden Teile (32, 33) am hinteren Ende der Basis (35) miteinander verbunden sind.

17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der zwei zueinander entgegengesetzten, zu den Einspannstellen gerichteten Flächen des mit dem Schneidkopf einstückig ausgebildeten, geradflächigen Schaftteiles (38) zwei keilförmige Schaftteile (40,41 bzw. 45,46) vorgesehen sind, die mit ihren Berührungsflächen den spitzen Winkel (u) einschließen.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Schneidkopf einstückig ausgebildete Schaftteil

(51) an seinem von dem Kopf abgelegenen Ende

(52) keilförmig ausgebildet ist, daß auf das keilförmige Ende (52) zwei keilförmige Teile (55,56) symmetrisch zueinander aufgesetzt sind und daß auf jedes keilförmige Schaftteil (55, 56) ein eine Einspannfläche aufweisendes Schaftteil (53 bzw. 54) aufgesetzt ist und mit diesem eine der den zu dem Schneikopf gerichteten ερίΐζεη Winkel (α) einschließenden Grenzflächen bildet.

19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Schneidkopf einstückig ausgebildete Schaftteil

(61) an seinem von dem Kopf abgelegenen Ende

(62) kegelförmig ausgebildet ist, daß auf das kegelfönrige Ende (62) ein entsprechend ausgefülltes, kegelstumpfförmiges Schaftteil (65) aufgesetzt ist und daß ein die Einspannflächen aufweisendes Schaftteil (63) auf das kegelstumpfförmige Teil aufgesetzt ist und mit diesem die den zum Schneidkopf gerichteten spitzen Winkel einschließenden Grenzflächen (64) bildet.

Die Erfindung betrifft ein schwingungsgedämpftes Werkzeug zum spangebenden Bearbeiten eines Werkstücks mit einem eine oder mehrere Schneiden aufweisenden oder tragenden Kopf und einem Schaft, der wenigstens teilweise einstückig mit dem Kopf ausgebildet ist.

Es ist bekannt, daß beim Bearbeiten von Werkstükken innerhalb des Systems Schwingungen auftreten, welche unerwünscht sind, da sie erhebliche Nachteile

zur Folge haben. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Schneidwerkzeugstähle bzw. -halter spangebender Werkzeuge, deren Leistungsfähigkeit nicht unwesentlich von den auftretenden Schwingungen beeirflußt sind.

Es ist bereits bekannt, bei Werkzeugen zum spangebenden Bearbeiten von Werkstücken den Schneidstahlhalter bzw. -schaft in ein Futter einzuspannen, wobei sich zwischen diesem und dem Futter eine Schicht aus einem elastischen Werkstoff befindet, welches die Aufgabe hat, Schwingungen des Schaftes zu absorbieren (deutsches Gebrauchsmuster 1849523).

Weiterhin ist es bereits bekannt, einen Drehstahlhalter zum Zwecke der Höhenverstellung der Schneiden zweiteilig auszubilden und die Trennebene zwischen den beiden Teilen gegen die Achse geneigt zu halten, so daß bei Verschieben der beiden Teile gegeneinander der im oberen TeiJ eingespannte Schneidstahl in eine höhere bzw. tiefere Lage verstellt werden kann. Die geneigte Trennebene zwischen den beiden Teilen des Schaftes dient somit lediglich der Höhenverstellung des Schneidstahls (deutsches Gebrauchsmuster 1602077).

Schließlich ist es bereits aus der deutschen Auslegeschrift 1 477 746 bekannt, einen stangenförmigen Werkzeughalter dadurch in bezug auf mögliche Schwingungen zu dämpfen, daß man in dem hohlen Schaft eine stabförmige Dämpfungsmasse anordnet, die in axialer Richtung Druckkräften ausgesetzt ist. Dabei soll das vordere Ende mit einer beliebig, aber auch kegelförmig gestalteten Fläche gegen eine stumpfwinklige Fläche am vorderen Ende des inneren Hohlraums des Schaftes angedrückt werden.

Gelingt es, die in dem in Betracht kommenden System und insbesondere an bzw. in den Schneidwerkzeugen entstehenden Schwingungen erheblich zu dämpfen, so lassen sich Vorteile erzielen, die sich in erheblichem Ausmaß einerseits auf die Güte bzw. Genauigkeit der bearbeiteten Werkstücke und auch auf die Dauerstandfestigkeit der verwendeten Werkzeuge auswirken. Aber auch andere Vorteile werden erzielt, wie die Ermöglichung einer wesentlich höheren Schnittgeschwindigkeit, so daß sich die Bearbeitungszeiten bei der spangebenden Bearbeitung beträchtlich erniedrigen lassen. Dies ist auch für Werkzeug-Automaten von Bedeutung, weil infolge der längeren Dauerstandfestigkeit der Schneidwerkzeuge und höherer Schnittgeschwindigkeit die Leistungsfähigkeit beträchtlich verbessert werden kann, wobei die bearbeiteten Werkstücke eine erhöhte Gleichmäßigkeit und Genauigkeit und bessere Oberflächengüte aufweisen als bisher.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, srhwingungsgedämpfte Werkzeuge der in Betracht kommenden Art in der Weise auszubilden, daß der Schaft wenigstens zwei Teile umfaßt, deren einander berührende Grenzflächen mit der Längsachse oder Längsebene des Schaftes einen spitzen Winkel bilden, und daß die Schaftteile zumindest im betriebsbereiten Zustand wenigstens stellenweise miteinander starr verbunden und durch eine Einspannkraft gegeneinander gedruckt sind.

Vorteilhafterweise ist das in Betracht kommende Werkzeug in der Weise ausgebildet, daß die Schaftteile wenigstens zwei Grenzflächen aufweisen, die miteinander einen spitzen Winkel einschließen, wobei die Grenzflächen zweckmäßigerweise symmetrisch zu der Längsachse des Schaftes angeordnet sind.

Einzelheiten und weitere besondere Merkmale der erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeuge ergeben

sich aus der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen.

Die Teile, aus welchen der Werkzeugschaft besteht, können aus gleichem oder im wesentlichen gleichem Werkstoff oder aus unterschiedlichem Werkstoff bestehen. Ist ihr Werkstoff der gleiche oder im wesentlichen der gleiche, wie z. B. Metall, insbesondere Stahl, so erfolgt die Verbindung der Teile des Maschinenelements an einer bestimmten Stelle, vorzugsweise dort, wo sich die Spitze eines keilförmigen Teils befindet.

Bestehen die Teile des Maschinenelements aus unterschiedlichem Werkstoff, wie beispielsweise aus einem harten Metall einerseits und einem weichen Metall oder einer Metallegierung bzw. anderen Werkstoffen, wie Kunststoffen od. dgl., andererseits, so sind die Teile des Maschinenelements beispielsweise miteinander vergossen, durch Löten metallisch miteinander verbunden oder auch miteinander verklebt.

In den Fig. 1 bis 7 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand einiger besonders be-

²S vorzugter Ausführungsbeispiele dargestellt, welche nachstehend im einzelnen näher beschrieben sind. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Drehstahls gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Drehstahl in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3 und 4 Einzelheiten hinsichtlich der Verbindung der einzelnen Teile eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehstahls,

Fig. 5 und 6 zwei weitere Ausführungsformen eines Drehstahls, und

Fig. 7 das hintere Einspannende eines Bohrers, Fräsers od. dgl.

Wie aus Fi g. 1 erkennbar ist, besitzt der Drehstahl 11 in seinem Schaft 12 einen nach hinten offenen keilförmigen Ausschnitt 13, der vorzugsweise symmetrisch angeordnet ist. In den keilförmigen Ausschnitt 13 ist ein Keil 14 eingesetzt, welcher an seinem vorderen Ende 15 durch eine Verschweißung 16 mit dem Schaft 12 verbunden ist. Die Flächen 17 des keilförmigen Ausschnitts 13 sind gegen die Längsachse A-A des Schafts 12 spitzwinklig (Winkel α) geneigt. Die obere Fläche 19 des Schafts 12, auf die zum Zwecke des Einspannens ein Druckelement einwirkt, befindet sich in paralleler Lage zur Auflagefläche 18 des Schafts 12. Der erfindungsgemäß ausgebildete Drehstahl wird praktisch in der gleichen Weise angewendet wie die gebräuchlichen Drehstähle.

Eine zweite Ausführungsform eines Drehstahls geht aus Fig. 2 hervor; auch bei ihm befindet sich in dem Schaft 12' des Drehstahls 11' ein keilförmiger Ausschnitt 13', in den der Keil 14' eingesetzt ist. Die Verbindung zwischen dem Schaft 12' und dem Keil 14' erfolgt mittels eines Zylinderstifts 20, der in eine

Bohrung 21 im Schaft 12' und eine Bohrung 22 im Keil 14' eingesetzt ist. Gegebenenfalls kann das hintere Ende des Keils 14' durch einen zweiten Zylinderstift 23 festgehalten werden.

Der Drehstahl nach Fig. 3 ist demjenigen nach Fig. 1 sehr ähnlich, jedoch ist er aus drei Teilen zusammengesetzt, von denen die beiden Teile 24 und

25 den Schaft bilden, zwischen deren hinteren Enden

26 bzw. 27 der Keii 28 als drittes Teil angeordnet

5 6

ist. Die Verbindung der drei Teile erfolgt mittels einer bunden sind. Das geschmolzene Metall wird zur BiI-

Schweißverbindung 29 an der Stelle, an der die drei dung der Keile 55 und 56 in einfacher Weise zwischen

Teile 24, 25 und 28 zusammentreffen. die miteinander zu verbindenden Teile 51, 53 und 54

Es ist aber auch möglich, einen Drehstahl gemäß in die keilförmigen Räume, die seitlich abgedeckt

der Erfindung in der aus Fig. 4 ersichtlichen Form 5 worden sind, eingegossen. Um eine bessere Haftung

auszubilden. Der Schaft wird von den beiden Teilen und Verbindung zu erreichen, können in den Oberflä-

30 und 31 gebildet, zwischen welchen sich ein aus den chen der Teile 51, 53 und 54 Sackbohrungen 57

beiden Teilen 32 und 33 bestehender Keil befindet. oder dergleichen Vertiefungen angeordnet sein, in die

Die beiden Keilstücke 32 und 33 sind durch die das eingegossene Metall eindringt.

Schweißnaht 35 an ihrem hinteren Ende miteinander ¹⁰ Im Falle, daß die keilförmigen Teile der Drehstähle

verbunden. Am vorderen Ende ist das untere Keil- nach den Fig. 1 bis 5 auch aus weicherem Werkstoff

stück 32 durch eine Schweißnaht 36 mit dem unteren bestehen als die anderen Teile der Drehstähle, kann

Schaftteil 30 und das obere Keilstück 33 mittels der die Verbindung in entsprechender Weise erfolgen. Im

Schweißnaht 37 mit dem oberen Schaftteil 31 verbun- Falle, daß Kunststoff, wie insbesondere Fiber, Ver-

den. *5 Wendung findet, ist eine Verbindung des Kunststoff-

Der Drehstahl nach Fig. 5 weist einen geraden teils mit dem Schaft des Drehstahls in der in Fig. 2 Schaft 38 auf, unter dessen Unterseite 39 zwei Keile dargestellten Weise vorteilhaft.
40 und 41 angeordnet sind, deren Keilflächen 42 zur Gegebenenfalls kann das keilförmige, in einen Schaftunterseite 39 spitzwinklig verlaufen. Der untere Keilausschnitt eingesetzte Teil an seinem hinteren Keil 40 ist an seinem vorderen Ende mittels der ^ao Ende krallenförmig umfaßt sein, wie dies Fig. 1 erSchweißnaht 43 und der obere Keil 41 an seinem hin- kennen läßt.

teren Ende mittels der Schweißnaht 44 mit dem Schaft In ähnlicher Weise wie der Drehstahl nach F i g. 6

38 verbunden. Spiegelbildlich zu den unteren Keilen kann ein Bohrer, Fräser oder dergleichen Schneid-

40 und 41 sind die beiden oberen Keile 45 und 46 werkzeug an seinem hinteren Ende ausgebildet sein,

angeordnet und mit den Schweißnähten 47 bzw. 48 »5 wie dies Fig. 7 zeigt. Der Schaft 61 beispielsweise ei-

mit dem Schaft 38 verbunden. nes Bohrers ist an seinem hinteren Ende 62 kegelför-

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Drehstahls ge- mig ausgebildet und von einer zylindrischen Hülse 63

maß F i g. 6 ist der Schaft 51 an seinem hinteren Ende umgeben, dessen Innenwand 64 konisch ausgebildet

52 auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten ab- ist. Der keilförmige Raum zwischen dem Bohrergeflacht und keilförmig ausgebildet. Oberhalb und 3° schaftende 62 und der Hülse 63 ist mit einer Weichunterhalb des Schaftes 51 sind zwei keilförmige Teile metallegierung ausgegossen, so daß die beiden Teile

53 und 54 angeordnet, die mit dem Schaft durch die durch einen ringförmigen Keil 65 miteinander ver-Keile 55 und 56 aus einer Weichmetallegierung ver- bunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingungsgedämpftes Werkzeug zum spangebenden Bearbeiten eines Werkstücks mit einem eine oder mehrere Schneiden aufweisenden oder tragenden Kopf und einem Schaft, der wenigstens teilweise einstückig mit dem Kopf ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,daßder Schaft (12,14; 12', 14'; 24 bis 28; 30 bis 33; 38, 40, 41, 45, 46; 51 bis 56; 61 bis 65) wenigstens zwei Teile umfaßt, deren einander berührende Grenzflächen (17; 42; 64) mit der Längsachse oder Längsebene (A-A) des Schaftes einen spitzen Winke! (α) bilden, und daß die Schaftteile zumindest im betriebsbereiten Zustand wenigstens stellenweise (16; 20; 29; 35 bis 37; 43, 44, 47, 48: 57; 64) miteinander starr verbunden und durch eine Einspannkraft gegeneinander gedruckt sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftteile wenigstens zwei Grenzflächen (17; 42; 64) aufweisen, die miteinander einen spitzen Winkel (2a) einschließen.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzflächen (17, 42; 64) symmetrisch zu der Längsachse oder Längsebene (A-A) angeordnet sind.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des spitzen Winkels (« bzw. 2a) zum Schneidenkopf hin gerichtet ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines (14; 14'; 28; 32.33; 41,46; 55,56; 65) der Schaftteile keilförmig ausgebildet und in einer zugeordneten Keilausnehmung mit seiner Keilspitze zum Schneidenkopf gerichtet angeordnet ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung zumindest im Bereich des dem spitzen Winkel zugeordneten Endes der Grenzflächen (17; 42; 64) vorgesehen ist.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftteile (12'; 14') durch Bolzen oder Stifte (20, 23) formschlüssig miteinander verbindbar sind, die in fluchtende Bohrungen (21, 22) der zusammengesetzten Schaftteile einsetzbar sind.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftfluß zwischen den Schaftteilen durch eine einstückige Verbindung (16; 29; 35 bis 37; 43, 44, 47, 48; 57; 64) zwischen diesen vorgesehen ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung (16; 29; 35 bis 37; 43,44,47,48; 57) zumindest im Bereich aller freien Enden der Grenzflächen vorgesehen ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung ganzflächig entlang aller Grenzflächen (17; 42; 64) vorgesehen ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftteile an ihren Grenzflächen (17; 42; 64) durch ein weicheres Material miteinander verbunden sind.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Ver-

bindung (16; 29; 35 bis 37; 43, 44 47, 48; 57; 64) durch eine Lötung oder Schweißung vorgesehen ist. . ··.„,.

13 Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung (64) durch eine Verklebung vorgesehen