DE29519102U1

DE29519102U1 - Rotierendes Werkzeug

Info

Publication number: DE29519102U1
Application number: DE29519102U
Authority: DE
Original assignee: BORNEMANN WERKZEUGTECHNIK GmbH
Current assignee: BORNEMANN WERKZEUGTECHNIK GmbH
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2005-12-05

Description

G 3795

Bornemann-Werkzeugtechnik 04.12.95

Klus 9

31073 Delligsen
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Rotierendes Werkzeug

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Werkzeug mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Werkzeuge der gattungsgemäßen Art werden zum Fräsen von Löchern sowie zur Kanten- und Flächenbearbeitung von Werkstücken aus verschiedenen Materialien eingesetzt. Sie sind beispielsweise verwendbar für die Herstellung von Löchern in geschäumtem Kunststoff {Hart- oder Weichschaum), Aluminium, Kupfer, Stahl oder Holz, sowie Vollkunststoff und Pappmaterialien. Entsprechend der Härte des zu bearbeitenden Materials sind die Schneiden und Zähne in ihrer Form und dem Härtegrad auszubilden.

Ein solcher Fräser ist beispielsweise als Lochfräser zum Ausschneiden von Formteilen aus Schaummaterial bekannt und weist einen zylinderförmigen äußeren dünnwandigen {2 mm) Schneidringkörper auf, der an der Stirnseite Sägezähne und an der Außenseite Raspelzähne aufweist, sowie gegenüber der Längsachse schräg eingebrachte Nuten, die die Raspelzähne aufnehmen. Ein solcher Schneidring ist relativ dünnwandig ausgebildet, so daß beim Eindringen in das Material das Teil ausgeschnitten wird. Mittig kann ein Formfräser vorgesehen sein, der während des Ausstechens eine bestimmte Lochform einbringt .

Bei einem anderen bekannten Fräser der gattungsgemäßen Art besteht dieser aus einem scheibenförmigen Teller mit einem Mittenschaft. An der Unterseite des scheibenförmigen Tellers stehen die Raspelzähne - gegen die Drehrichtung geformt -

*· vor. Das Loch wird durch Druck auf den rotierenden Fräser ausgearbeitet. Damit die Späne nicht nur nach außen abgeführt wird, sind radiale Durchgangsnuten vorgesehen, durch die die Materialspäne nach oben dringen und abgesaugt werden kann.
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Die Schaftlänge ist der gewünschten Bearbeitungstiefe mit dem Werkzeug angepaßt.

Aus der DE 33 33 177 C2 ist ein spanabhebendes Werkzeug mit Schneiden zur Bearbeitung von geschäumten Kunststoffen bekannt, welches im Inneren mit einer Durchtrittsöffnung und im Arbeitsbereich der Schneiden mit Ansaugschlitzen versehen ist, durch welche die abgetragenen Späne mittels einer Absaugvorrichtung abfuhrbar sind. Die Schneiden sind als Raspelzähne ausgebildet. Die Ansaugschlitze unterbrechen jeweils den verzahnten Arbeitsbereich, in dem sie angeordnet sind. Die Ansaugschlitze sind dabei schräg zur Längsachse des jeweiligen Arbeitsbereiches des Werkzeuges verlaufend angeordnet .

Aus der US-PS 1,902,194 ist ein Bearbeitungskopf mit rotierenden, in Längsrichtung der Antriebsachse vorgesehenen Schneidmessern bekannt, wobei der Antriebschaft durch ein Hohlrohr geführt ist, über das die abgetragenen Späne ansaugbar sind. Aus der US-PS 3,008, 217 ist es weiterhin bekannt, eine rotierende Bearbeitungsscheibe aus dünnwandigem Blech herzustellen, in welcher Löcher durch einseitiges Aufdrücken eingebracht sind, wobei die aufgedrückten und vorstehenden Kanten zugleich die Zähne des Werkzeuges bilden. Aus der US-PS-2,437,668 ist eine ähnliche Ausbildung bei einem Fräser bekannt, bei dem die Zähne aus der Oberfläche hervorstehend gleichförmig sind und vor diesen teilweise Durchbrüche vorgesehen sind, über die die Späne in den innen hohlen Innenraum gelangen kann.

■· Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das rotierende Werkzeug so ■* auszubilden, daß es besonders leicht ist und mit ihm eine hohe Spanleistung erzielbar ist, insbesondere auch bei Verwendung zur Bearbeitung von weichen Materialien, wie Kunststoff schaum-Werkstücken und dergleichen. Nach einem weiterem Ziel der Erfindung soll das Werkzeug durch einfache Modifikation für verschiedene Bearbeitungen wie Ausstechen und Ausschneiden verwendet werden können.
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" Die Aufgabe löst die Erfindung durch die Ausgestaltung des rotierenden Werkzeuges gemäß den Merkmalen in Anspruch 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 24 wiedergegeben.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das rotierende Werkzeug zum einen als Säge- bzw. Raspelwerkzeug ausgebildet ist und zum anderen kombiniert ist oder kombiniert werden kann mit einer konzentrischen Schneidenanordnung, die das Material innerhalb des Ringes beim BearbeitungsVorgang herausschneidet, so daß größere Späne bei gleichzeitiger, feiner Randbearbeitung bzw. Randbegrenzung abgetragen werden. Die Messeranordnungen können dabei auch Brechernuten aufweisen, um die Späne beim Abtragen zu zerkleinern und um sie über eine aufgesetzte Absaugvorrichtung absaugen zu können.

Die Höhe des Ringes ist an den Einsatz orientiert ausgebildet. Soll das Werkzeug zum Ausstechen höherer Teile verwendet werden, so muß der Ring zylinderförmig oder topfförmig ausgebildet sein und eine entsprechende Länge aufweisen. Es ist aber auch möglich, den Ring durch Einzelstege in Längsrichtung des Antriebsschaftes zu verlängern und im oberen Bereich die Verbindung zum Schaft herzustellen, so daß eine Zylinderform entsteht, wobei die unteren Zähne bei der Rotation das auszustechende Teil aus dem Werkstück herausfräsen.

Bei einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß die Messeranordnung fest mit dem Ring verbunden ist, z. B. sind auf gleichmäßigen Umfang verteilt drei Messer vorgesehen, die mit ihrer Schneidkante in Höhe der Zahnspitzen enden, so daß bei gleichzeitiger feiner Spanabtragung die Messer in gleicher Höhe das Material ausschneiden. Eine solche Anordnung kann wie auch die erste - ferner einen Zentrierzapfen in Schaftverlängerung aufweisen oder aber auch einen rotierenden Mittenfräser anstelle eines solchen Zentrierzapfens, der dann beim Eindringen in das Material in gewünschter Weise eine Mittenbohrung in Verlängerung ausformt. Durch eine relative Längsverschieblichkeit. der Messeranordnung gegenüber dem Ring können auch bestimmte Bohrungen mit Vornut oder Abstufung in das Werkstück eingebracht werden.

Um das Absaugen von Späne, insbesondere bei der Bearbeitung von geschäumtem Kunststoff zu ermöglichen, können zwei Bauvarianten verwendet werden, wie sie in den Ansprüchen 6 und 14 angegeben sind. In beiden Fällen wird die abgetragenen Späne entweder durch den Antrieb hindurch oder seitlich vor dem Antrieb nach außen geführt. Die hierzu erforderlichen Ansaugeinrichtungen und deren Ausbildung sind bekannt, beispielhaft wird auf die eingangs genannte DE 33 33 177 C2 verwiesen.

Die vorstehenden Zähne können verschiedene Formen aufweisen, eingefräst, eingeschliffen oder durch Behauen eingebracht sein. Die Form und Härte hängt jeweils von dem zu bearbeitenden Material ab. Ebenso können derartige Zähne - dies gilt für die Schneiden gleichermaßen - auch gehärtet sein. Für die Bearbeitung von weichen Materialien können die Zähne und die Schneiden sowohl aus Stahl, Hartmetall aber auch aus Aluminium oder anderen Werkstoffen, z. B. aus Kunststoff, bestehen. Umgekehrt sind die härteren Werkstoffe auszuwählen, um Werkstücke aus harten Materialien bearbeiten zu können.

* Mit dem Werkzeug können Aluminium, Hart- und Weichschaum aus Kunststoff, Holz, Pappe und Kunststoffblöcke verarbeitet werden. Bei härteren Materialien sind die Schneiden und Zähne entsprechend auszubilden.
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Gemäß der Weiterbildung der Erfindung können die rotierenden Werkzeuge, die Fräser sind, mit einer Zentrierspitze zum freihändigen Fräsen von Bohrungen in vorwiegend weichen Stoffen, wie z. B. Styropor, eingesetzt werden. Ohne Zentrierspitze ist das gleiche Werkzeug, z. B. zum Zentrumschneiden, zum Fräsen von Bohrungen und auch für die Herstellung von Freiformflächen, in weicheren und härteren Werkstoffen einsetzbar. Die Fräserausführung kann dabei einteilig oder mehrteilig sein. Die Speichen können auch ersetzt werden durch glockenförmige geschlossene Flächengebilde mit Durchtrittsöffnungen. Es können aber auch kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgeformte Speichen für die Befestigung des Fräsringes vorgesehen sein.

Es hat sich herausgestellt, daß selbst mit einem so leicht aufgebauten Fräser mit Klebstoff zusammengefügte Platten mühelos bearbeitet werden können, ohne daß die Fräser sich zusetzen. Dies ist durch die kombinierte Raspel-/Schneidwirkung gegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ergänzend erläutert.

In der Zeichnung zeigen:
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Figuren 1-4 ein einteiliges rotierendes Werkzeug gemäß der Erfindung,

Figur 1 in der Seitenansicht mit Teilschnitt durch den als
Fräsring vorgesehen Ring

Figur 2 eine Unteransicht,

Figur 3 eine Seitenansicht mit Zähnen an der Stirnseite des

Ringes,
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Figur 4 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie A in Figur 2
durch den Fräser,

Figur 5 einen Fräser mit einem Zentrierzapfen, ausgebildet
als einteiliger Fräser und

Figur 6 ein zweiteiliges rotierendes Werkzeug, bei dem die
Messeranordnung auf einen mittigen Schaft
aufgebracht ist und der Fräsring auf einen
Hohlschaft, wobei eine glockenförmige

Absaugvorrichtung die Anordnung umgibt und nur den
Bearbeitungskopf freiläßt.

Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte rotierende Werkzeug ist ein einteiliger Fräser, der einen Schaft 2 aufweist, auf dem Schneidspeichen 3 im Bereich des Ringes 1 vorgesehen sind. Die Schneidspeichen können auch durch speichenförmige Träger ersetzt werden, an denen die Messer angebracht sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine einteilige Ausformung der Schneidspeichen 3 mit den Messerkanten 4 gegeben. Diese Schneidspeichen 3 stellen zugleich auch die Verbindung zu dem äußeren konzentrischen Fräsring 1 her, der an der unteren Stirnseite Sägezähne 6 aufweist, die umlaufend vorgesehen sind, um die Bearbeitungsfläche zu begrenzen. Der Ring 1 ist relativ dünnwandig ausgebildet und fest mit den Schneidspeichen 3 verbunden, z. B. durch Anschweißen oder einteiliges Ausfräsen aus einem Rundstahl. Wie in Figur 4 dargestellt, weisen die Schneidspeichen 3 einen Anstellwinkel &ggr; von ca. 5° - 35 ° auf und einen Hinterschnittwinkel &agr; von ca. 10° - 45° auf. Diese Schneidenausführung ist dem zu bearbeitenden Material angepaßt, im vorliegenden Fall zur Bearbeitung von Schaumstoffkörpern aus Hart- oder Weichschaum.

■ Der Fräskopf wird dabei von dem nicht dargestellten Antrieb mit ca. 1500 - ca. 8000 Umdrehungen /Min. gedreht, um die Ausformung in gewünschter Weise vornehmen zu können. Ein kleiner Zentrieransatz 5 in Teilschnittzeichnung gemäß Figur 1 wird durch die zusammenlaufenden Schneidkanten 4 gebildet. Die Sägezähne 6 sind so eingearbeitet, daß sie in Drehrichtung die Spanabhebung bewirken. In den Ausführungsbeispielen wird von einer üblichen Rechtsdrehung ausgegangen, wie sie durch den Pfeil in Fig.l angegeben ist und üblicherweise bei Bohrmaschinenn gegeben ist, die als Antrieb einsetzbar sind. ' Selbstverständlich kann die Anordnung umgekehrt sein, kann der Antrieb linksherum drehen. Die Länge des Schaftes ist variabel und bestimmt die Windungstiefe des Werkzeugs.

In Figur 5 ist ein rotierendes Werkzeug dargestellt, das sich von dem in den Figuren 1 bis 4 lediglich dadurch unterscheidet, daß in Verlängerung zum Schaft ein Zentrierzapfen 7 vorstehend aus dem Ring 1 vorgesehen ist. Dieser Zentrierzapfen wird in eine Bohrung eingeführt oder aber er ist als Fräser ausgebildet und arbeitet sich beim Niederdrücken in das Material selbst ein. Bei weichen Werkstoffen, wie Schaumstoffen, ist keine Vorbohrung erforderlich. Die Zentrierspitze verdrängt das Material, das dann von den Schneiden zerspant wird.

In Figur 6 ist ein zweiteiliger Fräser dargestellt. Dieser besteht aus einem Hohlschaft 8, an dem Speichen oder glockenförmig Verbindungselemente 10 zu einem Fräsring 1 verlaufend vorgesehen sind. Der Fräsring 1 ist an diesen Verbindungselementen 10 befestigt. Im Falle daß das Verbindungselement 10 aus einem trichterförmigen Übergangsteil besteht, sind darin größere Durchbrüche bzw. Bohrungen vorgesehen, durch die die Späne hindurch in das Absaugrohr 9 eingesaugt werden kann, mit welchem eine Absaugvorrichtung verbunden ist, die nicht dargestellt ist. Der Hohlschaft 8 umgibt den mittigen Schaft 2, der über einen gesonderten Antrieb antreibbar ist oder aber auch gekoppelt sein kann mit dem Hohlschaft 2, z. B.

über eine Federkeilverbindung oder durch ein Getriebe über den Antrieb mit einer anderen Drehzahl angetrieben werden kann. Mit dem Schaft 2 ist zentrisch innerhalb des Ringes 1 die rotierende Messeranordnung 3, 4, vorgesehen, die synchron mit dem Schaft 2 dreht. In Verlängerung zum Schaft 2 ist weiterhin ein Zentrierzapfen vorgesehen, wie er auch in Figur 5 angegeben ist. Es ist ersichtlich, daß diese Ausführungsform variabel ist. So kann die Messeranordnung herausgenommen werden und der Ring 1 bei entsprechender längerer Ausführung als Ausstechring vorgesehen sein, um das Material in gewünschter Weise als Rundteil aus einem Werkstück ausstechen zu können. Darüber hinaus ist die Absaugung der Späne durch das Absaugrohr 9 vorgesehen, das im Bereich des Fräskopfes glockenförmig vergrößert ist und sich an diesen anschließt, um die Späne aufzunehmen.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Rotierendes Werkzeug mit spanabhebenden Zähnen zur Bearbeitung von Werkstücken aus verschiedenen Materialien mit einem Schaft zur Befestigung an einer Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne

(6) mindestens an der unteren Stirnseite eines konzentrisch ' zum Schaft (2), an dessen unterem Ende angebrachten Ringes (1) vorgesehen sind und daß zwischen dem Ring (1) und dem Schaft (2) mindestens eine ebenfalls rotierende, radial verlaufende Messeranordnung (3, 4) vorgesehen ist, die den gesamten Radius bis zur Innenseite des Ringes (1) überspannt, wobei die Messeranordnung (3, 4) im Bereich des Ringes (1) vorgesehen ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1) ein zylinderförmiger Ring

(1) mit einer bestimmten Höhe (h) ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1) einen runden Querschnitt und an der unteren Halbrundung mindestens nach unten gerichtete Zähne aufweist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1) an der unteren Stirnseite und äußeren Mantelfläche Zähne (6) aufweist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne gehauene Raspelzähne und/oder eingearbeitete Sägezähne mit in Drehrichtung vorstehenden Schneidkanten bzw. Schneidspitzen sind.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring(l) über ein glocken- oder haubenförmiges Verbindungselement (10) mit einem Hohlschaft (8) verbunden ist, in dem konzentrisch der Schaft (2) der Messeranordnung (3, 4) rotierend gelagert ist, und daß beide Schäfte (2, 8) über gesonderte oder über einen gekoppelten Antrieb mit gleicher oder voneinander abweichender Drehgeschwindigkeit rotieren (Fig. 6). 10

' 7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Schaft (2) gegenüber dem Hohlschaft (8) längsverschieblich angeordnet ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1) über einen scheibenförmigen Messerträger mit dem Schaft (2) verbunden ist, an dessen Unterseite mindestens eine radiale Messeranordnung vorgesehen ist.

9. Werkzeug nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem scheibenförmigen Verbindungselement oder dem glocken- oder haubenförmigen Verbindungselement (10) Radialschlitze oder größere Bohrungen eingebracht sind, durch die die durch das Schneiden abgetragene Späne austritt.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3,

10) Speichen einer sternförmigen Ausbildung sind und den Ring (1) an den gemeinsamen Schaft (2) binden.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichen (3) zugleich als Schneiden (4) ausgebildet sind.

12. Werkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine sternförmige Anordnung der Verbindungselemente (3, 10) aus drei Speichen vorgesehen ist, die um jeweils 120° versetzt sind.

13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Schneiden (4) auf Höhe der unteren Zähne (6) enden.

* 14. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 6, dadurch· gekennzeichnet, daß der Schaft (1) ein Hohlschaft ist und ein feststehendes Absaugrohr umgibt, das im Bereich des Schneidfräskopfes des Werkzeuges endet und im Bereich der Messeranordnung einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Ring (1), und daß an diesem eine Absaugvorrichtung angeschlossen ist.

15. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Schneiden

(4) Brechernuten ausweisen.

16. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) der Messeranordnung (3, 4) einen mittig zur Längsachse in Verlängerung oder innerhalb des Ringes (1) endenden Zentrieransatz (7)mit Zentrierspitze aufweist.

17. Werkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrieransatz austauschbar an der Stirnseite des Schaftes (2) bzw. der Verbindungselemente angebracht ist.

18. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel &ggr; von ca. 5° bis ca. 35° und der Hinterschnittwinkel &agr; von ca. 10° bis ca. 45° beträgt.

19. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 14,dadurch gekennzeichnet, daß die Messeranordnung (3, 4) mit ihrem Schaft (2) entfernbar ist.

20. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß mindestens die Messeranordnung {3, 4) und der Ring (1) aus Metall oder einem anderen Material bestehen, das eine solche Härte aufweist, daß die Bearbeitung des Werkstücks möglich ist.

21. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1, 6, 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1) mit den Verbindungselementen (3) und/oder den Schneiden (4) an dem vorderen Schaftende unlösbar befestigt ist.

22. Werkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente eine Nabe mit Gewindebohrung oder einem Gewindezapfen aufweisen, die bzw. der mit an dem Schaftende vorgesehenen Schraubgegenstücken verbindbar ist.

23. Werkzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneide (4) etwas länger ist als die übrigen Schneiden (4) und der gemeinsame Verbindungspunkt geringfügig außermittig vorgesehen ist.

24. Werkzeug nach Anspruch 21, dadurch geken nzeichnet, daß die Verbindungselemente an dem Schaft angelötet sind.