DE29705575U1 - Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung - Google Patents
Werkzeug zur zerspanenden BearbeitungInfo
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Description
PATENTANWÄLTE j j ** ^j ··.;..·.,· . · b-33330 Gütcrsloh, Vennstraße9
*..' .I.'*./*":** I!1 : Telefon: (O524DI3O54
Dipi.-ing. Gustav Meldau
Dipi.Phys. Dr. Hans-Jochen Strauß Datum: 27.03.97
Dipl.-Ing. Hubert FlÖtOttO Unser Zeichen: P 825 JS
Herr
Franz-Josef Pokolni
Starenweg 3
33428 Harsewinkel
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur zerspanenden Bearbeitung insbesondere
von Werkstücken aus Stahl, wobei das Werkzeug als rotierendes Werkzeug ausgebildet, einen in eine Maschine oder eine Maschinenspindel
einspannbaren Schaft aufweist, dessen freies Ende mit einem Messerkopf aus Stahl versehen ist.
Zerspanend arbeitende Werkzeuge sind Fräser, Bohrer, Drehstähle u.
dgl. Diese Werkzeuge besitzen Schneidkanten, die oftmals von eingesetzten 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 abhängt.
Bekannt ist, Messerkopf und Schaft mit einer Gewindeverbindung zusammenzufügen, wobei in aller Regel der Schaft mit einem Gewinde-
P 825
ansatz und der Messerkopf mit einer korrespondierenden Gewindebohrung
versehen ist. Miteinander verschraubt, bilden sie das Werkzeug, das in eine Maschine bzw. eine Maschinenspindel eingeschraubt, in das
Material des Werkstückes eindringt. Solche Schäfte werden in aller Regel aus Werkzeugstahl hergestellt um den Gewindezapfen wirtschaftlich
fertigen zu können. Bei solchen Schraubverbindungen kann jedoch ein genauer Rundlauf nicht sichergestellt werden. Auch wird der
Schaft bei einem tiefen Eindringen des Werkzeugs in das Werkstück stark beansprucht, so dass sich der stählerne Schaft bei Zwischenfällen
verbiegt, was zu Unwuchten führt, die beonders bei den üblichen, hohen Umdrehungszahlen Probleme bereiten und die zur Zerstörung der
Maschine bzw. der Maschinenspindel führen können.
Somit hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein gattungsgemäßes
Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung vorzuschlagen, bei dem
diese Nachteile vermieden sind, und das einen hervorragenden Rundlauf aufweist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Hauptanspruch aufgeführten
Merkmale gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.
Bei dem Werkzeug nach der Erfindung weist das Werkzeug einen Schaft
mit einem Zapfen sowie einen Messerkopf mit.einer Zapfenaufnahme auf,
wobei die Zapfenaufnahme mit enger Passung auf den Zapfen aufsetzbar
und auf den Zapfen durch Kraftschluß festsetzbar ist.
Der Schaft einschließlich der Zapfens ist einstückig aus Schwermetall
gefertigt. Schwermetall sind hier besonders Wolfram und dessen Legierungen
oder Sintermetalle auf Wolframbasis; bei letzteren sind zum Verbinden der Wolframkristalle metallische Binderphasen, beispielsweise
Nickel und Eisen oder Nickel und Kupfer vorgesehen. Alternativ ist der Schaft einschließlich der Zapfens einstückig aus Hartmetall
gefertigt. Hartmetalle sind hier harte Werkstoffe aus einem oder mehreren metallischen Hartstoffen, wie beispielsweise Carbide von Wolfram,
Titan, Tantal, Niob o.dgl. mit einem Hilfsmetall als Bindemit-
tel, beispielsweise Cobalt; daneben werden auch Cermets eingesetzt,
die, auf der Basis nichtmetallischer (Silizium- &ogr;.dgl.) Carbide oder
Nitride aufgebaut, oftmals auch mit einer Metallbeschichtung versehen sind, die auch in Kombination mit metallischen Hartstoffen und Metallen
eingesetzt werden. Diese Werkstoffe werden bevorzugt mittels pulvermetallurgischer
Verfahren in Form gebracht und nach Pressen und Sintern auf Maß geschliffen.
Diese Werkstoffe besitzen die gewünschte Steifigkeit; sie brechen bei
Überbeanspruchungen ohne Verbiegen. Dadurch lassen sie längere Schäfte bei verringertem Querschnitt zu, so dass Werkzeuge geschaffen werden
können, die tiefer in das Werkstück einzutauchen in der Lage sind, die mit Schäften als Werkzeugträger aus Stahl nicht erreichbar
sind. Durch diese Ausbildung wird ein Werkzeug geschaffen, mit dem auch Kanten mit engen Radien sowie Schrägen ohne weiteres bearbeitbar
sind, da die Schäfte dieser rotierenden Werkzeuge im Durchmesser so klein gehalten werden können, dass sie den Durchmesser des Messerkopfes
nicht übersteigen.
Der Zapfen und die Höhlung der Zapfenaufnahme weisen bei einer Ausbildung
übereinstimmende, zylindrischen Querschnitte auf. Das Festsetzen
der Messerkopfes am Schaft erfolgt durch Kraftschluß.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind Zapfen und Zapfenaufnahme so
ausgebildet, dass ein Formschluß erreicht wird. Bei einer solchen Ausbildung sind beispielsweise prismatische Querschnittsformen vorgesehen,
wobei aus Gründen der Wuchtung bevorzugt die Querschnittsformen eines regelmäßigen, von einem Kreis umschreibbaren Polygons etwa
Drei-, Vier, Sechs- oder Achtecke - eingesetzt werden, was naturgemäß den Einsatz von drei- oder fünfeckigen Querschnittsformen
nicht ausschließt. Hier wird der Kraftfluß vom Formschluß ermöglicht.
Bei einer anderen Ausbildung sind Mitnehmer vorgesehen, die formschlüssig
zwischen dem Zapfen und dem Messerkopf wirken. Diese Mitnehmer sind in einfacher Weise an das Zapfenende des Schaftes angeformte
Flächen, die von entsprechenden Vorsprüngen des Messerkopfes
übergriffen werden. Diese Flächen lassen sich durch Schleifen an das
zapfenseitige Schaftende anformen, während der (relativ) leicht zu
bearbeitende Messerkopf die zu den angeformten Flächen inverse Form aufweist, wodurch der Formschluß bewirkt wird.
Zur Herstellung eines für die zylindrische Ausbildung notwendigen und
für prismatische Ausbildungen vorteilhaften Kraftschlusses werden bevorzugt thermische Verfahren eingesetzt. So ist der Messerkopf. bei
der einen Ausführungsform vorteilhaft auf den Zapfen aufgeschrumpft; dazu wird der aus Werkzeugstahl gefertigte Messerkopf erhitzt und
heiß auf den Zapfen des Schaftes aufgesetzt; beim Abkühlen schrumpft der Messerkopf, so dass sich der Kraftschluß durch das Zusammenziehen
ergibt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Messerkopf auf den
Zapfen aufgelötet. Hier werden Zapfen und Messerkopf erhitzt, bis das aufgeschmolzene Lot kapillar in den Spalt zwischen Zapfen und Messerkopf
eingezogen wird. Diese so hergestellten Verbindungen sind durch Erhitzung wieder lösbar, so dass ein Austauschen eines beispielsweise
abgearbeiteten Messerkopfes ohne weiteres möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden der Übergang von Zapfen
zum Schaft zumindest teilweise konisch und der mit diesen Übergang zusammenwirkende Teil des Messerkopfes korrespondierend dazu ausgebildet.
Durch diese Konizität wird eine saubere und reproduzierbare Zentrierung erreicht, die einen exzellenten Rundlauf des Werkzeugs
sicherstellt.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf
die Zeichnungen 1 bis 3 näher erläutert; diese zeigen
angeformtem Zapfen (Seitansicht);
Figur 02: Einen Messerkopf mit Zapfenaufnahme und
eingesetzten Schneidplatten (Seitansicht,
teilgeschnitten).
Figur 03: Unterschiedliche Querschnitte der Bohrung (und
dementsprechend auch des Zapfens).
·* · ·· ··■·· P 825
Das Werkzeug wird gebildet von einem auf einen Werkzeugschaft 1 aufgesetzten
Messerkopf 5. Der Werkzeugschaft 1 weist dabei ein Spannende 2 auf, mit dem er in die Spannaufnahme der (nicht nähre dargestellten)
Maschinenspindel eingespannt wird, wobei das Spannende der Aufnahme an der Maschinenspindel entsprechend ausgebildet ist. Die
Länge des Werkzeugs wird von dem (im allgemeinen konisch ausgebildeten) Schaft 3 vorgegeben, an dessen Spitze sich ein Zapfen 4 befindet,
der den Messerkopf 5 aufnimmt. Dieser Messerkopf 5 mit dem Kopfkörper
6 trägt an seinem freien Ende die Schneidplatten 8, die mit Befestigungsmitteln 9 (im allgemeinen Schrauben) festgesetzt sind.
Der Messerkopf 5 weist ferner eine Bohrung 7 auf, deren Querschnitt
dem Querschnitt des Zapfens 4 entspricht, so dass der Werkzeugkopf 5
auf den Zapfen 4 mit einem engen Spiel aufgesetzt und dort durch einen Kraftschluß festgesetzt werden kann. Dieses Spiel ist dabei so
eng, dass der Messerkopf 5 entweder erwärmt auf den Zapfen 4 aufgesetzt werden kann und sich bei Abkühlen durch Schrumpfung festsetzt,
oder dass der Messerkopf 5 auf den Zapfen 4 aufgesetzt und durch Lötung festgesetzt werden kann. Zur Unterstützung der Zentrierung
wird vorteilhaft in an sich bekannter Weise ein konischer Satz 4.1 im Bereich des Überganges des Zapfens 4 und des Schaftes 3 vorgesehen,
auf den sich eine konische Anformung 7.1 der Bohrung 7 des Messerkopfes 5 legt.
Zur Verbesserung des Sitzes wird ein Formschluß vorgesehen. Dazu
werden der Zapfen 4 und die Bohrung 7 mit angeformten Flächen oder
Vorsprüngen versehen, wie an Hand einiger Beispiele in der auf die Bohrung 7 im Körper 6 des Messerkopfes 5 bezogene Figur 3 im Schnitt
dargestellt. Diese Ausformungen können von Polygonen bis zu mit Nasen
vesehenen zylindrischen Formen reichen. Wegen der großen Umdrehungszahlen,
die für solche Werkzeuge eingesetzt werden, ist es - insbesondere bei großen Unterschieden in den Dichten der Materialien von
Werkzeugschaft und Messerkopf vorteilhaft, die Ausformung rotationssymmetrisch so auszubilden, dass Abweichungen von einem ein- oder
umbeschriebenen Kreis möglichst klein sind.
Claims (1)
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