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betreffend einen
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"Werkzeugträger, insbesondere für eine spanende Bearbeitung von Werkstücken"
Die
Erfindung betrifft einen Werkzeugträger, insbesondere für eine spanende Bearbeitung
von Werkstücken, mit mindestens einer Werkzeugaufnahme und einem in der Werkzeugaufnahme
eingesetzten, mit einer Schneide aus der Werkzeugaufnahme herausragenden Werkzeug,
einem an der Werkzeugaufnahme vorgesehenen Justieranschlag für das Werkzeug und
einer Spannvorrichtung zum betriebsmäßigen Spannen des Werkzeuges in der Werkzeugaufnahme.
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Werkzeugträger der in Rede stehenden und zuvor erläuterten Art sind
der Anmelderin seit langem aus der Praxis bekannt. Insbesondere handelt es sich
dabei um Werkze.ugträger für eine spanende Bearbeitung von Werkstücken wie Fräsen
od. dgl., die häufig als Rotationskörper ausgeführt und mit mehreren Werkzeugen
versehen sind. Die Werkzeuge sind meist als plattenartige Hartmetalleinsätze ausgeführt,
wobei die Schneide eines solchen Werkzeuges sowohl gerade-als auch, insbesondere
bei einem rotierenden Werkzeugträger, mit einer bestimmten, am Werkstück zu erzeugenden
Kontur versehen ist.
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Bei dem aus der Praxis bekannten Werkzeugträger, von dem die Erfindung
ausgeht, sitzt das Werkzeug in einer taschenartigen Werkzeugaufnahme. Die Einschubtiefe
des Werkzeuges wird durch einen am Boden der Werkzeugaufnahme angeordneten Justieranschlag
begrenzt. Das betriebsmäßige Spannen des Werkzeuges erfolgt mit einer schraubbetätigten
Spannvorrichtung mit einem Spannblock, wobei an dem Spannblock ein Sicherungszapfen
vorgesehen ist, der in eine Sicherungsöffnung des Werkzeuges eingreift, um ein-ungewolltes
Herausrutschen des Werkzeuges auch bei nicht völlig gespannter Spannvorrichtung
zu verhindern. Alle anderen der Anmelderin aus der Praxis bekannten Werkzeugträger,
seien sie nun rotierend oder nicht rotierend, sind jedenfalls hinsichtlich der Werkzeugaufnahme
und des dort angeordneten Justieranschlages vergleichbar konstruiert.
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Bei dem bekannten, zuvor erläuterten Werkzeugträger besteht ein Problem
darin, daß von Zeit zu Zeit das Werkzeug nachgeschärft werden muß. Damit ändern
sich die Außenmaße des Werkzeuges, d. h. die Schneide ragt nach
dem
Nachschärfen nicht mehr ganz so weit aus der Werkzeugaufnahme heraus wie zuvor.
Das liegt in erster Linie daran, daß das Werkzeug stets bis zum Anliegen am Justieranschlag
in die Werkzeugaufnahme eingeschoben werden muß, um eine definierte Position zu
erreichen. Im Ergebnis führt also das Nachschärfen eines Werkzeuges bzw. der Werkzeuge
zu einer Änderung der Außen- und Einbaumaße des Werkzeugträgers. Ein Nachmessen
und Nachjustieren des Werkzeugträgers ist zwingend notwendig, sobald das Werkzeug
bzw. die Werkzeuge nachgeschärft worden sind. Außerdem müssen bei Vorhandensein
mehrerer Werkzeuge, insbesondere bei rotierenden Werkzeugträgern, alle Werkzeuge
exakt identisch nachgeschärft werden, da sonst eine ungleiche Belastung der Werkzeuge
folgen würde.
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Das zuerst erläuterte Problem des Nachmessens und Nachjustierens wird
insbesondere bei den immer weiter verbreiteten elektronisch gesteuerten Werkzeugmaschinen
gravierend. Die elektronischen Steuerungen (NC-Steuerungen) müssen nämlich praktisch
nach jedem Nachschärfen der Werkzeuge umprogrammiert werden, um den neuen Außen-
und Einbaumaßen des Werkzeugträgers Rechnung zu tragen, - ein besonderes Problem
bei konturierten Schneiden der Werkzeuge.
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Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung
nun die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeugträger, insbesondere für eine spanende Bearbeitung
von Werkstücken, vorzugsweise für die Holzbearbeitung, anzugeben, bei dem unabhängig
von ei-nem Nachschärfen des Werkzeuges oder der Werkzeuge die Außen- und Einbaumaße
stets gleich sind.
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Der erfindungsgemäße Werkzeugträger, bei dem die zuvor aufgezeigte
Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide des Werkzeuges
um die Breite des Justieranschlages breiter ist als ein mit der zu bearbeitenden
Fläche des Werkstückes in Kontakt kommender Bereich, daß der Justieranschlag auf
der Seite der-Schneide des Werkzeuges angeordnet ist und daß das Werkzeug aus der
Werkzeugaufnahme heraus gerichtet gegen den Justieranschlag anstellbar und vermittels
der Spannvorrichtung spannbar ist. Der Erfindung liegt die bedeutsame Erkenntnis
zugrunde, daß die Außen- und Einbaumaße
des Werkzeugträgers auf
verblüffend einfache Weise stets unverändert sind, wenn man dafür sorgt, daß die
Schneide des Werkzeuges bzw. die Schneiden der Werkzeuge unabhängig von einem etwaigen
Nachschärfen stets an der gleichen Stelle bzw. an den gleichen Stellen angeordnet
ist bzw. sind. Erfindungsgemäß wird also nun bewußt auf die Anordnung des Justieranschlages
"unten" in der Werkzeugaufnahme verzichtet und dieser Justieranschlag wird gewissermaßen
"oben" an der Werkzeugaufnahme angeordnet. Damit list die Lage der Schneide des
entsprechenden Werkzeuges unabhängig von jedem Nachschärfen durch den Justieranschlag
definiert. Dabei ist durch die Erfindung das in der Fachwelt vorhandene Vorurteil
überwunden worden, man müsse einen Justieranschlag innen in der Werkzeugaufnahme
vorsehen, da sonst das Werkzeug im Betrieb in die Werkzeugaufnahme hineingedrückt
werden könnte. Erfindungsgemäß ist hier vielmehr erkannt worden, daß dieser Effekt
bei geschickter konstruktiver Ausgestaltung nicht auftritt, wenn man nämlich die
betriebsmäßig auftretenden Kräfte richtig in den Werkzeugträger ableitet.
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Indem erfindungsgemäß das Werkzeug gegen den Justieranschlag anstellbar
und mittels der Spannvorrichtung in dieser Lage spannbar ist, wird jederzeit gewährleistet,
daß auch nach einem Nachschärfen das Werkzeug mit seiner Schneide exakt wieder in
die Stellung gelangt, in der es vor dem Nachschärfen angeordnet war. Jed-es Nachmessen
und Nachjustieren des Werkzeugträgers kann entfallen, was insbesondere bei elektronischen
Steuerungen entscheidende Vorteile mit sich bringt, da diese nun nicht mehr nach
jedem Nachschärfen des Werkzeuges bzw. der Werkzeuge umprogrammiert werden müssen.
Ein wesentlicher Effekt ist auch, daß bei Vorhandensein mehrerer Werkzeuge die Genauigkeit
des Nachschärfens nicht so hoch sein muß wie bisher, da ruhig geringe Unterschiede
zwischen den einzelnen Werkzeugen vorhanden sein können. Diese Unterschiede wirken
sich ja erfindungsgemäß auf die Außen- und Einbaumaße des Werkzeugträgers mit den
Werkzeugen nicht aus.
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Ein positiver Nebeneffekt des erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeugträgers
besteht darin, daß grundsätzlich die Sicherungszapfen und Sicherungsöffnungen
entfallen
können, da die Werkzeuge ja durch die Justieranschläge auch bei nicht völligtgespannten
Spannvorrichtungen daran gehindert werden, aus den Werkzeugaufnahmen ungewollt auszutreten.
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t Es gibt nun Merschiedene Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Werkzeugträger
auszugestalten und weiterzubilden, was nachfolgend nur beispielhaft erläutert werden
soll.
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I Zunächst empfiehlt es sich insbesondere für Werkzeuge mit konturierten
Schneiden, den Werkzeugträger so auszugestalten, daß der Justieranschlag zwei an
den Seiten der Schneide des Werkzeuges angeordnete Anschlagelemente, vorzugsweise
in Form von das Werkzeug überfassenden Anschlaghaken oder Anschlagnasen aufweist
und daß der mit der zu bearbeitenden Fläche des Werkstückes in Kontakt kommende
Bearbeitungsbereich der Schneide zwischen den Anschlagelementen ausgebildet ist.
Der Bearbeitungsbereich der Schneide des Werkstückes wird also hier gewissermaßen
von den Anschlagelementen des Justieranschlages eingerahmt, was eine besonders sichere
und feste Führung des Werkzeuges gewährleistet.
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Hinsichtlich des richtigen Spannens des Werkzeuges empfiehlt sich
eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugträgers, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß'die Werkzeugaufnahme im Schnitt quer zur Schneide des Werkzeuges im we,sentlichen
trapezförmig ausgebildet ist, daß die Spannvorrichtung einen im Schnitt quer zur
Schneide des Werkzeuges gleichfalls im wesentlichen-trapezförmigen Spannkeil aufweist
und daß der Spannkeil mit an einer Spahnfläche der Werkzeugaufnahme zur Anlage kommenden
Druckschrauben od. dgl. versehen ist. Auf diese Weise wird eine besonders elegante
und einfache Spannbarkeit des Werkzeuges gegen den Justieranschlag aus der Werkzeugaufaahme
heraus gerichtet gewährleistet.
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AD sich erlaubt der erfindungsgemäße Werkzeugträger ohne weiteres
den Einsatz von Werkzeugen homogener Dicke. Die bei dem erfindungsgemäßen Werkzeugträger
vorgesehenen Werkzeuge können also wie bekannt als plattenartige
Hartmetalleinsätze
ausgebildet sein. Mitunter ist es aber' nötig, in besonderer Weise dafür zu sorgen,
daß das entsprechende Werkzeug absolut sicher gegen den Justieranschlag spannbar
ist. Für diesen Sonderfall empfiehlt sich eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Werkzeugträgers, bei der das Werkzeug eine von der Schneide weg abnehmende Dicke
aufweist. Dadurch ergibt sich beim Spannen eine Keilwirkung in Richtung des Justieranschlages.
Allerdings ist bei einem solchen Werkzeug dann keine Möglichkeit mehr gegeben, evtl.
mehrere Schneiden an unterschiedlichen Seiten dieses Werkzeuges vorzusehen, wie
das bei einem Werkzeug homogener Dicke ohne weiteres möglich ist.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt,
sind an der Werkzeugaufnahme zusätzlich seitliche Justieanschläge vorgesehen, die
vorzugsweise senkrecht zur Anschlagfläche einstellbar sind. Diese seitlichen Justieranschläge
sind an sich aus der Praxis bekannt. Sie gewinnen aber im Rahmen der Erfindung eine
besondere Bedeutung, da insbesondere beim konturtreuen Nachschärfen der Schneide
eines Werkzeuges natürlich auch seitliche Maßänderungen des Werkzeuges auftreten,
die ein seitliches Nachjustieren nötig machen können.
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Im übrigen ist noch darauf hinzuweisen, daß beim Nachschärfen eines
Werkzeuges im Rahmen der Erfindung natürlich nicht nur der Bearbeitungsbereich der
Schneide des Werkzeuges nachgeschärft werden darf, sondern. daß in entsprechender
Weise die Bereiche ebenfalls "nachgeschärft" werden müssen, die an den Anschlagelementen
des Justieranschlages zur Anlage kommen. Ansonsten würde sich die nachgeschärfte
Schneide mit ihrem. Bearbeitungsbereich eben doch nicht am selben Ort wie vor dem
Nachschärfen befinden.
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Entsprechendes gilt bei konturierten Schneiden von Werkzeugen für
die Seiten des Werkzeuges. Das gilt in besonderem Maße für ein Nachschärfen des
Werkzeuges mit einer konturierten Schneide in der Resultierenden der Schneidenkontur.
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Schließlich ist nochmals zu betone, daß-die Erfindung eine besondere
Bedeutung bei einem rotierenden Werkzeugträger gewinnt, bei dem mehrere, vorzugsweise
drei Werkzeuge in gleichen Abständen auf einem Kreis angeordnet sind.
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Im folgenden wird die Erfindung nochmals anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt Fig. 1 schematisch
in Stirnansicht ein Ausführungsbeispiel eines rotierenden Werkzeugträgers gemäß
der Erfindung, Fig. 2 im Schnitt gemäß II - II in Fig. 1 den Bereich eines Werkzeuges
des Werkzeugträgers aus Fig. 1, Fig. 3 in Seitenansicht ein Werkzeug für einen Werkzeugträger
gemäß Fig. 1 und Fig. 4 in perspektivischer Ansicht einen Spannkeil einer Spannvorrich-~
tung für einen Werkzeugträger gemäß Fig. 1.
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Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Werkzeugträger 1 ist für eine
Fräsmaschine für die Holzbearbeitung bestimmt. Dieser Werkzeugträger 1 ist als Rotationskörper
ausgeführt und so an einer entsprechenden Werkzeugmaschine montierbar, daß er um
seine Mittelachse 2 zu rotieren vermag. Der Werkzeugträger 1 weist drei Werkzeugaufnahmen
3 mit je einem Werkzeug 4 auf. Jedes der Werk7euge 4 ragt mit einer Schneide 5 aus
der entsprecenden Werkzeugaufnahme 3 heraus. Im übrigen sind die Werkzeuge 4 windschief
zu den entsprechenden Radien des Werkzeugträgers 1 angeordnet.
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An jeder der Werkzeugaufnahmen 3 ist ein Justieranschlag 6 für das
entsprechende Werkzeug 4 vorgesehen. Außerdem ist in jeder Werkzeugaufnahme 3 eine
Spannvorrichtung 7 zum betriebsmäßen Spannen des Werkzeuges 4 vorgesehen.
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Aus den Fig. 1, 2 und 3 ergibt sich im Zusammenhang deutlich, daß
die Schneide 5 des Werkzeuges 4 um die Breite des Justieranschlages 6 brei ter ist
als die zu bearbeitende Fläche eines Werkstückes, für die ein Bearbeitungsbereich
8 der Schneide 5 des Werkzeuges 4 vorgesehen ist. Der Justieranschlag 6 ist auf
der Seite der Schneide 5 des Werkzeuges 4 angeordnet. Deutlich erkennbar ist, daß
das Werkzeug 4 aus der Werkzeugaufnahme 3 heraus gerichtet gegen den Justieranschlag
6 anstellbar und mittels der Spannvorrichtung 7 in dieser Lage spannbar ist. Diese
Zusammenhänge zeigt Fig. 1 besonders deutlich.
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Wie Fig. 2 besonders deutlich zeigt, sind an den Seiten der Schneide
5 des Werkzeuges 4 zwei Anschlagelemente 9 des Justieranschlages 6 angeordnet, die
in Form von Anschlagnasen das Werkzeug 4 überfassen. Der mit der zu bearbeitenden
Fläche des Werkstückes in Kontakt kommende Bearbeitungsbereich 8 der Schneide 5
ist zwischen den Anschlagelementen 9 angeordnet.
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Das zeigt Fig. 3 besonders deutlich. Im übrigen zeigt Fig. 3, daß
an der Schneide 5 Anschlagbereiche 10 ausgebildet sind, mit denen die Schneide 5
des Werkzeuges 4 an den Anschlagelementen 9 des Justieranschlages 6 zur Anlage kommt.
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Fig. 1 zeigt, daß die Werkzeugaufnahme 3 des Werkzeugträgers 1 im
Schnitt quer zur Schneide 5 des Werkzeuges 4 im wesentlichen trapezförmig ausgebildet
ist und daß ferner die Spannvorrichtung 7 einen im Schnitt quer zur Schneide 5 des
Werkzeuges 4 gleichfalls im wesentlichen trapezförmigen Spannkeil 11 aufweist.
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Fig. 4 zeigt den in den drei Werkzeugaufnahmen 3 des Werkzeugträgers
1 gemäß Fig. 1 jeweils angeordneten Spannkeil 11 der Spannvorrichtung 7 etwas deutlicher.
Dieser Spannkeil 11 ist wie die Werkzeugaufnahme 3 und das Werkzeug 4 in Anpassung
an die Form des zu bearbeitenden Werkstückes konturiert und mit an einer Spannfläche
12 der Werkzeugaufnahme 3 zur Anlage kommenden Druckschrauben 13 versehen. Betrachtet
man Fig. 1 im Vergleich mit Fig. 4, so läßt sich erkennen, daß durch Anziehen der
Druckschrauben 13
der Spannkeil 11 von der Spannfläche 12 abgehoben
und radial nach außen bewegt wird, wodurch das Spannen des entsprechenden Werkzeuges
4 erfolgt.
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Wie Fig. 2 besonders deutlich erkennen läßt, sind an der Werkzeugaufnahme
3 zusätzlich seitliche Justieranschläge 14 vorgesehen, die senkrecht zur Anschlagfläche
einstellbar sind. Eingezeichnet ist nur ein Justieranschlag 14.
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Im übrigen zeigen die Fig. 3 und 4 eine als solche bekannte Sicherungseinrichtung
gegen ungewolltes Abschleudern des Werkzeuges 4 mit einem Sicherungszapfen 15 am
Spannteil 11, der in eine Sicherungsöffnung 16 im Werkzeug 4 eingreift. Diese Sicherungseinrichtung
ist derzeit aus rechtlichen Gründen noch notwendig, kann aber im Prinzip wegen des
erfindungsgemäß angeordneten Justieranschlages 6 oberhalb des Werkzeuges 4 entfallen.
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Schließlich läßt Fig. 2 noch erkennen, daß eine seitliche Festlegung
des Spannkeiles 11 mittels der Druckschrauben 13 dadurch gewährleistet ist, daß
diese endseitig in Fassungen 17 an der Spannfläche 12 der Werkzeugaufnahme 3 eingreifen.