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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Positioniereinstellmechanismus
für einen
Schneideinsatz in einem Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung,
vorzugsweise einen Fräser,
wobei der Mechanismus zum Einstellen der Position ein erstes Loch aufweist,
welches in dem Werkzeugkörper
in Verbindung mit einem Schneidsitz für den Schneideinsatz vertieft
ist, eine geschlitzte Buchse, die in diesem Loch angebracht ist,
sowie eine Einstellschraube aufweist, die in der Buchse aufgenommen
ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Werkzeug, das mit einem
Einstellmechanismus für
die Position gemäß der Erfindung
versehen ist.
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Stand der Technik
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Ein
einstellbarer Anschlag für
einen Schneideinsatz ist aus der
WO
98/43766 bekannt, wobei der Anschlag einen geschlitzten
Anschlagkörper
in seinem oberen Teil hat, der mit einer seitlich vorstehenden Zunge
versehen ist, deren freies Ende eine Anschlagfläche bildet. Der einstellbare
Anschlag weist ferner eine Buchse auf, die innerhalb des Anschlagkörpers montiert
ist und ein Innengewinde hat, welches mit einer Einstellschraube
zusammenwirken soll, die in die Buchse geschraubt ist, und einen
Kopf hat, der mit dem oberen geschlitzten Teil des Anschlagkörpers zusammenwirkt,
wodurch eine seitliche Verlagerung durch die Anschlagfläche auf
der seitlich vorstehenden Zunge vorgesehen wird und wobei die Anschlagfläche den
Schneideinsatz beeinflußt
und eine Einstellung seiner Position hervorruft. Somit weist dieser
bekannte Anschlag mindestens drei separate Komponenten auf. Ferner
ist der geschlitzte Anschlagkörper
unsymmetrisch, was bedeutet, daß er
mittels eines getrennten Klemmteiles montiert werden muß. Ein zusätzlicher
Nachteil besteht darin, daß es
ein Spiel zwischen dem Anschlagkörper
und der Buchse gibt, was bezüglich
der Präzision
des Systems von Nachteil ist.
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Eine
Maschinenreibahle, die einen Positionseinstellmechanismus für einen
Schneideinsatz hat, ist aus der
US-A-5 391 023 bekannt. Dort ist eine geschlitzte
Buchse in einem Werkzeugkörper
aufgenommen, wobei es ein Spiel zwischen der Buchse und dem Werkzeugkörper gibt.
Dies ist für
die Präzision
des Systems nachteilig. Die Buchse ist in einem Loch in dem Werkzeugkörper mittels
Preßpassung befestigt,
was bedeutet, daß die
Buchse durch die Reibung zwischen der Buchse und dem Loch nur gegen
Drehung gesperrt ist. Die Buchse ist auch nicht gegen eine Axialbewegung
fixiert, welche durch hohe Zentrifugalkräfte in Verbindung mit hohen
Rotationsgeschwindigkeiten hervorgerufen werden kann.
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Aufgaben und Merkmale der Erfindung
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Primäre Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Einstellmechanismus der
im einleitenden Teil definierten Art für das Positionieren zu beschreiben,
welcher die Position des Schneideinsatzes mit ausnahmsweise hoher
Präzision
einstellen kann.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Positionseinstellmechanismus
so wenig Komponenten wie möglich
aufweisen sollte und in anderen Hinsichten einfach aufgebaut sein
sollte.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dann, daß die bei
dem Positionseinstellmechanismus eingeschlossenen Komponenten bezüglich Kräften verankert
sein sollten, die auf das Werkzeug wirken, und daß das Werkzeug
unbeachtlich der Einstellung des Positionseinstellmechanismus ausgewuchtet
sein sollte.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Positioniereinstellmechanismus
gut bestimmt bzw. definiert sein sollte, d. h. starr sein sollte,
um eine maximale sich wiederholende Genauigkeit zu erhalten, wenn
die Schneideinsätze,
die in dem Werkzeug eingeschlossen sind, eingebaut werden.
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Mindestens
die erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mittels eines
Positioniereinstellmechanismus/eines Werkzeuges realisiert, welches die
in dem nachfolgenden unabhängigen
Anspruch definierten Merkmale hat. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
bestimmt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
Erfindung beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug
genommen wird, bei denen zeigt:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Komponenten, die
bei einer bevorzugten Ausführungsform
eines Positioniereinstellmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
eingeschlossen sind, wobei ein Schneideinsatz und ein Schneidsitz
des Fräskörpers separat
voneinander veranschaulicht sind, wobei der Schneideinsatz mit Nuten
versehen ist, während
der Schneidsitz mit kantigen, keilförmigen bzw. leistenförmigen Zähnen versehen
ist;
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2 eine
auseinandergezogene Seitenansicht der Komponenten/Teile, die in 1 veranschaulicht
sind;
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3 eine
Draufsicht auf den Positioniereinstellmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie einen Schneideinsatz, der bei dem Positionseinstellmechanismus
aufgeführt
ist;
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4 die
entsprechende auseinandergezogene Ansicht wie in 1,
wobei jedoch der Schneidsitz und der Schneideinsatz keine Zähne bzw.
Nuten haben;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Buchse und einer Einstellschraube
in voneinander getrennten Positionen; und
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6 eine
Seitenansicht der rohrförmigen Schraube
und der Einstellschraube gemäß 5, auch
in voneinander getrennten Positionen.
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Ausführliche
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung
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In 1 ist
ein Schneidsitz 1 eines Fräsers gezeigt, wobei ein erstes
zylindrisches Loch 3 in Verbindung mit dem Schneideinsatz 1 angeordnet
ist. Wie in 1 gezeigt ist, soll eine im allgemeinen
zylindrische Gewindebuchse 5 in dem ersten Loch 1 angebracht
werden, wobei der Einbau der Gewindebuchse 5 dank der mit
Gewinde versehenen Buchse 5 erfolgen kann, die mit einem
Außengewinde
versehen ist, welches mit einem Innengewinde des ersten Loches 3 zusammenwirkt.
Die Gewindebuchse 5 ist an ihrem oberen Ende in 1 mit
einem Kragen 6 versehen, der eine äußere zylindrische Oberfläche 7 mit
einem Durchmesser hat, der größer ist
als der Außendurchmesser
in anderer Hinsicht zu der Gewindebuchse 5. Auf der äußeren zylindrischen
Oberfläche 7 sind
zwei diametral angeordnete ebene Flächen 8 angeordnet,
von denen nur eine in 1 zu sehen ist. Auf seiner Innenseite
hat der Kragen 6 eine konische Oberfläche 9, die mit einer
Einstellschraube 10 zusammenwirken soll, welche bei dem
Positionseinstellmechanismus nach der vorliegenden Erfindung eingeschlossen
ist, wie nachfolgend in größerer Einzelheit
noch erläutert
wird. Wie man in 1 sieht, hat die Gewindebuchse 5 in
ihrem oberen Teil zwei diametral angeordnete, axial verlaufende
Schlitze 11, die während
des Einstellens eine große
Rolle spielen, wobei das Einstellen von dem Positioniereinstellmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wird. Die Gewindebuchse 5 hat auch eine innere zylindrische
Ausnehmung 12 sowie ein Innengewinde 19, welches
von dem Kragen 6 axial weiter weg angeordnet ist und in 1 nicht
zu sehen ist, wohl aber in den 5 und 6.
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Die
Einstellschraube 10 weist einen Schaft auf, der mit einem
Außengewinde 13 sowie
einem Kopf 14 versehen ist, der mit einer äußeren konischen
Oberfläche 15 versehen
ist. Das Außengewinde 13 der
Einstellschraube 10 soll mit dem Innengewinde 19 der
Gewindebuchse 5 zusammenwirken, während die äußere konische Oberfläche 15 der
Einstellschraube 10 mit der inneren konischen Oberfläche 9 der
Gewindebuchse 5 zusammenwirken soll. Dies wird in größerer Einzelheit
nachfolgend noch beschrieben.
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Wie
man in den 1 und 2 sehen kann,
ist der Schneidsitz 1 mit einem zweiten Loch 16 versehen,
welches innen mit einem Gewinde versehen ist, und der Sitz hat auch
gerippte bzw. kantige, keilförmige
bzw. leistenförmige
Zähne 17,
deren Anzahl gemäß der dargestellten
Ausführungsform
zwei ist. Der Schneidsitz 1 soll einen Schneideinsatz 20 für die spanabhebende
Bearbeitung aufnehmen, wobei der Schneideinsatz 20 mit
einem dritten Loch 21 sowie Nuten 22 auf seiner
Bodenseite versehen ist, deren Anzahl bei der dargestellten Ausführungsform zwei
ist und die mit den kantigen, leistenförmigen Zähnen 17 des Schneidsitzes 1 zusammenwirken sollen.
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Die
Draufsicht nach 3 zeigt die Position, wenn die
Gewindebuchse 5 in dem ersten Loch 3 angebracht
ist und die Einstellschraube 10 in der Gewindebuchse 5 angebracht
ist. Beim Anbringen der Gewindebuchse 5 in dem ersten Loch 3 wird
sichergestellt, daß die
diametral angeordneten ebenen Flächen 8 der
Gewindebuchse 5 in der Weise ausgerichtet werden, daß eine der
ebenen Flächen 8 gegen den
Schneideinsatz 20 in Widerlage kommt, wodurch sichergestellt
wird, daß es
im Prinzip kein Risiko gibt dahingehend, daß die Gewindebuchse 5 sich
drehen sollte und daß die
Einstellkraft, welche auf den Schneideinsatz 20 wirkt,
parallel zu den keil- bzw. leistenförmigen Zähnen 17 gerichtet
ist. Die Maße der
Abschnitte, welche sich an das Loch 3 anschließen, sind
derart, daß bei
der Montage der Gewindebuchse 5 in dem Loch 3 die
Gewindebuchse 5 einen Versatz bzw. eine Verschiebung bekommt,
wodurch das Gewindespiel zwischen dem Loch 3 und der Gewindebuchse 5 ausgeschaltet
wird, welches möglicherweise
auftreten kann. Wie man in den 1 und 2 sieht,
ist ein Übergangsabschnitt 2 über dem Gewindeloch 3 angeordnet
und hat einen solchen Biegeradius, daß der Übergangsabschnitt 2 nicht
gegen die Außenseite
der Gewindebuchse 5 in Widerlage kommt bzw. anstößt, sondern
daß es
einen kleinen Spalt zwischen dem Übergangsabschnitt 2 und der
Gewindebuchse 5 gibt. Über
dem Übergangsabschnitt 2 ist
eine Stützoberfläche 4 angeordnet,
die mit einer Anfasung 4A versehen ist. Die Stützoberfläche 4 hat
einen Biegeradius, der im Prinzip gleich dem Biegeradius des Kragens 6 der
Gewindebuchse 5 ist. Die Stützoberfläche 4 ist bezüglich des
Loches 3 versetzt, d. h. die Mittelachse des Loches 3 fällt nicht
mit dem Biegezentrum der Stützoberfläche 4 zusammen.
Genauer ist die Stützoberfläche 4 so
versetzt oder verlagert, daß wenn
die Gewindebuchse 5 in das Loch hineingeschraubt wird,
der Kragen 6 gegen die Stützoberfläche 2 in Widerlage
kommt, die Anfasung 4A sicherstellt, daß der Kragen 6 und
die Stützoberfläche 2 nicht
ineinander hängen
bleiben sondern daß sie
sich in dem zusammengebauten Zustand der Gewindebuchse 5 einander überlappen und
gegeneinander mit einer Kraft in Widerlage kommen, die sicherstellt,
daß man
einen Versatz der Buchse 5 erhält.
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4 zeigt
eine entsprechende perspektivische Ansicht wie in 1,
aber der Schneidsitz 1' hat keine
leistenförmigen
Zähne,
und der Schneideinsatz 20' ist
nicht mit irgendwelchen Nuten versehen. Die in dem Positioniereinstellmechanismus
eingeschlossenen Komponenten sind im Prinzip identisch mit den in 1 gezeigten
Komponenten, und deshalb erhielten diese Komponenten in 4 die
entsprechenden Bezugszahlen wie in 1.
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In
den 5 und 6 sind die Gewindebuchse 5 sowie
die Einstellschraube 10 in größerer Einzelheit gezeigt. In
diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Einstellschraube 10 in
dem Übergang zwischen
dem Außengewinde 13 und
der konischen Außenfläche 15 des
Kopfes 14 eine erste Anschlagfläche 18 hat. Die Gewindebuchse 5 ist
mit einer zweiten Anschlagfläche 22 in
dem Übergang
zwischen der inneren zylindrischen Ausnehmung 12 und der
inneren konischen Oberfläche 9 versehen.
Die Gewindebuchse 5 und die Einstellschraube 10 arbeiten
in einer solchen Weise zusammen, daß anfänglich das Außengewinde 13 der
Schraube 10 mit dem Innengewinde 19 der Gewindebuchse 5 in
Eingriff kommt. Dann kommt die konische äußere Oberfläche 15 der Schraube 10 gegen
die innere konische Oberfläche 9 der
Gewindebuchse 5 in Widerlage, während dieses Arbeitsganges
erfolgt eine Ausdehnung des Schlitzes und somit ein Versetzen oder
Verschieben radial nach außen
von der Längsmittelachse
der Gewindebuchse 5 jener Hälfte des Kragens 6, dessen
ebene Fläche 8 gegen
den Schneideinsatz 20 in Widerlage kommt. Dadurch erfolgt
auch eine Verlagerung der Abwärtsrichtung
des Schneideinsatzes 20 in 3, d. h.
der Richtung der keil- bzw. leistenförmigen Zähne 17. Trotz der
Verankerung des Schneideinsatzes 20 in dem Schneidsitz 1 mittels
einer Zentrierschraube 23, die also mit dem Innengewinde 19 der
Gewindebuchse 5 zusammenwirkt, ist das Auftreten einer
Verlagerung des Schneideinsatzes 20 ermöglicht, da es sich im vorliegenden
Fall um eine Frage außergewöhnlich kleiner
Verschiebungen handelt, genauer in der Größenordnung von 0,001–0,1 mm.
Diese Verschiebung oder Verlagerung setzt sich fort, bis die erste
Anschlagfläche 18 der
Schraube 10 gegen die zweite Anschlagfläche 22 der Gewindebuchse 5 in
Widerlage kommt. Dadurch kann keine zusätzliche axiale Verschiebung
zwischen der Gewindebuchse 5 und der Einstellschraube 10 stattfinden.
In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der Positioniereinstellmechanismus
gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise in einer solchen Art optimiert ist, daß die Anschlagflächen 18 und 22 gegeneinander
in Widerlage kommen, bevor die Gewindebuchse 5 in ihrem
oberen Teil soweit erweitert wurde, daß eine permanente Deformation bleibt.
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In
Fällen,
bei denen der Schneidsitz 1' und der
Schneideinsatz 20' nicht
mit keil- bzw. leistenförmigen
Zähnen
bzw. Nuten, siehe 4, versehen sind, wird eine
Verschiebung des Schneideinsatzes 20' in jedem Falle in der Richtung
von der Gewindebuchse 5 fort stattfinden, aber diese Verschiebung
ist im Hinblick auf ihre Richtung nicht in gleicher Weise gut definiert,
wie in demjenigen Falle, bei welchem der Schneidsitz mit keil- bzw.
leistenförmigen
Zähnen versehen
ist und der Schneideinsatz damit zusammenwirkende Nuten hat. In
diesem Zusammenhang sei erwähnt,
daß nach
der vorliegenden Erfindung also die Gegenwart von leistenförmigen Zähnen und Nuten
nicht vorausgesetzt wird, selbst wenn es die bevorzugteste Ausführungsform
ist.
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Es
gilt allgemein für
die zwei oben beschriebenen Ausführungsformen,
daß für einen
Fräser,
der mit einem radialen Einsatzort des Positioniereinstellmechanismus
und des Schneideinsatzes hergestellt ist, die Position des Schwerpunktes
des Werkzeuges nicht erwirkt oder beeinflußt wird, wenn der Positioniereinstellmechanismus
eine Verschiebung des Schneideinsatzes verursacht. Dies hat große Bedeutung,
wenn das Werkzeug mit hohen Drehzahlen verwendet wird, denn die
Empfindlichkeit auf Kräfte,
welche durch Ungleichgewichte hervorgerufen werden, ist bei hohen
Drehzahlen besonders groß.
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Mögliche
Modifikationen der Erfindung
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
arbeitet die Einstellschraube 10 mit einer Gewindebuchse 5 zusammen.
Im Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch
möglich, daß anstelle
der Gewindebuchse eine Buchse verwendet wird, die mittels Preßsitz in
dem ersten Loch 3 fixiert wird. In diesem Zusammenhang
sei bemerkt, daß die
Buchse in einem solchen Falle nicht notwendigerweise drehsymmetrisch
sein muß.
Im Rahmen der Erfindung ist es z. B. auch möglich, daß die Buchse in dem ersten
Loch 3 mittels einer Art Bayonetverschluß fixiert
wird, wobei die Buchse in einem solchen Falle rotationssymmetrisch
ist. Um zu betonen, daß sowohl
eine Buchse als auch eine Gewindebuchse verwendet werden können, wurde
der Begriff Buchse in einigen der nachfolgenden Ansprüchen verwendet,
wobei in diesem Zusammenhang darunter verstanden werden soll, daß eine Gewindebuchse eine
Art von Buchse darstellt.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 sind zwei Gruppen von leistenförmigen Zähnen 17 in
dem Schneideinsatz angeordnet, während bei
der Ausführungsform
nach 4 leistenförmige Zähne in dem
Schneidsitz 1' fehlen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß die Anzahl
der leistenförmigen
Zähne in
dem Schneidsitz im Prinzip frei im Rahmen dessen variieren können, was
funktionell und praktisch möglich
ist.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 wurde festgestellt, daß die Einstellkraft,
mit welcher die Gewindebuchse 5 auf den Schneideinsatz 20 einwirkt,
parallel zu den leistenförmigen
Zähnen 17 gerichtet
ist. Ebensogut ist es jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung
auch möglich,
daß die
leistenförmigen
Zähne und
die Einstellkraft gegenseitig einen Winkel einschließen.
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Bei
der Ausführungsform
nach den 1–3 sind
leistenförmige
Zähne 17 in
dem Schneidsitz 1 angeordnet, während auf der Bodenseite des
Schneideinsatzes 20 Nuten 22 angeordnet sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, daß der Schneidsitz 1 mit
Nuten versehen ist und daß der
Schneideinsatz 20 leistenförmige Zähne hat. Auch in diesem Falle
kann selbstverständlich
die Anzahl von Nuten und leistenförmigen Zähnen im Rahmen dessen verändert sein, was
funktionell und praktisch möglich
ist.