DE8531956U1 - Schraubverbindung an einem Ausdrehwerkzeug und dessen Adapter - Google Patents

Description

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SCHRAUBVERBINDUNG AN EINEM AUSDREHWERKZEUG UND DESSEN ADAPTER.

Di· Erfindung liegt auf dem Gebiet der spanabhebenden Werkzeuge für Werkzeugmaschinen und betrifft eine Schraubverbindung an einer (sogenannten) Bohrstange gernäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zur Verhinderung des Festsitzens der Verschraubung zwischen Uerkzeugadapter und Werkzeug.

Zum Bearbeiten von Bohrungen mit drehenden Werkzeugen, sind Werkzeuge bekannt, die auf einen Adapter -als Verbindungsstück zwischen dem Werkzeug und der Maschinenspindel- geschraubt werden. Der Gewindegang dieser Verschraubung ist so gewähl⁴., dass das auf das Werkzeug wirkende Drehmoment die Verschraubung zudreht. Bei hohen Schnittkräften, die bei grosser dimensionenierten Werkzeugen die Regel sind, werden die Schraubverbindungen bis tief in ihren Elastizitätsbereich festgeschraubt, sodass aus der auf die Schraubengänge wirkenden Normal- oder Presskraft zusammen mit dem Reibungskoeffizienten des Materials eine enorme Schraubenreibung resultiert. Dazu kommt die Pressung der Stirnflächen zwischen Adapter und Werkzeug, die mit ihrer daraus resultie-

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renden Haftreibung tbtnfalls massgeblich zum Festsitzen der Verbindung beiträgt? Nicht selten sind solche Verbindungen kaum mehr oder nur mit speziellen Methoden lösbar. Dies bewirkt, dass das modulare Werkzeug, das samt Adapter für den Werkzeugwechsel vorübergehend aus dem Arbeitsgang herausgenommen wird, zu lange Zeit nicht mehr einsetzbar ist. Nebst dem verfahrenstechnisch zu grossen Zeitaufwand mit Versuchen &zgr; lid Lösen des Werkzeugs aus dem Adapter, kommt es vor, dass die Verbindung mit üblichen Mitteln nicht mehr lösbar ist und der Adapter auch nicht mehr einsatzbereit ist.

Bei den hier verwendeten Werkzeugen sind arbeite- und wirtschaftstechnisch selbsthemmende Schrauben, das sind solche, bei denen der Steigungswinkel kleiner als der Reibungswinkel ist, Voraussetzung. Damit werden diese selbsthemmende&eegr; Schraubverbindungen zusammen mit der Stirnflächenpressung sich immer als ein unerwünschtes Energiereservoir von gespeicherten Schnittkrö'ten verhalten, welche (Halte-) Energie nur mit entsprechender Arbeit wieder abgebaut werden kann.

Dieses Problem ist seit langer Zeit schon bekannt und allenthalben wurden Lösungswege zu dessen Behebung angegeben. Bekannt sind Massnahmen, mit welchen der Reibungskoeffizient herabgesetzt werden kann, bspw. durch Schleifen der Stirnflächen, Beschichten dieser und der Gewinde mit bspw. Teflon, durch Einlegen von Zwischenscheiben aus Metall, Kunststoff, Papier an di« Stirnflächen etc. oder durch formtechnische Massnahmen wi· Gewindeformen mit geringerer Hemmwirkung, Modifizieren der Stirnflächen um die Normalkraft auf diese zu verringern und so weiter. Doch keine dieser Massnahmen führt« zu befriedigenden Resultaten; das Problem blieb weiter bestehen.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schraubverbindung zu »chaffen, mit welcher ein Festsitzen von Schraubverbindungen an drehmomentbelasteten Werkzeugen verhindert wird.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierte Erfindung gelöst.

Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren, werden speziel le Ausfuhrungsformen der Erfindung eingehend diskutiert.

Fig. 1 zeigt ein Ensemble eines Adapters und eines Werkzeuges;

Fig. 2 zeigt in Ansicht von B im Schnitt A-A der Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemassen Schraubverbindung.

Fig. 3 zeigt in Ansicht von B im Schnitt A-A von Figur 1 ei.'Ie andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Schraubverbi ndung.

Um Drehmomente radial zu übertragen sind Nuten und Keile bekannt, bspw. zwischen Rad und Nabe. Sie verhindern eine Verschiebung zwischen diesen, d.h. das Drehmoment wird durch den in den entsprechenden Nuten sitzenden Keil aufgenommen und an Rad oder Nabe weitergegeben. Rad- und Nabennute müssen, um mit dem Keil in wirksame Verbindung gebracht werden zu können, miteinander fluchten. Diese Bedingung des Fluchtens ist vermutlich das Problem, dass bis anhin der Weg des "Verkeilen*⁹ von zusammenzuschraubenden Adaptern auf Werkzeugen nicht ohne weiteres beschriften werden konnte, obschon die Schraubverbindung durch solch eine Keilverbindung von den angreifenden Schnittkräften entlastet würde.

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Bei der Wähl der Lösung ist eine ganze Anzahl Van Säehzwängen zu berücksichtigen. Aufgezählt sind dies folgende: bestehende Adapter sollen anpassbar und so weiter verwendbar sein, bestehende (hauptsächlich teure) Werkzeuge sollen umrüstbar sein, Anpassen und Umrüsten sollen möglichst einfach durchführbar sein, kurzum, die erfinderische Schraubverbindung soll in die bestehenden Systeme integrierbar

Das Einführen eines vorher nicht vorhandenen Keils, bspw. beim Nachrüsten eines schon verkauften Werkzeugs, erfordert das Einbringen von Nuten in den Adapter und in das Werkzeug. Bei verschraubbaren Verbindungen ist jedoch ein Fluchten der beiden Nuten, um den sperrenden Keil einschieben zu können, normalerweise nicht voraussetzbar. Im Gegenteil, es wird der Fall sein, dass beim Zusammenschrauben bis zur Anpressung der Stirnflächen von Adapter und Werkzeug die Nuten für das Mitnehmerstück nicht fluchten. Ausserdem muss eine bestimmte Presskraft zwischen Adapter und Werkzeug bestehen, d.h. herbeigeführt werden, um bspw. Vibrationen beim Zerspanen zu verhindern. Diese Presskraft wird durch Anziehen der Schraubverbindung hergestellt, ein (mögliches) Fluchten von Nuten kann dabei nicht gleichzeitig berücksichtigt werden. Die Erfüllung beider Forderungen, nämlich die erwünschte Anpresskraft bei gleichzeitigem Fluchten der Nuten herbeizuführen, wird durch die erfindungsgemässe Schraubverbindung gelöst.

Figur 1 zeigt als bevorzugte Ausführungsform einen Adapter und ein Zwei sehne iden-UJerkzeug 2. Anstelle des Werkzeugs 2 kann auch eine Zwischenkonsole zur Aufnahme von mehreren Werkzeugen eingesetzt sein. Der Adapter 1 weist eine konzentrische Bohrung 12 auf, durch welche Schraubwerkzeuge 7 und

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8 geführt werden können. Die Bohrung ist werkzeugsei tig erweitert und mit einem Innengewinde SA versehen, in welches ein Gewindezapfen 3 eingeschraubt werden kann. Der Gewindezapfen 3 weist an seinem Umfang zwei verschiedene voneinander abgesetzte gleichgängige Gewinde mit verschiedenen Steigungen Gl und G2 auf. Da-s am Adapter 1 befestigte Werkzeug weist an seinem adapterseitigen Ende einen Hohlzapfen 21 mit Innengewinde 3B und der Bodenfläche 9 auf, in welchen der Gewindezapfen 3 ebenfalls hineingeschraubt werden kann. Adapter und Werkzeug weisen an den einander zugekehrten stirnseitigen Enden 11 und 1&THgr; je eine von der Peripherie radial einwärts sich erstreckende Ausnehmung Nl und N2 zur Aufnahme eines Mitnehmerstücks 5 auf, das seinerseits über eine Schraubverbindung 51 am Werkzeug 2 befestigt ist.

Figur 2 zeigt den Ausschnitt A-A von Figur 1, sowie unten angesetzt das teilweise dargestellte Werkzeug 2 mit seiner adapterseitigen Stirnfläche 16. In den Hohlzapfen 21 ist der Gewindezapfen 3 eingeschraubt. Dieser Gewindezapfen 3 weist eine konzentrische Bohrung mit Innengewinde zur Aufnahme eines Gewindestiftes 4 auf. Am adapterseitigen Ende haben beide Teile Gewindezapfen 3 und Gewindestift 4 einen Drehansatz 31 bzw. 41, hier je eine Innen-Sechskantbohrung, in welche die Schraubwerkzeuge 7 und &thgr; zur Manipulation eingesteckt werden ketonen.

Um die nötige Presskraft zwischen den Stirnflächen 1&THgr; des Werkzeugs und 11 des Adapters herbeizuführen und gleichzeitig die Ausnehmungen Nl (Adapter) und N2 (Werkzeug oder Zwischenkonsole) in fluchtende Position zu bringen bzw. die Adapter ausnehmung Nl über den er <*i*kzeug 2 befestigten und in dessen Ausnehmung N2 liegenden Mitnehmerstücks 5 in Einschiebestellung zu bringen, geht man fölgenderrriässen vori

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i. Am noch nicht auf den Adapter 1 montierten Werkzeug 2 (bspw. Figur 2> wird der Gewindestift 4, soweit im Gewindezapfen 3 zurückgeschraubt, bis er am hohlzapfenbodenseitigen Ende nicht mehr hervorsteht.

2. Der Gewindezapfen 3 wird nun in den Hohlzapfen 21 mit dem Innengewinde 3B soweit hineingeschraubt, bis er auf dem Hohlzapfenboden 9 aufsteht.

3, Da* Werkzeug 2 mit dem eingeschraubten Gewindezapfen 3 wir nun in das Innengewinde 3A des Adapters 1 eingeschraubt, bis irgendwo an der Stirnseite 11 des Adapters das über die Stirnfläche hinausragende Mitnehmerstück 5 aufsteht.

4· Das Werkzeug 2 wird nun wieder soweit zurückgeschraubt, bis das in der Ausnehmung N2 befestigte Mitnehmerstück über der Ausnehmung Nl des Adapters 1 steht.

Mit dem durch die konzentrische Bohrung 12 eingeführten rohrförmigen Gewindezapfenschraubwerkzeug 7 wird der Gewindezapfen 3 so gedreht, dass das Mitnehmerstück 5 in die Ausnehmung Nl des Adapters 1 eingeschoben wird und schliesslich die Stirnflächen 10 und U in Anlage stehen. Hier kann dann durch Festziehen der nötige Anpressdruck aufgebrach«, werden.

6. Beim Zusammenziehen von Adapter und Werkzeug, wird der Gewindezapfen gemäss dieser Ausführungsform von seiner Anlagefläche 9 wegbewegt. Durch das in d<tr konzentrischen Bohrung 12 im Adapter 1 steckende, rohrförmige

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(konzentrisch hohle) Gewindiizapfen·instsl !werkzeug 7* wird ein Gewindestifteinstellwerkzeug 8 bis zum Drehansatz des Gewindestifts 4 durchgesteckt und der Gewindestift 4 soweit gegen das Werkzeug vor geschraubt, bis er am Hohl zap fenboden 9 a.isiteht. Durch anschliessendes Festziehen des Gewindestift«s 4 ist der Gewindezapfen für die nachfolgenden Bearb<iitungsgänge des Werkzeugs lagegesichert.

Die Wirkung dieser Massnahme ist folgende: Beim Zurückschrauben gemäns den oben beschriebenen Punkten 5 und 6, wird der Gewindezapfen 3 aus dem Hohlzapfen 21 heraus- und in den Adapter hineingeschraubt,, da beide Gewinde gleichgänc'9 sind* Durch eine Steigungsdifferenz von bspw. 1:3, bei einem Gewi ide G2 von 1.5mm fim Hohlzapfen und dem andern Gewinde Gi von 4.5mm im Adapter, wird der Vorschub des Zapfens in den Adapter hinein 3mal grosser sein, als aus dem Hohlzapfen heraus. So werden die beiden Werkzeugteile aufeinander zugeschoben und zusammengepresst.

Bei einer weiteren, in Figur 3 gezeigten und von der bevorzugten Ausführungsform abweichenden Ausführungsform, weist der Gewindezapfen 3 an Stelle von zwei gleichgängigen Gewinden mit verschiedenen Steigungen zwei geqengängige Gewinde mit gleicher Steigung auf. G3 ist bspw. rechtsgängig, G4 ist dann linksgängig und es gilt die Steigung G3 = G4. In den Hohlzapfen 21 ist der Gewindezapfen 3 eingeschraubt. Dieser Gewindezapfen 3 weist ebenfalls eine konzentrische Bohrung mit Innengewinde zur Aufnahme eines Gewindestiftes 4 auf. Am adapterseitigen Ende haben beide Teile Gewindezapfen 3 und Gewindestift 4 einen Drehansatz 31 bzw. 41, hier je eine Innen-Sechskantbohrung, in welch· die Einstel!werkzeuge 7 und 8 zur Manipulation eingesteckt werden könntn. Eine weiter·, also dritte Variant· kann mit gegengängigen Gewinden

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und ungleichen Steigungen (G3 ungleich G4> realisiert werden; dies ist eine Mischform der beiden diskutierten Lösungen.

Zur Montage wird der Gewindezapfen 3 etwa halb in den Hohlzapfen 21 eingeschraubt und der Adapter aufgesetzt und zugeschraubt, bis er am Mitnehmerstück 5 ansteht. Dann wird der Adapter 1 soweit zurückgedreht, bis das Mitneiw^rstück 5 über der Ausnehmung Nl steht. Mit Hilfe des in die Innen&mdash; Sechskantbohrung 31 eingeführten Gewindezapfeneinstellwerk&mdash; zeug 7 werden die beiden Teile zusammengezogen bis zur gewünschten Pressung und der Gewindezapfen 3 durch Anziehen des Gewindestiftes 4 mit Hilfe des Gewindestifteinatellwerkzeug 8 fixiert.

Bei dieser Ausführungsform wird durch eine Drehung am Gewindezapfen mit zwei gegenläufigen Gewinden bewirkt, dass sich beide Gewindeteile in das jeweilige Werkzeugstück hiviein- oder hinausbewegen und sich damit beide Teile, Adapter und Werkzeug entweder aufeinander zu- oder voneinander wegbewegen.

Um die Systematik aller möglichen Vor* <=r> zu vervollständigen, sei hier noch auf die zur Lösung des Probleme allerdings untaugliche Ausführung von gleichgängigen Gewinden mit gleicher Steigung hingewiesen, ^equivalent zu den drei brauchbaren Ausführungsformen ist natürlich die Umkehrung von Innengewinde auf Aussengewinde oder deren MiIchformen.

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   ANSPRUECHE

   Schraubverbindung zwischen eiinem Ausdrehwerkzeug und dessen Adapter, wobei Werkzeug und Adapter je ein Gewinoe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gewinde (3A,3B) von Adapter ([D und Werkzeug (2> durch einen Gewindezapfen <3> mit ;:wei verschiedenen voneinander abgesetzten, je Adapter und Werkzeug entsprechenden Gewinden (Ga,,G2) verbunden s:ind und doss Adapter und Werkzeug je eine Ausnehmung CNl,N2) zur Aufnahme eines gemeinsamen Mitnehmerstücks und ein dazu geordnetes }^/: tnehmerstück (5) aufweisen.
2. 2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapter gewinde <3A> und das Werkzeuggewi ride (3B) und der Gewindezapfen <3> mit den b^idet zugeordneten Gewinden (Gl,G2) gleichgängige Gewinde mit verschiedenen Steigungen aufweisen.
3. 3. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adaptergewinde (3A) und das Werkzeuggewinde (3B) und der Gewindezapfen (3) mit den beiden zugeordneten Gewinden (G3,G4) gegengängige Gewinde mit gleichen oder ungleichen Steigungen aufweisen.
4. 4. Schraubverbindung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezapfen (3) eine Innenbohrung mit Gewinde und in dieser «inen Gewindestift (4) als Feststellschraube aufweist.

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   Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezapfen <3> an einem Ende einen Drehansatz (31) aufweist.

   Schraubverbindung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindezapfen (3) und der als Feste11 schraube wirkende Gewindestift <4) an ^;hren einen Enden Drehansät?« <31_f41> aufweisen.

   Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 4_t5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehansatz eine Vieleck-Innenbohrung zur Aufnahme eines Vieleckschlüssfcl* ist.

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