WO2014026208A1 - Werkzeugaufnahme für werkzeuge zum vorwärts- und rückwärtsfasen - Google Patents

Werkzeugaufnahme für werkzeuge zum vorwärts- und rückwärtsfasen Download PDF

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WO2014026208A1
WO2014026208A1 PCT/AT2013/000131 AT2013000131W WO2014026208A1 WO 2014026208 A1 WO2014026208 A1 WO 2014026208A1 AT 2013000131 W AT2013000131 W AT 2013000131W WO 2014026208 A1 WO2014026208 A1 WO 2014026208A1
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WO
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tool holder
tool
working position
pin
machining
Prior art date
Application number
PCT/AT2013/000131
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilfried KÜPPER
Andreas B.Sc. SANDROCK
Original Assignee
MASCHINENFABRIK LIEZEN UND GIEßEREI GMBH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/10—Bits for countersinking
    • B23B51/101—Deburring tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/10—Bits for countersinking
    • B23B51/102—Back spot-facing or chamfering

Definitions

  • the invention relates to a tool holder for Faswerkmaschinee, can be provided with the holes both at the processing and on the back with a chamfer.
  • working position is meant that a cutting edge on the tool has a larger diameter than the bore and attaches a bevel on contact with the workpiece at the bore.
  • rest position means that the cutting edge is in a smaller diameter as the bore and can be passed through the hole.
  • Such tools are position controlled, i. they are in the working position after the switch-on process and remain in the working position regardless of the cutting force and the fast depth until a new switching operation.
  • the aim of the invention is thus to construct a tool holder in which the cutting edge is locked depending on the power, that is independent of the path position of a working position in a rest division and remains there until it is positioned back to the working position and which for both forward and backward chamfering can be used.
  • This object is achieved by the tool holder according to the invention according to claim 1 and the following dependent claims.
  • FIG. 1 shows the machining cutting edge in a rest position
  • a tool holder (10) has a housing (20) for receiving.
  • the housing (20) is typically used as a chuck for the processing machine and is typically designed as a standard receptacle, such as a Weldom, a collet chuck or other machine tool holders, but can also be made individually.
  • the processing machine is not shown and typically consists of known lathes, drills, or general machine tools. Such machines are known and will not be discussed here.
  • Forward beveling is understood to mean that the bore is chamfered on the side facing the processing machine.
  • the tool holder (10) is rotated by the machine by x rotating in the positive X-axis, it is the machining blade (36) in engagement with the workpiece,
  • Typical bore diameters for which the tool holder (10) is used are between 10 and 100 mm, preferably the tool holder (10) is used for bores between 20 and 56 mm.
  • the plates to be processed need not be plane-parallel, but may have an undefined surface, such as a crown, a relief, damage or other uneven areas in the area of the bevel to be formed, without the operation of the tool holder (0) is impaired.
  • the tool holder (10) can also be combined with a drilling tool (60).
  • the drilling tool (60) forms the front end of the cranking axle (10) and can, in turn, be designed according to various design variants known in the prior art, such as with fixed cutting edges or with indexable inserts.
  • the drilling tool (60) with a cooling, lubricant supply and operate.
  • FIG. 1 shows the tool in the rest position.
  • the tool holder (30) is positively fixed by an engagement of at least one pin on the locking plate (41) with at least one recess in the tool holder (32) in its y-position.
  • against an unintentional displacement in the x-axis is at least slightly biased by the spring (50).
  • the cutting edges (36, 37) of the machining tool (35) are within the bore diameter and thus can be passed along the x-axis through the bore without abutting it.
  • the machine tool typically does not rotate.
  • the actuator also rotates with the tool holder (10) and the actuating stroke during rotation, but in a position where the machining tool (35) is located outside the bore, is performed.
  • the path that the tool holder (35) performs in the y-direction is between 1, 5 and 7 mm.
  • the pin of the locking plate (41) on the plane preferably parallel to the y-axis on the tool holder (30) and fixes this.
  • parallel means that an angular deviation of up to 10 ° is quite possible and possibly also desired.
  • the tool is now in working position and the chamfering process can begin.
  • the tool is set in rotation about the x-axis and translates along the x-axis towards or away from the workpiece.
  • a machining blade (36, 37) comes into contact with the workpiece, the catching process begins.
  • the Fasvorgang arises at the respective cutting edge (36, 37), a cutting force acting on the tool holder (30) via the machining tool (35) and wants to move it in the negative y-direction. This movement is prevented by at least one pressed-on pin (41) of the locking plate and the machining tool (35) held in position.
  • the approximately parallel path of the overlap along which pins (41) must slide before being received by the ramp (31) in the recess (32) is 0.05 to max. 1 mm, preferably between 0.2 and 0.6 mm.
  • This angle refers to the x-axis.
  • the angle of the slope on the pressure pin (26) also moves at 45 + - 15 °.
  • the angle at the first slope of the pressure pin (26) to choose smaller, as the angle between the tool carrier (30) and locking plate (40).
  • the difference between the two angles is between 2 and 20 °.
  • the tool holder (30) in the chamfering tool (10) has essentially only two possible positions: the rest position and the working position, since positions therebetween are defined by the design and guidance of the pins on the locking plate (41) and the recesses in the tool holder (32). be made impossible with the spring (50). It is therefore only necessary to know a position outside the hole to bring the tool (35) in working position and to start the Fasvorgang.
  • the fast depth results from the processing parameters and essentially the spring force (50).
  • the provision of the tool holder (30) in the rest position thus results in a force-dependent and not path-dependent, which also allows the processing of unknown and / or Undefined surfaces.
  • the drive of the pressure bolt (25) to move it in the x-direction is hydraulically, pneumatically or by electric motor directly to the pressure pin (25) guided in the housing (20), or via a mechanical translation, possibly also by a movement in y direction and a conversion in the x direction by, for example, an inclined plane or a mechanical translation.
  • the movement of the pressure bolt (25) is performed by the machine tool, but the movement can also be controlled by an external operation or done with manual intervention.
  • the use of two or more pins (41) and recesses (32) proves to be a better management of the tool holder (30) in the Y direction is possible and the risk of tilting is minimized.
  • the materials from which the tool holder (10) is constructed are typically made of steel, with all steel grades, their further treatment, in particular heat treatments, as well as different coatings and surface finishes are included in the invention. Therefore, the materials are not discussed in detail. Of course, the same or deliberately different materials can be used for different components.
  • an indexable insert is used as the machining tool (35), but the tool holder (30) could also be designed directly with a machining blade (36, 37). Indexable inserts are also known in the art and are therefore not described in detail.
  • the geometry of the machining tool (35), in particular the indexable insert, which can be substantially square, results in cutting edges which are each inclined at 45 ° to the x-axis and thus produce a bevel at 45 ° in the workpiece.
  • the indexable insert can also be formed diamond-shaped, so that depending on the training a chamfer smaller or larger 45 ° results.
  • the spring element (50) on the one hand stabilizes the system in the rest position, on the other hand, the system is fixed in the working position, since the necessary bias is applied here, which is responsible for the cutting force that can be applied.
  • the spring (50) is responsible for the movement of the tool holder (30) from the working position to the rest position rapidly and without an intermediate position.
  • a spring element (50) are here to understand elastically deformable materials. This may be a conventional coil spring, a plate spring, the combination of several springs with each other. However, the spring element (50) can also be designed mechanically via a construction to be braced and elastically deformable or via a compressible fluid.
  • the biasing force produced by the spring (50) is between 100 and 2000N, preferably between 300 and 700N, to achieve a desired result in the chamfering of 30mm diameter bores in steel.
  • the contact surface results from the overlap between the pin (41) and the tool carrier (30) times the width of the tool carrier (30) times the number of pins present.
  • the width of the tool carrier is preferably between 10 and 25 mm.
  • the material to be processed in particular the alloy composition, the microstructure and the heat treatment, has an influence on the coefficients of friction and thus on the cutting force which leads to recovery.
  • a cutting force-dependent provision of the tool (35) in a tool holder (10) is particularly advantageous.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme (10) zum Vorwärts- und Rückwärtsfasen an Bohrungen mit einem Bearbeitungswerkzeug (35) welches auf einem senkrecht zur Bewegungsachse verschiebbaren Werkzeughalter (30) befestigt ist. Der Werkzeughalter (30) wird mit einer Arretierplatte (40) und einem in der Werkzeugaufnahme (10) eingebauten Federelement (50) in einer Ruheposition stabilisiert. Durch einen Druckstößel (25) wird die Werkzeughalterplatte (30) durch eine schräge Ebene (26) in y-Richtung verschoben und in eine Arbeitsposition gebracht. Durch die vorgespannte Halterung in der Arbeitsposition wird bei Erreichen einer bestimmten Schnittkraft der Werkzeughalter (30) unmittelbar in die Ruhestellung zurückgeschoben und in dieser wieder stabilisiert.

Description

Werkzeugaufnahme für Werkzeuge zum Vorwärts- und Rückwärtsfasen
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme für Faswerkzeuge, mit der Bohrungen sowohl an der Bearbeitungs- wie auch an der Rückseite mit einer Fase versehen werden können.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach dem Anspruch 1 und den folgenden, abhängigen Ansprüchen, ist ein gesicherter Rückzug des Bearbeitungswerkzeugs in der Werkzeugaufnahme bei Überschreiten einer einstellbaren Bearbeitungskraft sicher gestellt. Damit ist ein Werkzeug- und bauteilschonendes Durchführen durch die Bohrung ebenso möglich, wie eine definierte Fase an räumlich Undefinierten Werkstückflächen.
Es sind schaitbare Faswerkzeuge bekannt, deren Werkzeug kann in eine Arbeitsposition und zurück in eine Ruheposition geschaltet werden. Unter Arbeitsposition ist zu verstehen, dass eine Bearbeitungsschneide am Werkzeug einen größeren Durchmesser, als die Bohrung aufweist und bei Kontakt mit dem Werkstück eine Fase an der Bohrung anbringt. Die Ruheposition bedeutet, dass sich die Bearbeitungsschneide in einem kleineren Durchmesser wie die Bohrung befindet und durch die Bohrung hindurchgeführt werden kann.
Derartige Werkzeuge sind positionsgesteuert, d.h. sie befinden sich nach dem Einschaltvorgang in der Arbeitsposition und verbleiben unabhängig von der Schnittkraft und der Fastiefe bis zu einem neuerlichen Schaltvorgang in der Arbeitsposition.
Der exakte Bearbeitungsweg muss also vorgegeben werden und damit auch bekannt sein. Dies ist speziell bei verschiedenen Schweißkonstruktionen, Gehäusen und gezogenen Bauteilen wie Eisenbahnschienen aber nicht gegeben, da diese relativ hohen Toleranzen in der Fertigung unterliegen. Hier besteht bei geschalteten Werkzeugen die Gefahr, dass die Fase zu tief oder auch gar nicht entsteht.
Es soll somit eine sehn ittkraftab h ä ng ige Rückstellung erfolgen, die bei einer gewissen Fasengröße das Werkzeug automatisch rückstellt. Hier sind nur fliehkraftabhängige Werkzeuge bekannt, die die Bearbeitungsschneide durch die Fliehkraft bei der Fasbewegung in eine Arbeitsstellung bringen und die Schnittkraft entgegen dieser Fliehkraft das Werkzeug wieder zurück drückt. Nachteilig ist hier, dass die Bearbeitungsschneide immer an der Bohrungsfläche anliegt und beim Durchführen einen spiralförmigen, unerwünschten Materiaiabtrag in der Bohrung erzeugt. Neben dem unerwünschten Abtrag ist dies auch mit hohem Werkzeugverschleiß und damit geringer Standzeit verbunden.
Ziel der Erfindung ist somit eine Werkzeugaufnahme zu konstruieren, bei der die Bearbeitungsschneide schnittkraftabhängig, also unabhängig der Wegposition von einer Arbeitsstellung in einer Ruhesteilung arretiert wird und dort verbleibt bis es wieder in die Arbeitsstellung positioniert wird und welche sowohl zum Vorwärts-, wie auch zum Rückwärtsfasen eingesetzt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 und den folgenden abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2, welche einen möglichen, beispielhaften Aufbau der Werkzeugaufnahme schematisch zeigen, genauer beschrieben.
Die Figur 1 zeigt die Bearbeitungsschneide in einer Ruheposition,
in Figur 2 ist das Werkzeug in Arbeitsposition gezeigt.
Verschiedene Ausführungsvarianten der einzelnen Bauteile werden wegen der besseren Lesbarkeit und dem einfacheren Verständnis halber, jeweils nur einmal erläutert und in der restlichen Beschreibung wieder mit der in den Bezugszeichen verwendeten Bezeichnung verwendet, wobei immer alle beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten gelten.
Eine Werkzeugaufnahme (10) weist ein Gehäuse (20) zur Aufnahme auf. Das Gehäuse (20) wird typischerweise als Einspannvorrichtung für die Bearbeitungsmaschine benutzt und ist typischerweise als Standardaufnahme, wie beispielsweise einer Weldom-Aufnahme, einem Spannzangenfutter oder anderen Werkzeugmaschinenaufnahmen ausgeführt, kann aber auch individuell gefertigt werden. Die Bearbeitungsmaschine ist nicht dargestellt und besteht typischerweise aus bekannten Dreh-, Bohrmaschinen, bzw. allgemein Werkzeugmaschinen. Derartige Maschinen sind bekannt und werden hier nicht näher behandelt.
Unter Vorwärtsfasen ist zu verstehen, dass die Bohrung an der der Bearbeitungsmaschine zugewandten Seite angefast wird. Die Werkzeugaufnahme (10) wird von der Maschine um x rotierend in die positive X-Achse verschoben, es steht die Bearbeitungsschneide (36) in Eingriff mit dem Werkstück,
Beim Rückwärtsfasen muss die Werkzeugaufnahme (10) in Ruheposition durch die Bohrung hindurch geführt werden, dann in die Arbeitsposition gebracht werden und die Bearbeitung erfolgt anschließend in die negative x-Achse an der Bearbeitungsschneide (37).
Neben den Anwendungen des Vorwärts- und Rückwärtsfasens an einwandigen Werkstücken ist selbstverständlich auch die Bearbeitung von Verbundkonstruktionen möglich, wo bei mehreren Platten, die beabstandet sind, jeweils auch zwischen diesen Platten im gleichen Funktionsprinzip eine Fase an beiden Platten aufgebracht werden kann.
Typische Bohrdurchmesser, für die die Werkzeugaufnahme (10) verwendet wird liegen zwischen 10 und 100 mm, bevorzugt wird die We rkzeu ga uf n ahme (10) für Bohrungen zwischen 20 und 56mm eingesetzt.
Die zu bearbeitenden Platten müssen nicht planparaliel sein, sondern können eine Undefinierte Oberfläche, beispielsweise eine Bombierung, ein Relief, eine Beschädigung oder andere unebene Stellen im Bereich der auszubildenden Fase aufweisen, ohne dass die Betriebweise der Werkzeugaufnahme ( 0) beeinträchtigt wird.
Die Werkzeugaufnahme (10) kann auch mit einem Bohrwerkzeug (60) kombiniert werden. Hierbei bildet das Bohrwerkzeug (60) das vordere Ende der We rkze ug a uf na h me (10) und kann wiederum nach verschiedenen im Stand der Technik bekannten Ausführungsvarianten, wie mit festen Schneiden oder mit Wendeschneidplatten ausgeführt sein.
Vorteilhaft gegenüber verfügbaren Kombinationswerkzeugen ist hier zu erwähnen, dass der Bohrteil vom Fasteil unabhängig ausgeführt ist und somit beide Werkzeuge nach deren tatsächiichem Verschleißbüd individuell gewechselt werden können.
Weiters ist es möglich das Bohrwerkzeug (60) auch mit einer Kühl-, Schmiermittelversorgung zu versehen und zu betreiben.
Figur 1 zeigt das Werkzeug in der Ruheposition. Dabei ist der Werkzeughalter (30) formschlüssig durch ein Ineinandergreifen mindestens eines Zapfens an der Arretierplatte (41 ) mit mindestens einer Vertiefung im Werkzeughalter (32) in seiner y-Position fixiert. Gegen eine unbeabsichtigte Verschiebung in x- Achse wird durch die Feder (50) zumindest leicht vorgespannt. In der Ruheposition sind die Bearbeitungsschneiden (36, 37) des Bearbeitungswerkzeugs (35) innerhalb des Bohrungsdurchmessers und können somit entlang der x-Achse durch die Bohrung durchgeführt werden, ohne an dieser anzuliegen.
Um das Bearbeitungswerkzeug (35), das mit dem Werkzeughalter (30) verbunden ist, oder auch einstückig ausgebildet ist, in die Arbeitssteilung zu bringen, wird ein Druckbo!zen (25) in x-Richtung gegen das Federelement (50) gedrückt und schiebt durch ein Zusammenwirken der Schrägen am Druckbolzen (26) mit einer nicht dargestellten Schräge am Werkzeughalter den Werkzeughalter (30) in y-Richtung nach außen.
Während der Betätigung des Druckbolzens (25) führt die Werkzeugmaschine typischerweise keine Rotationsbewegung aus.
Es ist aber auch denkbar, dass die Betätigungsvorrichtung ebenso mit der Werkzeugaufnahme (10) mitrotiert und der Betätigungshub während der Rotation, allerdings in einer Position, wo das Bearbeitungswerkzeug (35) sich außerhalb der Bohrung befindet, durchgeführt wird.
Der Weg, den der Werkzeughalter (35) dabei in y-Richtung ausführt liegt zwischen 1 ,5 und 7 mm.
Gleichzeitig wird die Arretierplatte in x-Richtung verschoben. Nach dieser Bewegung, wird der Druckbolzen (20) wieder entlastet und die Feder (50) drückt die Arretierplatte (40) gegen den Werkzeughalter (30), wie in der Figur 2 zu sehen.
Dabei liegt der Zapfen der Arretierplatte (41 ) an der vorzugsweise zur y-Achse parallelen Ebene am Werkzeughalter (30) auf und fixiert diesen.
Vorzugsweise parallel bedeutet, dass eine Winkelabweichung bis zu 10° durchaus möglich und eventuell auch gewünscht ist. Das Werkzeug befindet sich nun in Arbeitssteliung und der Fasvorgang kann beginnen. Das Werkzeug wird in Rotation um die x-Achse versetzt und bewegt sich entlang der x-Achse translatorisch in Richtung zum oder vom Werkstück. Sobald eine Bearbeitungsschneide (36, 37) mit dem Werkstück in Kontakt tritt, beginnt der Fasvorgang. Durch den Fasvorgang entsteht an der jeweiligen Bearbeitungsschneide (36, 37) eine Schnittkraft, die über das Bearbeitungswerkzeug (35) auf den Werkzeughalter (30) wirkt und diesen in negative y-Richtung verschieben will. Diese Bewegung wird durch mindestens einen angedrückten Zapfen (41) der Arretierplatte verhindert und das Bearbeitungswerkzeug (35) in Position gehalten.
Abhängig von der verwendeten Feder (50) ergibt sich eine unterschiedliche Vorspannung, die den Werkzeughalter (30) in der Arbeitsposition hält.
Mit zunehmender Schnittkraft kommt der Punkt, an dem die Haftkraft überschritten wird und der Werkzeughalter am Zapfen der Arretiervorrichtung (41 ) entlang der y-Achse zu gleiten beginnt.
Der annähernd parallele Weg der Überlappung, entlang der Zapfen (41) gleiten muss, bevor er von der Schräge (31) in der Vertiefung (32) aufgenommen wird, beträgt 0,05 bis max. 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6 mm. Sobald dieser Weg überwunden ist, wird durch Engriff einer schrägen Ebene am Zapfen der Arretierplatte (41) und der korrespondierenden Vertiefung im Werkzeughalter (32), der Werkzeughalter (30) kontrolliert in die hintere Ruheposition bewegt. Die Schräge dieser Führungsebene liegt bevorzugt bei 45 +- 15°.
Dieser Winkel bezieht sich auf die x-Achse. Der Winkel der Schräge am Druckbolzen (26) bewegt sich ebenfalls bei 45 +- 15°. Für eine kraftsparende Arretierung des Werkzeughalters in die Arbeitsposition ist der Winkel an der ersten Schräge des Druckbolzens (26) kleiner zu wählen, wie der Winkel zwischen Werkzeugträger (30) und Arretierplatte (40).
Der Unterschied der beiden Winkel liegt zwischen 2 und 20°.
Somit weist der Werkzeughalter (30) im Faswerkzeug (10) im Wesentlichen nur zwei mögliche Positionen auf: Die Ruheposition und die Arbeitsposition, da Positionen dazwischen durch die Ausgestaltung und Führung der Zapfen an der Arretierplatte (41 ) und der Vertiefungen im Werkzeughalter (32) mit der Feder (50) unmöglich gemacht werden. Es ist somit nur notwendig eine Position außerhalb der Bohrung zu kennen um das Werkzeug (35) in Arbeitsposition zu bringen und den Fasvorgang zu starten. Die Fastiefe ergibt sich aus den Bearbeitungsparameiern und im Wesentlichen der Federkraft (50). Die Rückstellung des Werkzeughalters (30) in die Ruheposition ergibt sich somit schnittkraftabhängig und nicht wegabhängig, was auch die Bearbeitung unbekannter und/oder Undefinierter Flächen erlaubt.
Der Antrieb des Druckbolzens (25), um diesen in x-Richtung zu verschieben erfolgt hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch direkt auf den im Gehäuse (20) geführten Druckbolzen (25), oder aber auch über eine mechanische Übersetzung, gegebenenfalls auch durch eine Bewegung in y- Richtung und eine Umsetzung in x-Richtung durch beispielsweise eine schräge Ebene oder eine mechanische Übersetzung. Vorzugsweise wird die Bewegung des Druckbolzens (25) von der Werkzeugmaschine ausgeführt, die Bewegung kann aber auch durch eine externe Betätigung gesteuert oder mit manuellem Eingriff erfolgen.
Sowohl der Druckbolzen (25), wie auch der Werkzeughalter (30) und die Arretierplatte (40) sind in verschiedenen Ausführungsformen denkbar, wobei jeweils die bezeichneten und für die Erfindung charakteristisch notwendigen Merkmale und Funktionen enthalten sind. Hierbei ist insbesondere auch zu vermerken, dass der Zapfen auch im Werkzeughalter angebracht sein kann und die Vertiefungen in der Arretierpiatte, was lediglich eine Analogie zur dargelegten Lösung darstellt und keinerlei technische Vor- oder Nachteile bringt.
Es ist mindestens eine Vertiefung (32) mit mindestens einem korrespondierenden Zapfen (41) vorzusehen. Vorteilhaft erweist sich der Einsatz von zwei oder mehreren Zapfen (41) und Vertiefungen (32), da damit eine bessere Führung des Werkzeughalters (30) in Y-Richtung ermöglicht wird und die Gefahr des Verkantens minimiert wird.
Die Werkstoffe aus denen die Werkzeugaufnahme (10) aufgebaut ist, sind typischerweise aus Stahl, wobei alle Stahlsorten, deren Weiterbehandlung, insbesondere Wärmebehandlungen, sowie unterschiedliche Beschichtungen und Oberflächengüten von der Erfindung eingeschlossen sind. Daher wird auch nicht näher auf die Materialien eingegangen. Selbstverständlich können für unterschiedliche Bauteile auch gleiche oder bewusst verschiedene Materialien eingesetzt werden.
Bevorzugt wird als Bearbeitungswerkzeug (35) eine Wendeschneidplatte eingesetzt, es könnte aber auch der Werkzeughalter (30) direkt mit einer Bearbeitungsschneide (36, 37) ausgeführt sein. Wendeschneidplatten sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt und werden daher auch nicht näher beschrieben.
Durch die Geometrie des Bearbeitungswerkzeugs (35), insbesondere der Wendeschneidplatte, die im Wesentlichen quadratisch sein kann, ergeben sich Bearbeitungsschneiden, die jeweils 45° zur x-Achse geneigt sind und somit eine Fase mit 45° im Werkstück erzeugen.
Die Wendeschneidplatte kann aber auch rautenförmig ausgebildet sein, sodass sich je nach Ausbildung eine Fase kleiner oder größer 45° ergibt. Ebenso sind von der geraden Bearbeitungsschneide (36, 37) abweichende Geometrien, insbesondere runde oder elliptische Bearbeitungsschneiden (36, 37), aber auch jeder denkbare Polygonzug umfasst, da hierbei nur andere Wendeschneidplatten einzusetzten sind, der restliche Werkzeugaufbau wird nicht beeinflusst.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch möglich den Werkzeughalter (30) mit einer Aufiaufkante auszuführen um sicher zu steilen, dass bei einer maximalen Fasengröße durch das Auflaufen dieser Kante die Schnittkraft, bzw. die Reibkraft erheblich erhöht wird und damit der Werkzeughalter (30) zuverlässig in die Ruheposition zurückbewegt wird. Damit kann sicher verhindert werden, dass die Fase zu tief ausgeführt wird.
Das Federelement (50) stabilisiert einerseits das System in der Ruheposition, andererseits wird das System in der Arbeitsposition fixiert, da hier die notwendige Vorspannung aufgebracht wird, die wesentlich für die Schnittkraft verantwortlich ist, die aufgebracht werden kann.
Ebenso ist die Feder (50) dafür verantwortlich, dass die Bewegung des Werkzeughalters (30) von der Arbeitsposition in die Ruheposition rasch und ohne Zwischenposition erfolgt. Als Federelement (50) sind hier elastisch verformbare Materialien zu verstehen. Das kann eine herkömmliche Spiralfeder, eine Tellerfeder, auch die Kombination mehrerer Federn untereinander sein. Das Federelement (50) kann aber auch mechanisch über eine zu verspannendene und elastisch deformierbare Konstruktion oder über ein kompressibles Fluid ausgeführt sein.
Die von der Feder (50) erzeugte Vorspannkraft liegt zwischen 100 und 2000N, wobei diese bevorzugt zwischen 300 und 700N eingestellt wird um bei der Fasung von Bohrungen mit 30mm Durchmesser in Stahl ein gewünschtes Ergebnis zu erzielen.
Für die Vorspannkraft ist neben der Schneidengeometrie des Bearbeitungswerkzeugs (35) auch der Winkel der Bearbeitungsschneide (36, 37), sowie die Reibbeiwerte zwischen Arretierplatte (40) und Werkzeughalterplatte (30), deren Berührungsfläche und die Bearbeitungsparameter (Drehzahl und Vorschub) von Bedeutung.
Die Berührungsfläche ergibt sich aus der Überlappung zwischen Zapfen (41) und Werkzeugträger (30) mal der Breite des Werkzeugträgers (30) mal der Anzahl der vorhandenen Zapfen. Die Breite des Werkzeugträgers liegt bevorzugt zwischen 10 und 25 mm.
Ebenfalls hat das zu bearbeitende Material, insbesondere die Legierungszusammensetzung, das Gefüge und die Wärmebehandlung Einfluss auf die Reibwerte und somit auf die Schnittkraft, die zur Rückstellung führt.
Über den Aufbau und die Vorspannung des Federelements (50) können diese Bedingungen am besten empirisch mit der gewünschten Fasenbreite abgestimmt werden. Praxisversuche haben eine sehr gute Reproduzierbarkeit dieser Fasenbreite bei mehreren Fasungen ergeben, sodass mit der empirisch gefundenen Vorspannung durchaus das Auslangen gefunden werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich die Einflussgrößen analytisch zu erfassen und mittels einer Formel die benötigte Vorspannung des Federelements (50) zu berechnen. Mit der Werkzeugaufnahme (10) sind vor allem geometrisch unbestimmte Werkstücke bearbeitbar. Dies sind vor allem Schweißkonstruktionen, aber auch gezogene Produkte, wie Profile oder Eisenbahnschienen, die fertigungsbedingt relativ große Toleranzen aufweisen.
Bei derartigen Werkstücken ist eine schnittkraftabhängige Rückstellung des Werkzeugs (35) in einer Werkzeugaufnahme (10) besonders vorteilhaft.
Bezugszeichenaufsteilung:
Werkzeugaufnahme
Gehäuse
Druckbolzen
Schräge am Druckboizen
Werkzeughalter
Schräge im Werkzeughalter
Vertiefung im Werkzeughalter
Bearbeitungswerkzeug
Bearbeitungsschneide zum Vorwärtsfasen
Bearbeitungsschneide zum Rückwärtsfasen
Arretierplatte
Zapfen an der Arretierplatte
Federelement
Bohrwerkzeug
Bearbeitungsachse, entlang derer das Werkzeug verschoben wird und um die es rotiert
Verschiebungsachse für den Werkzeughalter (30)

Claims

Patentansprüche
1 . Werkzeugaufnahme (10), zum Vorwärts- und Rückwärtsfasen an Werkstücken mit einem Bearbeitungswerkzeug (35), welches mindestens eine Bearbeitungsschneide (36, 37) aufweist, auf einem Werkzeughalter (30) fixiert ist und mit einem Druckbolzen (25) von einer Ruheposition entlang der y-Achse in eine Arbeitsposition gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsposition durch die Vorspannung eines Federelements (50) von der Arretierplatte (40) auf den Werkzeughalter (30) gewährleistet wird und die Rückstellung von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung bei Überschreiten einer bestimmten Haltekraft durch Ineinandergreifen mindestens eines Zapfens (41) und mindestens einer korrespondierenden Vertiefung (32) ohne weitere Zwischenposition zwangsgeführt erfolgt.
2. Werkzeugaufnahme (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft des Federelements (50) zwischen 300 und 700 N liegt.
3. Werkzeugaufnahme (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (50) für unterschiedliche Vorspannkraft abhängig von der gewünschten Fasenbreite verändert werden.
4. Werkzeugaufnahme (10) nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die y-Bewegung des Werkzeughalters (30) zwischen 1 ,5 und 7 mm liegt.
5. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbolzen (25) durch eine Werkzeugmaschine hydraulisch in x-Richtung betätigt wird.
6. Werkzeugaufnahme ( 0) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (41) und die Schräge im Werkzeughalter (31 ) eine Führungsschräge von 45 +- 15° aufweisen.
7. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappung des Zapfens (41 ) entlang der annähernd zu y parallelen Ebene am Werkzeugträger (30) bis zum Eingreifen der Schräge (31 ) zwischen 0,2 und 0,6 mm liegt.
8. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (35) als Wendeschneidplatte ausgeführt ist.
9. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeughalter (30) eine Auflaufkante aufweist, die bei Erreichen einer bestimmten Fasenbreite die Rückstellkraft stark erhöht und die Rückstellung auslöst.
10. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellung des Werkzeughalters (30) von der Arbeitsposition in die Ruheposition schnittkraftabhängig erfolgt.
1 1 . Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese an geometrisch nicht exakt bestimmten Werkstücken eingesetzt wird.
12. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese zum Fasen an Eisenbahnschienen eingesetzt wird.
13. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasung an Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen 20 und 56 mm erfolgt.
14. Werkzeugaufnahme (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Bohr- oder Fräswerkzeug (60) kombiniert wird.
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