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Die
Erfindung betrifft ein Instandsetzungswerkzeug gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Beim
Betrieb von Werkzeugmaschinen wie zum Beispiel Fräs- oder
Bohrmaschinen können
bedingt durch Verschleiß,
Verschmutzungen und dergleichen Oberflächenunregelmäßigkeiten
an Innenkegeln von Spindeln und Außenkegeln von Werkzeugen als
Bestandteile derartiger Werkzeugmaschinen auftreten. Beispiele hierfür sind Gratbildungen
an derartigen Innen- und Außenkegeln.
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Bereits
kleine Unregelmäßigkeiten
dieser Art führen
dazu, dass diese Außenbeziehungsweise
Innenkegel nicht mehr einsetzbar sind. Der Austausch derartiger
Einheiten führt
zu erheblichen Kosten, was den Betrieb derartiger Werkzeugmaschinen
in unerwünschter
Weise versteuert.
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Aus
der
DE 43 06 162 C2 ist
ein Verfahren zum Nachschleifen von Innenkegeln an Fräs-, Bohr- und
Bearbeitungsmaschinen bekannt. Dort wird eine transportable Innenkegelschleifmaschine
an einem Maschinentisch der Fräs-,
Bohr- und Bearbeitungsmaschine, deren Innenkegel nachgeschliffen
wird, befestigt und dann mit einem einen Schleifstein aufweisenden
Schleifer unter einem einstellbaren Winkel in wählbarer Länge und wählbarer Geschwindigkeit der
Innenkegel abgefahren.
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Nachteilig
bei diesem Verfahren ist neben dem hohen konstruktiven Aufwand der
Innenkegelschleifmaschine der zur Nachbearbeitung des Innenkegels
hohe Justageaufwand. Dies beruht darauf, dass die einzelnen Parameter
wie der Winkel des Schleifers und dessen Geschwindigkeit sehr präzise in
Abhängigkeit
der jeweiligen Defekte des Innenkegels eingestellt werden, um diesen
in gewünschter Weise
nachbearbeiten zu können.
Werden diese Parameter nicht exakt gewählt oder eingehalten, besteht
sogar die Gefahr, dass mit dem Schleifer Furchen in den Innenkegel
eingeschliffen werden, wodurch dieser endgültig unbrauchbar wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Instandsetzungswerkzeug
der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels dessen bei geringem konstruktivem
Aufwand eine exakte und reproduzierbare Nachbearbeitung von Innen- und Außenkegeln ermöglicht wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das
erfindungsgemäße Instandsetzungswerkzeug
dient zur nachträglichen
Bearbeitung von Innenkegeln von Spindeln und/oder Außenkegeln von
Werkzeugen für
Werkzeugmaschinen und umfasst wenigstens eine an die Kontur des
Innenkegels oder Außenkegels
angepasste Bearbeitungsfläche. Die
Bearbeitungsfläche
weist eine Oberflächenschicht
enthaltend Diamant und/oder Korund auf. Das Instandsetzungswerkzeug
ist in eine Drehbewegung versetzbar, durch welche die Bearbeitungsfläche über die
gesamte zu bearbeitende Oberfläche des
Innenkegels oder Außenkegels
geführt
ist.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung kann das Instandsetzungswerkzeug eine Anordnung von
diskreten Bearbeitungselementen aufweisen, deren Oberflächen die Bearbeitungsflächen bilden,
die über
die Oberfläche des
Innen- oder Außenkegels
geführt
werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Bearbeitungsfläche des
erfindungsgemäßen Instandsetzungswerkzeugs
so dimensioniert, dass diese an der gesamten zu bearbeitenden Oberfläche des
Innen- oder Außenkegels,
das heißt an
dessen gesamter Mantelfläche
und gegebenenfalls daran angrenzender weiterer Flächensegmente anliegt.
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Damit
wird durch die Drehbewegung des Instandsetzungswerkzeugs die gesamte
Oberfläche des
Innen- und Außenkegels
in einem Arbeitsgang bearbeitet. Da die Bearbeitungsfläche an die
Kontur der Oberfläche
des Innen- und Außenkegels
angepasst ist, wird ohne Justier- oder Einstellvorgänge durch
einfaches Drehen des Instandsetzungswerkzeugs relativ zum Innen-
oder Außenkegel
dessen Oberfläche
gleichförmig
und so exakt und reproduzierbar bearbeitet.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Instandsetzungswerkzeugs
besteht darin, dass durch die Ausbildung der Bearbeitungsfläche in Form
einer Diamant und/oder Korund enthaltenden Oberflächenschicht
des Grundkörpers
des Instandsetzungswerkzeugs eine dem Honen ähnelnde spanende Bearbeitung
der Oberflächen
des Außen-
oder Innenkegels erhalten wird. Durch diese Bearbeitung können mit
hoher Präzision
Unebenheiten, insbesondere Gratbildungen auf der Oberfläche eines
Außen-
oder Innenkegels entfernt werden. Schließlich können mit dem erfindungsgemäßen Instandsetzungswerkzeug
auch Konturverzerrungen eines Außen- oder Innenkegels eliminiert
werden.
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Zur
Ausbildung der Oberflächenschicht
auf dem Grundkörper
des Instandsetzungswerkzeugs kann das Diamant und/oder Korund enthaltende
Material in Form einer viskosen, pastösen, fettartigen Masse oder
auch in flüssiger
Form auf die Oberfläche des
Grundkörpers
des Instandsetzungswerkzeugs aufgebracht werden. Alternativ kann
das Instandsetzungswerkzeug auch mit einer Oberflächenbeschichtung
aus einem derartigen Material versehen sein.
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Der
Grundkörper
des Instandsetzungswerkzeugs selbst besteht vorteilhaft aus Stahl,
Polymeren oder Aluminium.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind
an der Oberfläche
des Instandsetzungswerkzeugs ausmündende Vertiefungen, beispielsweise
in Form von Rillen vorgesehen. Diese bilden Entlüftungsschlitze derart, dass
sich zwischen der Oberfläche
des Grundkörpers
und des Außen- oder Innenkegels
keine Luftpolster oder Materialanhäufungen der Oberflächenschicht
bilden. Wesentlich ist, dass die Vertiefungen quer zur Drehrichtung
des Instandsetzungswerkzeugs verlaufen, so dass eine ungleichmäßige Bearbeitung
in Form von Furchenbildungen auf der Oberfläche des Außen- oder Innenkegels vermieden
werden. Somit wird durch das Versehen derartiger Vertiefungen die Bearbeitungsqualität, die mit
dem Instandsetzungswerkzeug erzielt wird, weiter gesteigert.
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Gemäß einer
konstruktiv besonders einfachen und kostengünstigen Ausgestaltung bildet
das Instandsetzungswerkzeug ein manuell handhabbares Werkzeug. Da
zur Erzielung der gewünschten Bearbeitungsqualität nur ein
geringer Anpressdruck des Instandsetzungswerkzeugs gegen den zu
bearbeitenden Außen- oder Innenkegel
notwendig ist, kann dieser leicht von der jeweiligen Bedienperson aufgebracht
werden.
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In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann das Instandsetzungswerkzeug
auch über einen
Antrieb angetrieben werden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der universellen Einsatzfähigkeit
des Instandsetzungswerkzeugs. Je nach Formgebung kann das Instandsetzungswerkzeug
zur Bearbeitung von Außenkegeln
oder Innenkegeln eingesetzt werden, wobei diese generell als Steilkegel
oder Hohlschaftkegel ausgebildet sein können.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Erstes Ausführungsbeispiel
eines Instandsetzungswerkzeugs zur Bearbeitung eines als Steilkegel
ausgebildeten Innenkegels.
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1a:
Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 1.
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2:
Querschnitt durch das Instandsetzungswerkzeug gemäß 1.
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3:
Zweites Ausführungsbeispiel
eines Instandsetzungswerkzeugs zur Bearbeitung eines als Hohlschaftkegel
ausgebildeten Innenkegels.
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4:
Drittes Ausführungsbeispiel
eines Instandsetzungswerkzeugs zur Bearbeitung eines als Steilkegel
ausgebildeten Außenkegels.
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4a:
Variante des Ausführungsbeispiels gemäß 4.
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5:
Viertes Ausführungsbeispiel
eines Instandsetzungswerkzeugs zur Bearbeitung eines als Hohlschaftkegel
ausgebildeten Außenkegels.
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5a:
Variante des Ausführungsbeispiel gemäß 5.
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1 zeigt
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Instandsetzungswerkzeugs 1 zur Bearbeitung eines
als Steilkegel ausgebildeten Innenkegels 2. Der Innenkegel 2 ist
Bestandteil einer Spindel einer Werkzeugmaschine und weist in bekannter
Weise einen an einer Stirnseite 9 ausmündenden Hohlraum auf. Der Hohlraum
wird von einer kegelförmigen
Mantelfläche 3 und
einer Bodenfläche 4 begrenzt.
Diese Flächen
bilden Oberflächen,
die mit dem Instandsetzungswerkzeug 1 zur Elimination von
Unebenheiten oder dergleichen bearbeitet werden können.
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1 zeigt
das Instandsetzungswerkzeug 1 in seiner Arbeitsposition.
Das Instandsetzungswerkzeug 1 ist rotationssymmetrisch
bezüglich
einer Drehachse D ausgebildet. Das Instandsetzungswerkzeug 1 weist
einen Adapter 5 für
einen Handgriff oder dergleichen auf, der zur Bedienung des Instandsetzungswerkzeugs 1 durch
eine Bedienperson dient. An diesen schließt der Grundkörper 6 des
Instandsetzungswerkzeugs 1 an, der eine zum Innenkegel 2 komplementäre Form
aufweist, das heißt
der Grundkörper 6 weist
eine kegelförmige
Gestalt aus. Der Grundkörper 6 besteht
aus Stahl, Polymeren oder Aluminium.
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Bei
in den Innenkegel 2 eingesetzten Instandsetzungswerkzeugen 1 liegen
dessen Stirnseite und dessen Mantelfläche wie aus 1 ersichtlich,
an den korrespondierenden zu bearbeitenden Flächen des Innenkegels 2 an.
Diese Flächen,
die die Bearbeitungsfläche 7 des
Instandsetzungswerkzeugs 1 bilden, sind mit einer Oberflächenschicht enthaltend
Diamant und/oder Korund versehen.
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2 zeigt
einen Querschnitt des Instandsetzungswerkzeugs 1 in der
in 1 mit A bezeichneten Ebene. Wie aus 2 ersichtlich,
weist das Instandsetzungswerkzeug 1 im Bereich der Bearbeitungsfläche 7 eine
Struktur von Vertiefungen auf. Diese Vertiefungen sind von Rillen 8 gebildet,
die in Umfangsrichtung des Instandsetzungswerkzeugs 1 äquidistant
angeordnet sind. Die Rillen 8 verlaufen längs zur
Drehachse und damit quer zur Drehrichtung des Instandsetzungswerkzeugs 1.
Generell kann auch eine geringere Anzahl von Rillen 8 vorgesehen
sein.
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Zur
Bearbeitung des Innenkegels 2 wird der Grundkörper 6 des
Instandsetzungswerkzeugs 1, wie in 1 dargestellt,
in diesen eingeführt,
so dass die Bearbeitungsfläche 7 des
Instandsetzungswerkzeugs 1 dicht und vollständig an
der Mantelfläche 3 und
Bodenfläche 4 des
zu bearbeitenden Innenkegels 2 anliegen. Durch Ausübung eines
gewissen Anpressdrucks durch die Bedienperson werden die Bearbeitungsfläche 7 des
Instandsetzungswerkzeugs 1 mit einer Anpresskraft gegen
die zu bearbeitenden Oberflächen
des Innenkegels 2 gedrückt.
Durch Drehen des Instandsetzungswerkzeugs 1 um die Drehachse
erfolgt dann die Oberflächenbearbeitung
des Innenkegels 2.
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1a zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 1.
In diesem Fall bildet nicht die gesamte Mantelfläche 3 des Grundkörpers 6 die
Bearbeitungsfläche.
Vielmehr sind am Grundkörper 6 jeweils
an einem definierten Drehpunkt R mehrere balken- oder stabförmige Bearbeitungselemente 7a so gelagert,
dass deren die Bearbeitungsflächen 7 bildenden
Oberflächen über die
Mantelfläche 3 des Grundkörpers 6 geringfügig hervor
stehen. Die Bearbeitungselemente 7a erstrecken sich über die
gesamte Länge
des Grundkörpers 6.
Die Bearbeitungselemente 7a sind identisch ausgebildet
und in Umfangsrichtung des Grundkörpers 6 um jeweils
gleiche Winkel versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise können vier
um 90° versetzt
zueinander angeordnete Bearbeitungselemente 7a vorgesehen
sein.
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3 zeigt
eine Variante des Instandsetzungswerkzeugs 1 gemäß 1.
Das Instandsetzungswerkzeug 1 gemäß 3 dient
zur Bearbeitung eines als Hohlschaftkegel ausgebildeten Innenkegels 2.
Als zu bearbeitende Flächen
weist der Hohlschaftkegel neben einer kegelförmigen Mantelfläche 3 und
einer Bodenfläche 4 weiterhin
eine ebene Stirnseite 9 auf, die die Ausmündung des
Innenkegels 2 begrenzt.
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Das
Instandsetzungswerkzeug 1 zur Bearbeitung des Hohlschaftkegels
ist wieder an dessen Geometrie angepasst. Im vorliegenden Fall weist
das Instandsetzungswerkzeug 1 neben dem Adapter und dem
kegelförmigen
Grundkörper 6 einen
kreisscheibenförmigen
Träger 10 für den Grundkörper 6 auf.
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Das
Instandsetzungswerkzeug 1 gemäß 3 weist
als erste Bearbeitungsfläche 7 entsprechend
der Ausführungsform
gemäß 1 die
Mantelfläche
und die Stirnseite des Grundkörpers 6 auf. Als
weitere Bearbeitungsflächen 7' sind die dem
Innenkegel 2 zugewandten Grenzflächen des über den Grundkörper 6 hervorstehenden
Randes des Trägers 10 vorgesehen.
Durch eine nicht dargestellte Federlagerung des Grundkörpers 6 auf
dem Träger 10 sind die
Relativpositionen der ersten Bearbeitungsfläche 7 zu den weiteren
Bearbeitungsflächen 7' einstellbar.
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Die
Bearbeitungsflächen 7' weisen entsprechend
der Ausführungsform
gemäß 1 eine
Oberflächenschicht
enthaltend Korund oder Diamant sowie eine Rillenstruktur auf.
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Bei
Einführen
des Instandsetzungswerkzeugs 1 werden zunächst die
Bearbeitungsflächen 7 an
die Mantelfläche 3 und
die Bodenfläche 4 des Hohlschaftkegels
angelegt. Durch Ausüben
einer Anpresskraft auf den Träger 10 in
Richtung des Hohlschaftkegels werden anschließend auch die weiteren Bearbeitungsflächen 7' an die Stirnseite 9 des
Hohlschaftkegels angelegt und angepresst. Nun befindet sich das
Instandsetzungswerkzeug 1 in seiner Bearbeitungsposition,
so dass durch Drehen des Instandsetzungswerkzeugs 1 um
die Drehachse der Innenkegel 2 bearbeitet werden kann.
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Der
Träger 10 ist
vorzugsweise variabel gelagert, so dass dieser in geringem Umfang
Bewegungen in Richtung der Drehachse D oder Taumelbewegungen ausführen kann.
Dadurch können
Winkelfehler in der Plananlage des Instandsetzungswerkzeugs 1 ausgeglichen
werden.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
eines Instandsetzungswerkzeugs 1 zur Bearbeitung eines Außenkegels 11 eines
Werkzeugs. Der Außenkegel 11 ist
im vorliegenden Fall als Steilkegel ausgebildet, dessen kegelförmige Mantelfläche 12 die
mit dem Instandsetzungswerkzeug 1 zu bearbeitende Fläche bildet.
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Das
rotationssymmetrisch, um eine Drehachse D drehbare Instandsetzungswerkzeug 1 weist wiederum
einen Adapter 5 für
einen Handgriff und einen daran anschließenden Grundkörper 6 auf.
Der Grundkörper 6 weist
einen koni schen, kegelförmigen Hohlraum
auf, der an der Vorderseite des Grundkörpers 6 ausmündet und
in welcher der Außenkegel 11 einführbar ist.
Der Hohlraum ist an die Kontur des Außenkegels 11 angepasst.
Die den Hohlraum begrenzenden Mantelfläche des Grundkörpers 6 ist
entsprechend der Ausführungsform
gemäß 1 mit der
Oberflächenschicht
und der Rillenstruktur versehen und bildet die Bearbeitungsfläche 7 des
Instandsetzungswerkzeugs 1.
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Eine
Bedienperson setzt den Hohlraum des Instandsetzungswerkzeugs 1 auf
den Außenkegel 11 auf,
bis die Bearbeitungsfläche 7 mit
Anpressdruck an den zu bearbeitenden Fläche des Außenkegels 11 anliegt.
Dann wird durch Drehen des Instandsetzungswerkzeugs 1 um
die Drehachse D der Außenkegel 11 bearbeitet.
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4a zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 4.
In diesem Fall bildet nicht die gesamte Mantelfläche 3 des Grundkörpers 6 die
Bearbeitungsfläche.
Vielmehr sind am Grundkörper 6 jeweils
an einem definierten Drehpunkt R mehrere Bearbeitungselemente 7a so
gelagert, dass deren die Bearbeitungsflächen 7 bildenden Oberflächen über die
Mantelfläche 3 des
Grundkörpers 6 geringfügig hervor
stehen. Die Bearbeitungselemente 7a erstrecken sich über die
gesamte Länge
des Grundkörpers 6.
Die Bearbeitungselemente 7a sind identisch ausgebildet
und in Umfangsrichtung des Grundkörpers 6 um jeweils
gleiche Winkel versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise können vier
um 90° versetzt zueinander
angeordnete Bearbeitungselemente 7a vorgesehen sein.
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5 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 5.
Das Instandsetzungswerkzeug 1 gemäß 5 dient
zur Bearbeitung eines als Hohlschaftkegel ausgebildeten Außenkegels 11.
Der Außenkegel 11 sitzt
auf einem kreisscheibenförmigen Sockel 13 auf.
In diesem Fall bildet neben der Mantelfläche 12 des Außenkegels 11 die
zum Außenkegel 11 zeigende
Frontseite 14 des über
den Außenkegel 11 hervorstehenden
Randes des Sockels 13 eine weitere zu bearbeitende Fläche.
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Das
hierzu eingesetzte Instandsetzungswerkzeug 1 weist wiederum
eine an den Außenkegel 11 angepasste
Geometrie auf. Das rotationssymmetrische Instandsetzungswerkzeug 1 weist
einen an einen Adapter 5 anschließenden Grundkörper 6 mit einem
Hohlraum zur Aufnahme des Hohlschaftkegels auf.
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Als
erste Bearbeitungsfläche 7 ist
analog die den kegelförmigen,
konischen Hohlraum begrenzende Mantelfläche des Grundkörpers 6 vorgesehen,
auf welcher wiederum eine Oberflächenschicht
mit einer Rillenstruktur aufgebracht ist.
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Als
zweite Bearbeitungsfläche 7' ist die Frontseite
des Grundkörpers 6,
die die Ausmündung des
Hohlraums begrenzt, vorgesehen.
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Im
Unterschied zur Ausführungsform
gemäß 4 besteht
der Grundkörper 6 des
Instandsetzungswerkzeugs 1 gemäß 5 nicht
aus einem Massivteil, sondern aus einem den Hohlraum umschließenden Hauptkörper 6a und
einem den frontseitigen Rand bildenden Randsegment 6b.
Mittels eines nicht dargestellten Federmechanismus ist das Randsegment 6b gegen
den Hauptkörper 6a verschiebbar.
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Bei
der Montage des Instandsetzungswerkzeugs 1 am Außenkegel 11 wird
zunächst
der Außenkegel 11 in
den Hohlraum des Grundkörpers 6 eingeführt, bis
zunächst
die zweite Bearbeitungsfläche 7' am Randsegment 6b dicht
an der Frontseite 14 des Sockels 13 anliegt. Durch
Ausüben
einer Anpresskraft gegen den Grundkörper 6 in Richtung
des Sockels 13 wird der Federmechanismus zwischen Randsegment 6b und
Hauptkörper 6a eingefedert, so
dass der Hauptkörper 6a gegen
das Randsegment 6b längs
deren Grenzlinie verschoben wird, wodurch dann die Bearbeitungsfläche 7 an
die Mantelfläche 12 des
Außenkegels 11 mit
Anpressdruck angelegt wird.
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Nun
befindet sich das Instandsetzungswerkzeug 1 in seiner Bearbeitungsposition
am Außenkegel 11,
so dass dessen zu bearbeitende Flächen durch Drehen des Instandsetzungswerkzeugs 1 um seine
Drehachse D gedreht werden können.
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5a zeigt
eine Variante der Ausführungsform
gemäß 5.
Anstelle der Randsegmente 6b sind in diesem Fall mehrere
auf Federn 6c gelagerte kreiszylindrische Rundbolzen 6d vorgesehen,
die in Führungen
des Grundkörpers 6 parallel
zur Drehachse D verschiebbar gelagert sind. Die vorderen, über die
Oberseite des Grundkörpers 6 hervorstehenden Stirnseiten
der Rundbolzen 6d bilden die Bearbeitungsflächen 7'. Die Rundbolzen 6d sind
identisch ausgebildet und in regelmäßigen Winkelabständen in Umfangsrichtung
des Grundkörpers 6 versetzt
zueinander angeordnet. Die Führungen
für die
Rundbolzen 6d sind so positioniert, dass die die Bearbeitungsflächen 7' bildenden Stirnseiten
der Rundbolzen 6d dicht, das heißt nahtlos an die Bearbeitungsfläche 7 anschließen.
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Bei
der Montage des Instandsetzungswerkzeugs 1 am Außenkegel 11 wird
zunächst
der Außenkegel 11 in
den Hohlraum des Grundkörpers 6 eingeführt, bis
die die Bearbeitungsflächen 7' bildenden Stirnseiten
der Rundbolzen 6d an der Frontseite 14 des Sockels 13 anliegen.
Durch Ausüben
einer Anpresskraft gegen den Grundkörper 6 federn die Rundbolzen 6d zurück, so dass
dann auch die Bearbeitungsfläche 7 an
der Mantelfläche 12 des
Außenkegels 11 anliegt.
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- 1
- Instandsetzungswerkzeug
- 2
- Innenkegel
- 3
- Mantelfläche
- 4
- Bodenfläche
- 5
- Adapter
- 6
- Grundkörper
- 6a
- Hauptkörper
- 6b
- Randsegment
- 6c
- Federn
- 6d
- Rundbolzen
- 7
- Bearbeitungsfläche
- 7'
- Bearbeitungsfläche
- 7a
- Bearbeitungselemente
- 8
- Rille
- 9
- Stirnseite
- 10
- Träger
- 11
- Außenkegel
- 12
- Mantelfläche
- 13
- Sockel
- 14
- Frontseite
- D
- Drehachse
- R
- Drehpunkt