DE3130229C2 - Mehrschneidenwerkzeug - Google Patents

Abstract

Mehrschneidenwerkzeug mit einem an einer antreibbaren Welle anbringbaren Werkzeugschaft, einem an diesem befestigbaren Werkzeugträger sowie mehreren, in radialer Richtung einstellbaren Schneiden, welches dadurch nach Art eines Baukastensystems zu unterschiedlichen Mehrschneidenwerkzeugen zusammengebaut werden kann, daß Werkzeugschaft und Werkzeugträger jeweils eine sich in Richtung der Schaftachse erstreckende Gewindebohrung zum Einschrauben eines die beiden Teile miteinander verbindenden, entsprechende Außengewinde aufweisenden Kupplungsstücke besitzt. Das letztere weist auf seiner vom Werkzeugschaft abgekehrten Seite eine Gewindebohrung zum Einschrauben eines Kupplungsstücks für einen weiteren Werkzeugträger auf. Um beim Anziehen eines Kupplungsstücks eine hohe axiale Verspannung zwischen Werkzeugträger und Werkzeugschaft bzw. zwischen einander benachbarten Werkzeugträgern herbeizuführen, ist das Kupplungsstück mit zwei Außengewinden gleichen Drehsinns versehen, und das vom Werkzeugschaft abgekehrte Außengewinde weist eine geringfügig kleinere Steigung als das andere Außengewinde auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrschneidenwerkzeug mit einem an einer antreibbaren Welle anbringbaren Werkzeugschaft, welcher eine sich in Richtung der Schaftachse erstreckende Gewindebohrung sowie eine axiale Anlagefläche aufweist, mit einem am Werkzeug-. schaft befestigbaren, eine Befestigungsöffnung sowie ebenfalls eine axiale Anlagefläche aufweisenden Werkzeugträger und mit einem Werkzeugträger und Werkzeugschaft axial verspannenden Befestigungsstück, welches ein der Gewindebohrung des Werkzeugschafts entsprechendes Außengewinde aufweist.

Bei einem bekannten derartigen Mehrschneidenwerkzeug (Fig. 14 des DE-GM 19 86 316) sind mehrere Werkzeugträger vorgesehen, die glatte Befestigungsöffnungen aufweisen, mit denen sie unter Zwischenschaltung von hohlzylindrischen Distanzringen auf einen zylindrischen Dorn des Werkzeugschafts aufgereiht werden; das Befestigungsstück hat die Form einer Anzugsschraube, die von vorn in die Gewindebohrung des Wsrkzeugschafts eingeschraubt werden kann, um gleichzeitig alle Werkzeugträger in axiale-· Richtung miteinander, mit den Distanzringen und dem Werkzeugschaft zu verspannen. Der Übertragung des Arbeitsdrehmoments dienen am Werkzeugschaft angebrachte Federn, die in Nuten der Befestigungsöffnungen der Werkzeugträger eingreifen. Dieses bekannte Mehrschneidenwerkzeug besitzt nur eine geringe Steifigkeit und erfordert außerdem eine äußerst präzise und deshalb teure Herstellung, wenn Spielfreiheit in Drehrichtung gewährleistet sein soll: Mit Hilfe der Anzugsschraube läßt sich nur eine verhältnismäßig geringe axiale Verspannung von Werkzeugschaft und Werkzeugträgern erreichen, und die Toleranzen zwischen dem Dron des Werkzeugschafts und den Befestigungsöffnungen der Werkzeugträger sowie zwischen den Federn des Werkzeugschafts und den Nuten an den Befestigungsöffnungen der Werkzeugträger müssen außerordentlich klein sein. Dies führt dazu, daß sich das bekannte Mehrschneidenwerkzeug für den Einsatz von Hartmetallschneiden in keiner Weise eignet, da sich mit diesen keine wirtschaftlich vertretbaren Standzeiten erzielen lassen, wenn der Werkzeugaufbau nicht in jeder Beziehung außerordentlich steif ist.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Mehrschneidenwerkzeug zu entwickeln, das die für den Einsatz von Hartmetallschneiden erforderliche hohe Steifigkeit aufweist, obwohl es die Möglichkeit eröffnet, Sonderwerkzeuge in einfacher Weise nach Art eines Baukastensystems zusammenzustellen.

Ausgehend von einem Mehrschneidenwerkzeug der eingangs erwähnten Gattung lä^t sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, daß die Befestigungsöffnung des Werkzeugträgers als Gewindebohrung und das Befestigungsstück als Kupplungsstück ausgebildet ist, welch letzteres ein vor dem der Gewindebohrung des Werkzeugschafts entsprechenden Außengewinde liegendes, der Gewindebohrung des Werkzeugträgers entsprechendes Außengewinde aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion stellt das Kupplungsstück also eine' Gewindeverbindung zwischen Werkzeugschaft und Werkzeugträger her, die sich durch Anziehen des Kupplungsstücks infolge der axialen Verspannung von Werkzeugjchaft und Werkzeugträger nahezu beliebig steif machen läßt. Mit dem erfindungsgemäßen Prinzip läßt sich aber auch eine mehrere Werkzeugträger umfassendes Mehrschneidenwerkzeug aufbauen, indem — wenn bspw. ein weiterer Werkzeugträger vorgesehen ist — das Kupplungsstück auf seiner vom Werkzeugschaft abgekehrten Seite eine Gewindebohrung aufweist, in die ein anderes Kupplungsstück für den weiteren Werkzeugträger einschraubbar ist. Die Erfindung eignet sich deshalb besonders für die Herstellung von Werkzeugen für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, in denen häufig werkstückspezifische Mehrschneidenwerkzeuge, d. h: mehrschneidige Sonderwerkzeuge, verwendet werden, sobald die Losgröße dies wirtschaftlich zuläßt.

Ein Gewinde-Kupplungsstück zwischen einem Werkzeugschaft und einem Werkzeugträger ist zwar an sich schon bekannt (Fig. I der DE-OS 20 59 307), jedoch

handelt es sich bei diesem bekannten Kupplungsstück um ein reines Verlängerungsstück zwischen Werkzeugschaft und Werkzeugträger, das, wenn es nicht benötigt wird, auch ohne weiteres weggelassen werden kann, wobei dann der schaftartige Werkzeugträger mit einem Gewindezapfen in eine Gewindebohrung des Werkzeugschafts eingeschraubt wird; im Gegensatz hierzu liegt bei der erfindungsgemäßen Konstruktion das Kupplungsstück im Innern von Werkzeugschaft und Werkzeugträger bzw. der beiden einander benachbar- to ten Werkzeugträger, wodurch es erst möglich wird, Werkzeugträger und Werkzeugschaft bzw. zwei einander benachbarte Werkzeugträger in axialer Richtung unmittelbar gegeneinander zu verspannen.

Die beiden Außengewinde des Kupplungsstücks könnten entgegengesetzten Drehsinn aufweisen, bei einer bevorzugten Ausführungsform haben sie jedoch gleichen Drehsinn und weist das vom Werkzeugschaft abgekehrte Außengewinde des Kupplungsstücks eine kleinere Steigung auf als das andere Außengewinde. Beim Drehen des Kupplungsstücks wird dann der Werkzeugträger gegen den Werkzeugschaft -jezogeii; wenn man vorteühafterweise die Steigungsdifferenz reiativ klein wählt, ergibt sich beim Anziehen des Kupplungsstücks eine hohe axiale Verspannung zwisehen Werkzeugträger und Werkzeugschaft bzw. zwischen einander benachbarten Werkzeugträgern.

Um das Kupplungsstück drehen zu können, wenn es bereits teilweise in den Werkzeugschaft eingeschraubt und der Werkzeugträger auf das Kupplungsstück jo aufgeschraubt ist, bestehen — wenn am Befestigungsstück Einrichtungen für ein axial ansetzbares Schraubwerkzeug vorgesehen sind — diese Einrichtungen aus einem im Kupplungsstück ausgebildeten Mehrkantkanal.

Um die Schneiden auch bei relativ hohen, über den Werkzeugschaft zu übertragenden Drehmomenten gegen ein Verdrehen relativ zum Werkzeugschaft zu sichern, sind — wenn am Werkzeugschaft und Werkzeugträger ineinandergreifende Drehsicherungs- -to mittel vorgesehen sind — bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrschneidenwerkzeugs die Drehsicherungsmittel an den Stirnseiten von Werkzeugschaft und Werkzeugträger angeordnet und erfolgt ihr Ineinandergreifen in axialer ■»> Richtung. Auf diese Weise läßt sich a.ich erreichen, daß das Kupplungsstück in axialer Richtung eine ganz bestimmte Lage relativ zu dem ihm zugeordneten Werkzeugträger einnimmt, ohne daß es gegen den Grund der den hinteren Rereich des Kupplungsstücks ">" aufnehmenden Gewindebohrung anläuft.

In der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein mit drei"¹· Werkzeugträgern bestücktes Mehrschneidenwerkzeug:

F i g. 2 eine Stirnansicht eines der Werkzeugträger;

F i g. 3 einen Schnitt durch eines der Kupplungsstücke und

Fig.4 eine Stirnansicht dieses Kupplungsstücks, w> gesehen in Richtung des Pfeils A in F i g. 3.

Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeugschaft 10 mit einem Bund 12. an den sich nach vorn ein kreiszylindrischer Ansatz 14 mit einer seine Stirnfläche bildenden Anlagefläche 16 anschließt. In dieser ist ein Nutstein 18 t>i befestigt, der um ein vorgegebenes Mali X über die Anlagefliiche 16 übersieht. Der Werkzeugschaft 10 besitzt eine von vorn eingebrachte Gewindebohrung 20 mit einem Innengewinde d, bei dem es sich ζ. Β um ein Rechtsgewinde mit einer Steigung Si handelt Schließlich empfiehlt es sich, das Innengewinde G\ in einen Freiraum 22 auslaufen zu lassen.

Bei der gezeichneten Ausführungsform ist der Werkzeugschaft 10 mit drei Werkzeugträgern 24, 24' und 24" bestückt, welche Schneiden 26 und 26a bzw. 26' und 26a'bzw. 26a"aufweisen, so daß die Anordnung ein Stufenwerkzeug bildet Die Werkzeugträger 24 bzw. 24' bzw. 24" sind mit einer Gewindebohrung 28 bzw. 28'. bzw. 28" versehen, deren Innengewinde G? bzw. G-ϊ bzw. d" gleichfalls als Rechtsgewinde ausgebildet ist und eine Steigung S2 bzw. 52' bzw. $>" aufweist. Die Steigung 52 ist in diesem Fall kleiner als die Steigung S\.

Der Montage der Werkzeugträger 24 bzw. 24' bzw. 24" am Werkzeugschaft 10 dienen als Reduziergewindebolzen ausgebildete Kupplungsstücke 30 bzw. 30' bzw. 30", von denen eines, z. B. das Kupplungsstück 30, in den Fig.3 und 4 einzeln dargestellt wurde. Dieses Kupplungsstück besitzt ein dem Werkzeugschaft 10 zugewandtes Außengewinde g\. das aft Rechtsgewinde ausgebildet ist und dieselbe Steigung S\ wie das Innengewinde G\ aufweist, sowie ein Außengewinde gi in Form eines Rechtsgewindes mit der Steigung $>■ Von der vom Werkzeugschaft 10 abgekehrten Seite her wurde eine Gewindebohrung 20' in das Kupplungsstück 30 eingebracht, deren Innengewinde mit g\ bezeichnet wurde. Es läuft auch das letztere in einen Freiraum 22' aus. Schließlich besitzt das Kupplungsstück 30 noch einen Vielkeilprofikanal bzw. Mehrkantkanal 34 zum Ansetzen eines in axialer Richtung eingeführten und entsprechend gestalteten Schraubwerkzeugs, mit dessen Hilfesich das Kupplungsstück30drehen läßt.

Um den Werkzeugträger 24 am Ansatz 14 des Werkzeugschafts 10 zu zentrieren, besitzt der Werkzeugträger auf seiner dem Werkzeugschaft zugewandten Seite eine kreiszylindrische Vertiefung 42, die nach innen durch eine ebene Anlagefläche 40 begrenzt wird. Die Anlageflächen bzw. Stirnseiten 16 und 40 verlaufen senkrecht zur Achse des Werkzeugschafts 10; um seine Zentrierungsaufgabe erfüllen zu können, greift der kreiszylindrische Ansatz 14 passend in die kreiszylindrische Vertiefung 42. Auf der vom Werkzeugschaft 10 abgekehrten Seite ist der Werkzeugträger 24 entsprechend dem Werkzeugschaft 10 ausgebildet, während der Werkzeugträger 24' auf einer dem Werkzeugschaft 10 zugewandten Seite entsprechend der gemäß F i g. 1 linken Seite des Werkzeugträgers 24 ausgebildet ist, so daß der Werkzeugträger 24' am Werkzeugträger 24 zentriert wird; entsprechendes gilt für den Werkzeugträger 24".

Die Fig.2 läßt schließlich anhand des Werkzeugträgers 24 erkennen, wie die Schneiden der Werkzeugträger befestigt sein können. Im vorliegenden Fall dienen dieser Befestigung Kerbverzahnungen 50 und Schrauben 52. Ferner zeigt die F i g. 2 eine auch "in Fig. 1 erkennbare Nut 54, in die der Nutstein 18 des Werkzeugschafts 10 passend eingreifen kann. Hingegen wurden auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Werkzeugträgers 24 angeordnete Drehsicherungsmittel in F i g. 2 weggelassen. Diese alternativen Drehsicherungsmittel zeigt lediglich die Fig. 1, nämlich einen Paßstift 60. der in der vom Werkzeugschaft 10 abgewandten Stirnseite der Werkzeugträger befestigt ist, sowie eine entsprechende Bohrung 62 auf der dem Werkzeugschaft 10 zugewandten Seite der Werkzeugträger 24' und 24". Der Überstand der Paßstifte 60 soll wieder gleich dem Maß X

Die Montage eines Werkzeugträgers soll nun anhand des Werkzeugträgers 24 erläutert werden:

Zunächst wird der Werkzeugträger 24 auf das Kupplungssiück 30 aufgeschraubt, worauf das Kupplungsstück 30 in das Innengewinde G\ durch Drehen sowohl des Kupplungsstücks als auch des Werkzeugträgers 24 so weit hineingeschraubt wird, bis sich der Werkzeugträger 24 wegen des Nutsteins 18 relativ zum Werkzeugschaft 10 nicht mehr drehen läßt, wobei gleichzeitig der Nutstein 18 der Nut 54 gegenüberstehen muß. Dann wird mit Hilfe des in den Vierkeilprofilkanal 34 in axialer Richtung einschiebbares und nicht gezeichneten Werkzeugs das Kupplungsstück 30 weitergedreht, d. h. es wird sowohl gegenüber dem Werkzeugschaft 10, als auch gegenüber dem Werkzeugträger 24 gedreht, und da die Steigung S\ der Gewinde G\ und g\ größer sein soll als die Steigung S₂ der Gewinde G₂ und g₂, wird der Werkzeugträger 24 gegen den Werkzeugschaft IO gezogen, bis die Aniagetiachen 16 und 40 gegeneinander anliegen. Durch das Anziehen des Kupplungsstücks 30 müssen Werkzeugträger 24 und Werkzeugschaft 10 lediglich in axialer Richtung gegeneinander verspannt werden, da die Drehsicherung vom Nutstein 18 und der Nut 54 den sogenannten Drehsicherungsmitteln übernommen wird.

Bei der Montage des Werkzeugträgers 24' wird in genau derselben Weise vorgegangen, wobei das Kupplungsstück 30' an die Stelle des Kupplungsslücks 30, der Werkzeugträger 24' an die Stelle des Werkzeugträgers 24 und der letztere an die Stelle des Werkzeugschafts 10 tritt, während Paßstift 60 und Bohrung 62 den Nutstein 18 und die Nut 54 ersetzen.

Um zu erreichen, daß das einen Werkzeugträger 24 24', 24" haltende Kupplungsstück 30, 30', 3C" weder nach vorn über den ihm zugeordneten Werkzeugträger übersteht noch Gefahr läuft, gegen den Grund der

seinen hinteren Bereich aufnehmenden Gewindebohrung anzulaufen, sind die Anfänge und Steigungen der Kupplungsstück-Außengewinde auf den axialen Überstand der Drehsicherungsmittel d. h. das Maß X abzustimmen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Kupplungsstückc 30, 30', 30" als Reduziergewindebolzen ausgebildet. Die Gewindebohrung eines jeden Kupplungsstücks könnte, aber auch denselben Durchmesser aufweisen wie sein rückwärtiges, dem Werk-/eugschaft 10 zugekehrtes Außengewinde, da dies lediglich voraussetzt, daß die Gewindebohrungen der Werkzeugträger einen größeren Durchmesser besitzen.

Zwar ist der Fertigungs- und Montageaufwand bei dem zuletzt beschriebenen Mehrschneidenwerkzeug größer als bei den erwähnten, zu ersetzenden Sonderwerkzeugen, jedoch ist in diesem Zusammenhang zu bedenken, daß der Montageaufwand für eine größere Serie nur einmal geleistet werden muß und daß für ein anderes, benötigtes Werkstück nicht ein neues Sonderwerkzeug hergestellt, sondern lediglich das Mehrschneidenwerkzeug in anderer Weise zusammgesetzt bzw. eingestellt werden muß.

Natürlich können die Träger der Schneiden 26 etc. mit Langlöchern für die Schrauben 52 versehen sein, um die Schneiden in radialer Richtung verstellen zu können.

Ferner ermöglicht es der Aufbau des MehrschneidenwerLieugs, über axiale Bohrungen im Werkzeugschaft 10 sowie in den Kupplungsstücken 30 etc. und radiale Kanäle in den letzteren und den Werkzeugträgern 24 etc. Kühl- bzw. Schneidöle an jede Bearbeitungsstelle zu leiten, wobei z. B. die Vielkeiiprofilkanäle 34 und die Gewindebohrungen 20' etc. der Kuppliingsstücke 30 etc. als axiale Kanäle verwendbar sind — man muß nur die Gewindebohrung des äußersten Kupplungsstücks durch einen eingeschraubten Stopfen verschließen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrschneidenwerkzeug mit einem an einer antreibbaren .Welle anbringbaren Werkzeugschaft, Richer eine sich in Richtung der Schaftachse erstreckende Gewindebohrung sowie eine axiale Anlagefläche aufweist, mit einem am Werkzeugschaft befestigbaren, eine Befestigungsöffnung sowie ebenfalls eine axiale Anlagefläche aufweisenden Werkzeugträger und mit einem Werkzeugträger und Werkzeugschaft axial verspannenden Befestigungsstück, welches ein der Gewindebohrung des Werkzeugschafts entsprechendes Außengewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsöffnung des Werkzeugträgers (24) i<; als Gewindebohrung (28) und das Befestigungsstück als Kupplungsstück (30) ausgebildet ist, welch letzteres ein vor dem der Gewindebohrung (20) des Werkzeugschafts (10) entsprechenden Außengewinde (9i) !Jagendes, der Gewindebohrung des Werkzeugträgsrs entsprechendes Außengewinde (9₂) aufweist

2. Mehrschneidenwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Außengewinde (9|, 92) des KuDpIungsstücks (30) gleichen Drehsinn aufweisen und daß das vom Werkzeugschaft (10) abgekehrte Außengewinde (G₂) des Kupplungsstücks eine kleinere Steigung als das andere Außengewinde (Gi) aufweist.

3. Mehrschneidenwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei am Werkzeugschaft und Werkzeugträger ineinandei-greifende Drehsicherungsmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehsicherungsmitte! (18, 54) an den Stirnseiten (16, 40) vom Werkzeugschaft (Ϊ0) uiv- Werkzeugträger (24) angeordnet sind und ihr Ineinandergreifen in axialer Richtung erfolgt.

4. Mehrschneidenwerkzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei am Befestigungsstück Einrichtungen für ein axiales ansetzbares Schraubwerkzeug vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen aus einem im Kupplungsstück (30) ausgebildeten Mehrkantkanal (34) bestehen.

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5. Mehrschneidenwerkzeug nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Werkzeugträger vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (30) auf seiner vom Werkzeugschaft (10) abgekehrten Seite eine Gewindebohrung (20') aufweist, in die ein anderes Kupplungsstück (30') für den weiteren Werkzeugträger (24') einschraubbar ist.