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Dokumentenidentifikation DE102005024223A1 05.01.2006
Titel Gewindeschneidfutter mit Minimalausgleich für Maschinen mit Einrichtung für synchrones Gewindeschneiden
Anmelder Bajan, Melanie, 73072 Donzdorf, DE
Erfinder Bajan, Melanie, 73072 Donzdorf, DE
Vertreter Hansmann & Vogeser, 73033 Göppingen
DE-Anmeldedatum 25.05.2005
DE-Aktenzeichen 102005024223
Offenlegungstag 05.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.2006
IPC-Hauptklasse B23G 1/46(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Gewindeschneidfutter mit Mitteln zum Ausgleich des Synchronisationsfehlers einer Bearbeitungsmaschine (z. B. Drehmaschine oder ein Bearbeitungszentrum), wobei der Gewindebohrhalter für den Gewindebohrer in einer Werkzeugaufnahme gehalten ist, wobei in dieser Werkzeugaufnahme ein spezielles Spannmittel für den Gewindebohrhalter vorgesehen ist, sowie ein oder mehrere Mittel als Verdrehsicherung und/oder Wegbegrenzung. Dabei kann das spezielle Spannmittel eine spezielle Spannschraube sein, ein spezieller Federring, ein spezieller Spannbolzen oder eine speziell geformte Halteschraube.

Beschreibung[de]
Problem

Beim automatischen Gewindeschneiden mit älteren Maschinen (Drehmaschinen) ohne Einrichtung für synchrones Gewindeschneiden, werden Gewindeschneid-Ausgleichsfutter eingesetzt.

Moderne CNC-gesteuerte Maschinen (Drehmaschinen, Bearbeitungszentren und ähnliche Vorrichtungen) sind in der Regel mit der Ausstattung "synchrones Gewindeschneiden" ausgerüstet. Dies bedeutet, dass der Gewindebohrer starr im Werkzeughalter eingespannt ist. Beim Gewindeschneiden ist dann eine exakte Abstimmung von Drehzahl und Vorschub erforderlich. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass bei der Synchronisation zu fehlerhaften Gewinden oder Werkzeugbruch kommt. Durch Abnutzung bei fortschreitendem Alter der Maschine ist die Synchronisation nicht mehr exakt (Spindelspielkompensation). Ganz besonders zeigt sich der Fehler bei Umkehr der Drehzahl am Gewinde-Ende. Bei Erreichen der Gewinde-Tiefe wird die Drehzahl und der Vorschub auf Null gesetzt, und anschließend Drehzahl und Vorschub umgekehrt. Dies ist der kritischste Teil des Arbeitsganges Synchrones-Gewindeschneiden, und hier auch der häufigste Werkzeugbruch oder Ausbruch von Zähnen des Gewindebohrers.

Schaffung eines Gewindeschneidfutters für die genannte Anwendung, mit dem die genannten Nachteile minimierbar sind.

Abhilfe/Lösung

Es wird mit einem neuen Gewindeschneidfutter gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, 3, 4 oder 5, welches eine Vorrichtung zum Minimal-Ausgleich aufweist, Abhilfe geschaffen. Mit dem neuen Gewindeschneidfutter wird der Synchronisationsfehler der Maschine ausgeglichen. Die Ansprüche 2 sowie 6 bis 11 zeigen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung auf.

Das neue Gewindeschneidfutter gemäß der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben, insbesondere der Aufbau und die Anordnung der Bauteile für den Minimal-Ausgleich dieses Gewindeschneidfutters, wobei nach dem Kerngedanken diese Bauteile im Spannfutter angeordnet und geführt sind und zumindest mit Körperbereichen in Wirkverbindung mit dem Gewindebohrer-Halter stehen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine erste Variante mit einem mehrteiligen Bolzen mit beweglichem Druckstück;

2 eine Seitenansicht einer zweiten Variante mit mehrteiligem Bolzen und beweglichem Druckstück sowie Halteschraube gegen Verdrehen;

3 ein neues Gewindeschneidfutter mit mehrteiligem Bolzen mit beweglichem Druckstück;

4 eine Seitenansicht einer dritten Variante des neuen Gewindeschneidfutters mit Federring in spezieller Ausführung und Halteschraube als Verdrehsicherung und Wegbegrenzung;

5 zeigt einen Federring des Gewindeschneidfutters nach 4 in spezieller Ausführung und die

6 u. 6a eine vierte Variante des neuen Gewindeschneidfutters

Variante 1 des neuen Gewindeschneidfutters

In eine Werkzeugaufnahme, ein Spannfutter 1, wird ein Gewindebohrer-Halter 2 mit Gewindebohrer 8 wie in 1 dargestellt eingespannt. Die Befestigung erfolgt mittels einer Spannschraube 3, die bis zu einer Anlagefläche 3.1 eingeschraubt wird. Eine abgerundete Kuppe des beweglichen Bolzens 4 drückt dabei mit Federkraft in eine Einsenkung 7. Damit wird der Gewindebohrer-Halter 2 mittels beweglichem Bolzen in der Mitte einer Nut 7.1 fixiert. Diese Nut 7.1 dient gleichzeitig als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung. Der bewegliche Bolzen 4 wird mit einem Federring 6 gegen Herausfallen gesichert. Wenn nun beim Gewindeschneiden wegen ungenauer Synchronisation Druck auf den Gewindebohrer 8 ausgeübt wird, so gleitet der bewegliche Bolzen 4 mit der Kuppe aus der Einsenkung 7 und durch die nunmehr entlang entsprechender Nut 7.1 mögliche axiale Bewegung des Gewindebohrer-Halters 2 ist der Synchronisationsfehler der Maschine ausgleichbar.

Gewindeschneidfutter nach Variante 2

Hier wird wie bei dem Gewindeschneidfutter nach Variante 1 mittels eines Bolzens mit beweglichem Druckstück 3a die Fixierung des Gewindebohrer-Halters 2a erreicht. Die Kuppe des Druckstückes 4.a drückt dabei in eine gebohrte, gefräste oder umlaufend eingedrehte Rille, wie sie z.B. in 4 mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt ist. Zusätzlich ist – axial versetzt – eine Halteschraube 3b als Verdrehsicherung eingedreht, die im Spannfutter 1a geführt ist und mit ihrem zapfenartigen Endbereich in eine im Gewindebohrer-Halter 2a korrespondierend angeordnete Nut eingreift.

Variante 3 des neuen Gewindeschneidfutters

Bei dieser Ausführung erfolgt die Fixierung des Gewindebohrer-Halters 2b mittels eines Federringes 9 in spezieller gewählter Form (5). Der Federring 9 drückt mit dem äußeren Flugkreis 15 an den äußeren Durchmesser der Nut 9a. Gleichzeitig drückt der innere Fliehkreis 16 des Federringes 9 in umlaufend eingedrehte Schrägen 10 und fixiert somit den Gewindebohrer-Halter 2b. Eine Halteschraube 3b wird in die spezielle Werkzeugaufnahme 1b eingeschraubt. Der Fuß (endseitige Zapfen) der Halteschraube 3b ragt in eine Nut 11 des Gewindebohrer-Halters 2b und dient als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung.

Variante 4 des neuen Gewindeschneidfutters

Diese weitere in den 6 und 6a schematisch dargestellte Variante ermöglicht eine einfache und kostengünstige Lösung zur Herstellung eines Gewindeschneidfutters mit Minimalausgleich im Sinne des Kerngedankens der Erfindung. Der hier vorgesehene Gewindebohrer-Halter 2c wird, mittels einer Halteschraube 17, 17a im Spannfutter 1 gehalten, wobei diese Halteschraube 17 hier als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung 17a dient. Ein federnder Ring 18, vorzugsweise aus Gummi, ermöglicht den axialen Ausgleich des Synchronisationsfehlers der Maschine, innerhalb des Freiraumes zwischen der Halteschraube 17 und der Bohrung 11a. Der federnde Ring 18 ist in die Halteschraube 17 oder in die Bohrung 11a integriert, bevorzugt in einer in dem endseitigen Zapfen 17a der Halteschraube 17 vorgesehenen Ringnut 20 beweglich fixiert. Die mittige Justierung des Gewindebohrer-Halters 2c im Spannfutter 1 übernimmt hier auch der wenigstens eine federnde Ring 18.

Eine weitere Ausführungsvariante zur Grundvariante 4 ist in der 6a gezeigt. Der in die Nut bzw. Bohrung 11a des Gewindebohrer-Halters 2c hineinragende Zapfen 17a der im Spannfutter 1 geführten Halteschraube 17 ist mit mehreren zueinander beabstandeten, vorzugsweise ringförmig ausgeführten Einstichen 20, 21 und 22 versehen. In der Ringnut 20 und in der Ringnut 21 sind jeweils ein federnder Ring 18 bzw. 19 gehalten. Diese beiden federnden Ringe, bevorzugt Gummiringe, besitzen jeweils einen anderen Elastizitätswert, sodass z. B. der federnde Ring 18 weicher und der federnde Ring 19 härter ist. Zudem ist der äußere Durchmesser des Ringes 18, der aus dem weicheren Material besteht, größer gewählt als der andere federnde Ring 19. Dies hat zur Folge, dass bei axialer Belastung des Gewindebohrers 8 und somit auch des Gewindebohrer-Halters 2c zu Beginn des axialen Ausgleiches ein weicherer, federnder Weg beschritten wird und erst dann durch den härteren Ring 19 die Axialkraft aufgenommen wird. Die Belastung des zumindest ersten Gewindeganges des Gewindebohrers ist somit nicht schlagartig sondern fachumgangssprachlich weich – weicher Anschnitt. Insbesondere bei zu bearbeitenden Werkstücken, die aus einem spröden Material bestehen, ist ein solcher weicher Anschnitt sehr positiv wirkend für die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte der geschnittenen Gewindegänge, zumindest der ersten Gewindegänge.

Der ringnutartige Einstich 22 ist in gezeigtem Ausführungsbeispiel nicht mit einem federnden Ring bestückt. Diese Gestaltung des Zapfens 17a soll andeuten, dass, je nach Aufgabenstellung und zu erwartenden Kräften am Gewindebohrer, die Gestaltung im Rahmen des Offenbarten nicht allein am gezeigten Ausführungsbeispiel haftet.

Für alle in den 1 bis 6a gezeigten neuen Gewindebohrerhaltern ist eine Kühlmittelübergabe vorgesehen. Das Kühlmittel, das zentral durch die Spindel der Maschine kommt, wird über eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Kühlmittelbohrungen 13 im Gewindebohrer-Halter zu den Schneiden des Gewindebohrers gebracht. Die Austrittsbohrungen des Kühlmittels sind schräg nach innen gerichtet, um der Fliehkraft entgegenzuwirken. Durch unterschiedlichen Austrittswinkel der Kühlmittelbohrungen wird das Kühlmittel gezielt zur Schneide des Gewindebohrers gebracht. Anstelle der schrägen Bohrungen für das Kühlmittel können Spritzdüsen, wie im Schutzrecht DE 100 39 055 A1 offenbart, vorgesehen sein.

1Spannfutter 1aSpannfutter (für Variante 2) 1bSpannfutter (für Variante 3) 2Gewindebohrer-Halter 2aGewindebohrer-Halter (2. Variante) 2bGewindebohrer-Halter (3. Variante) 2cGewindebohrer-Halter (4. Variante) 3Druckschraube beweglich 3aDruckschraube beweglich (2. Variante ähnlich Pos. 3) 3bFeststellschraube als Verdrehsicherung 3.1Anlagefläche Druckschraube beweglich 4Druckstück mit Kuppe 4akurzes Druckstück mit Kuppe (ähnlich Pos. 4) 5Federn (Tellerfedern oder Spiralfeder) 6Sicherungsring 7Senkung zur Zentrierung 7.1Nut als Verdrehsicherung und Wegbegrenzung 8Gewinde-Bohrer 9Federring 9aNut für Aufnahme des Federringes gemäß Pos. 9 10Ringnut mit Schrägen durch Zentrierung 11Nut als Verdrehsicherung und Wegbegrenzung (in 4) 11aBohrung oder Nut zur Verdrehsicherung und zur Wegbegrenzung (6 und 6a) 12Schraube für Befestigung Gewinde-Bohrer 13Kühlkanal mit schrägem Austrittswinkel 15äußerer Fliehkreis des Federringes 16innerer Fliehkreis des Federringes 17Halteschraube 17aZapfen an Pos. 17 18federnder Ring (weich federnd) 19federnder Ring (hart federnd) 20, 21 u. 22Einstiche in Zapfen (Position 17a), bevorzugt Ringnuten

Anspruch[de]
  1. Gewindeschneidfutter mit Mitteln zum Ausgleich des Synchronisationsfehlers der Bearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    – in eine Werkzeugaufnahme (1) wird ein Gewindebohrerhalter (2) mit Gewindebohrer (8) eingespannt,

    – die Befestigung erfolgt mittels wenigstens einer Spannschraube (Pos. 3), die bis zu einer Anlagefläche (3.1) eingeschraubt wird,

    – die abgerundete Kuppe des beweglichen Bolzens (4) drückt dabei mit Federkraft in die Einsenkung (7),

    – damit wird der Gewindebohrerhalter mittels beweglichem Bolzen in der Mitte der Nut (7.1) fixiert,

    – die Nut (7.1) dient gleichzeitig als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung.
  2. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Bolzen (4) mit einem Federring (6) gegen Herausfallen gesichert wird.
  3. Gewindeschneidfutter mit Mitteln zum Ausgleich des Synchronisationsfehlers der Bearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    – die Fixierung des Gewindebohrerhalters erfolgt mittels eines Federringes (9) in spezieller gewählter Form,

    – der Federring (9) drückt mit dem äußeren Fliehkreis (15) an den äußeren Durchmesser der Nut (9a),

    – gleichzeitig drückt der innere Fliehkreis (16) des Federringes (9) in umlaufend eingedrehte Schrägen (10) und fixiert somit den Gewindebohrerhalter,

    – zudem ist eine Halteschraube (3b) in die Werkzeugaufnahme eingeschraubt,

    – wobei der Fuß der Halteschraube (3b) in die Nut (11) des Gewindebohrerhalters ragt, als Verdrehsicherung und als Wegbegrenzung.
  4. Gewindeschneidfutter mit Mitteln zum Ausgleich des Synchronisationsfehlers der Bearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    – mittels eines Bolzens mit beweglichem Druckstück (3a) wird die Fixierung des Gewindebohrerhalters erreicht, wobei die Kuppe des druckbeaufschlagten Druckstückes (4a) dabei in eine gebohrte, gefräste oder umlaufend eingedrehte Rille, wie sie in 4 mit Pos. 10 dargestellt ist, hineinreicht und

    – zusätzlich eine Halteschraube (3b) als Verdrehsicherung vorgesehen (eingedreht), die axial versetzt zur Führung des Druckstückes (3a) im Spannfutter (1a) angeordnet ist.
  5. Gewindeschneidfutter mit Mitteln zum Ausgleich des Synchronisationsfehlers der Bearbeitungsmaschine, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

    – in eine Werkzeugaufnahme – Spannfutter (1) – wird ein Gewindebohr-Halter (2c) mit Gewindebohrer (wie in 6 oder 6a dargestellt) eingespannt,

    – die Befestigung erfolgt mittels einer Halteschraube (17), die bis zu einer Anlagefläche eingeschraubt wird,

    – die Halteschraube (17) umfasst endseitig einen Zapfen (17a), der im zusammengebauten Zustand in eine Bohrung oder Nut (11a) des Gewindebohrer-Halters (2c) hineinragt,

    – der Durchmesser bzw. die axiale Breite besagter Bohrung bzw. Nut (11a) ist größer als der Durchmesser bzw. die axial liegende Breite des Zapfens (17a),

    – am bzw. im Umfang des Zapfens (17a) ist wenigstens ein, bevorzugt ringförmig ausgebildeter Einstich (20) vorgesehen, in welchen (20) ein federnder Ring (18 oder 19) gehaltert ist.
  6. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfang des Zapfens (17a) mehrere, bevorzugt ringförmig ausgebildete Einstiche (20, 21 und 22) vorgesehen sind.
  7. Gewindeschneidfutter nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den neuen Gewindebohrerhaltern eine Kühlmittelübergabe vorgesehen ist.
  8. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Kühlmittelbohrungen (13) im Gewindebohrer-Halter von einem Zentrum aus bis in die Nähe der Schneiden des Gewindebohrers reichen.
  9. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsbohrungen des Kühlmittels schräg nach innen gerichtet sind, um der Fliehkraft entgegenzuwirken.
  10. Gewindeschneidfutter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittswinkel der Kühlmittelbohrungen unterschiedlich sind.
  11. Gewindeschneidfutter nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Zapfen (17a) mehrere federnde Ringe (18.., 19) angeordnet sind, wobei jeder Ring einen anderen Elastizitätswert aufweist.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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