DE3920969A1 - Universal-fraeswerkzeug, insbesondere zum herstellen und/oder bearbeiten bzw. weiterbearbeiten von aussen- und innenkugelformen und verfahren unter einsatz des werkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum spanenden Bearbeiten bzw. Weiterbearbeiten von Werkstücken, insbesondere von solchen mit Außen- oder Innenkugelformen, d. h. mit positiven Kugelfor­ formen oder negativen Kugelformen, sowie für andere universelle Verwendungsmöglichkeiten wie Schleifen bzw. Polieren von Kugelformen oder Nutenstechen, Andrehen von Vorsprüngen oder dergleichen sowie Herstellungs- und Bearbeitungs- bzw. Weiterbearbeitungsverfahren unter Einsatz des Werkzeugs. Das Werkzeug ist insbesondere zum Einsatz auf Fräsmaschinen vorgesehen, wo Kugelformen durch rotierenden Antrieb von Werkzeug und/oder Werkstück hergestellt werden können.

Es ist bekannt, daß man Kugelformen auf Drehmaschinen mittels Kugeldrehapparaten herstellen kann. Deren Einsatz ist auf Drehmaschinen begrenzt. Weiterhin ist der bearbeitbare Durchmesserbereich sehr begrenzt. Wenn CNC-Drehmaschinen zum Einsatz kommen, ist die Kugelgeometrie schwierig zu beherrschen, da sich der Schneideneingriffswinkel ständig ändert. Unwuchtige bzw. große Teile sind schwierig herzustellen, da die Schnittgeschwindigkeit niedrig ist. Für mechanische Weiter­ bearbeitungsverfahren wie Bohren, Fräsen usw. muß das Werkstück in allen Fällen umgespannt werden, wodurch Ungenauigkeiten am Werkstück entstehen können.

Polieren ist nur manuell möglich.

Weiterhin ist es bekannt, Kugelformen mittels Kugel-Profil- Fräsern herzustellen. Auch hier ist der Durchmesserbereich nach oben stark begrenzt. Die Kugelgeometrie ist abhängig von der Werkzeuggenauigkeit, meist entstehen schlechte Oberflächen. Ein Nachschleifen ist nur durch Veränderung des Solldurchmessers und ein Nachpolieren nur manuell möglich. Die Werkzeuge sind teuer, insbesondere wenn Hartmetalle verwendet werden sollen. Die Werkzeuge sind nur zum Herstellen bestimmter Kugeldurchmesser geeignet, was eine große Lagerhaltung bedingt.

Aus dem DE-GM 77 30 852 ist es bekannt, Kugelformen auf einer Fräsmaschine herzustellen, bei der ein Schneidstahl von einer rotierenden Spindel in eine kreisende Bewegung versetzt wird, wobei die Spindel in einem Winkel von 45 Grad zu einem das Werkstück mittig aufnehmenden und in Richtung der Drehachse höhenverstellbaren Rundteller steht, der Schneidstahl rechtwinklig zur Auflagefläche des Drehtellers in die Spindel eingesetzt ist und wobei der Abstand von der Schneidspitze des Schneidstahls bis zum Mittelpunkt der Spindel und der durch die Schneidspitze gehenden Längsachse des Schneidstahls dem Kugelradius entspricht. Ein- und dasselbe Werkzeug kann hier für Kugelabschnitte mit verschiedenen Radien verwendet werden. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß nur Halbkugelformen bzw. Kugelabschnitte hergestellt werden können, die außerdem nur bedingt komplett bearbeitet werden können. Bei großem Kugel­ durchmesser ist ein sehr langer Werkzeugträger nötig, wodurch starke Vibrationen beim Maschinenbetrieb entstehen. Weiterhin müssen bei positiven Kugelformen Durchmesser und Höhe des Werkstücks vorher genau vorgearbeitet werden. Außerdem ist die Kopplung von Spindel- und Tischantrieb unüblich (Sonderantrieb).

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein universelles Fräswerkzeug zu schaffen, mit dem insbesondere positive und negative Kugelformen auf Fräsmaschinen hergstellt werden können, das aber auch zum Polieren, Nutenstechen, Ausstechen, Ausdrehen, Andrehen, Planfräsen usw. und sowie auf CNC- als auch auf manuellen Drehmaschinen und Sondermaschinen eingesetzt werden kann.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, geeignete Verfahren dafür sowie weitere Verfahren aufzuzeigen, die unter dem Einsatz des Werkzeugs durchführbar sind.

Die erste Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Werkzeug gelöst, welches die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aufweist. Das Arbeitsmaterial (z.B. Schneideinsätze) ist hier radial und axial auf verschiedene Kugeldurchmesser einstellbar, so daß Kugelformen verschiedenster Größen hergestellt werden können. Die das Arbeitsmaterial tragenden Schlitten bleiben während der gesamten Kugelformherstellung an der Schlittenbasis in radialer Richtung in der gleichen Stellung fixiert, wodurch Kugelformen mit höchster Präzision herstellbar sind. Aufgrund der vorgeschlagenen speziellen Führung und Klemmbefestigung der Schlitten sind diese sicher und problemlos, aber bei Bedarf wieder lösbar am Werkzeug befestigbar. Durch einfachen Austausch des Arbeitsmaterials ist ohne Umspannen des Werkstücks ein Weiterbearbeiten auf Fräs­ maschinen z. B. durch Polieren und Fräsen möglich.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen des Werkzeugs sind in den Ansprüchen 2 bis 9 aufgezeigt.

In Anspruch 2 ist eine Weiterbildung des Werkzeugs aufgezeigt, aus der ersichtlich ist, wie das Werkzeug an einen maschinen­ und systemabhängigen Aufnahmeschaft andrehbar oder anflanschbar gestaltet werden kann.

Wenn Anspruch 3 verwirklicht wird, kann beim Herstellen, Bearbeiten bzw. Weiterbearbeiten kleiner Kugeldurchmesser auf die Verwendung der Schlittenbasis verzichtet und können die Schlitten direkt mit dem Grundkörper verbunden werden.

Durch die in Anspruch 4 vorgeschlagene Maßnahme kann der gewünschte Kugelformdurchmesser ganz genau eingestellt und eingehalten werden.

Die in Anspruch 5 vorgeschlagene Maßnahme gestattet das Herstellen von Außen- und Innenkugelformen nach entgegen­ gesetztem Verdrehen des Arbeitsmaterials mittels des gleichen Werkzeugs.

Wenn das Werkzeug die in Anspruch 6 aufgezeigte Ausbildung besitzt, können damit problemlos Kugelformen gefräst, Nuten in ein Werkstück gestochen, Scheiben oder Ringe aus einem Werkstück ausgestochen, erhabene Außendurchmesser an ein Werkstück angedreht werden oder Werkstücke plan gefräst werden.

Wenn das Werkzeug die in Anspruch 7 aufgezeigte Ausbildung besitzt, können damit Werkstückoberflächen fein nachbearbeitet­ werden.

Die zweite Aufgabe der Erfindung wird durch das in Anspruch 10 aufgeführte Verfahren gelöst. Die beiden rotierenden Bewegungen zueinander sind das grundsätzliche Prinzip zur Erzeugung einer Kugelform, bei dem, wenn die Mittelachsen von Maschinenspindel und Rundtisch präzise auf der gleichen Ebene liegen, immer eine geometrisch exakte Kugelform entsteht. Bei gleichbleibendem Arbeitsmaterial-Umkreisdurchmesser wie z.B. Schneiden-Umkreis­ durchmesser verkleinert sich der entstehende Kugeldurchmesser ständig, je mehr man sich dem Kugelmittelpunkt nähert. Das heißt, daß man ohne Veränderung des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Umkreisdurchmesser der Werkzeugschneiden eine ein- oder beidseitig abgeflachte Teilkugelform nahezu beliebigen, innerhalb der Werkzeuggröße liegenden Durchmessers herstellen kann. Dasselbe Prinzip kann auch zum Weiterbearbeiten, z. B. zum Kugelpolieren, zur Anwendung kommen.

Mit dem in Anspruch 11 aufgeführten Verfahren können kreis­ ringförmige Ausnehmungen wie Nuten oder kreisringförmige Durchbrüche oder kreisscheibenförmige Vorsprünge mittels des gleichen Werkzeugs, lediglich mit verschieden angeordneten Schneiden, hergestellt werden.

In den Ansprüchen 12 bis 14 ist die jeweilige Schneidenanordnung beim Stechen bzw. Anfasen von Plannuten sowie zum Ausstechen von Ringen (Anspruch 12) bzw. beim Fräsen von T-Nuten sowie beim Planfräsen (Anspruch 13) bzw. beim Herstellen von Vorsprüngen (Anspruch 14) angegeben.

Durch Austausch von Schneidmaterial durch Poliermaterial kann das Werkzeug gemäß Anspruch 16 zum Polieren eingesetzt werden.

Wenn die in Anspruch 17 aufgezeigte Maßnahme verwirklicht wird, kann das Werkstück mit einer besonderen Genauigkeit hergestellt werden.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind aus der nachfolgend erläuterten Zeichnung ersichtlich, die Ausführungsbeispiele zeigt. Dabei ist in unterschiedlichen Maßstäben dargestellt in:

Fig. 1 die Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, teilweise im Schnitt, in

Fig. 2 eine Seitenansicht des Werkzeugs, teilweise im Schnitt, in

Fig. 3 die Draufsicht auf das Werkzeug, teilweise im Schnitt, in den

Fig. 4 bis 18 verschiedene mittels des Werkzeugs hergestellte bzw. bearbeitete Werkstücke, in

Fig. 19 das Werkzeug im Einsatz beim Herstellen einer positiven Kugelform, in

Fig. 20 das Werkzeug im Einsatz beim Polieren einer positiven Kugelform, in

Fig. 21 das Werkzeug im Einsatz beim Herstellen einer negativen Kugelform, in

Fig. 22 das Werkzeug im Einsatz beim Polieren einer negativen Kugelform, in

Fig. 23 das Werkzeug im Einsatz beim Andrehen von Innendurchmessern, in

Fig. 24 das Werkzeug im Einsatz beim Herstellen verschiedener positiver Kugelformen und in

Fig. 25 das Schema einer Maschine mit dem Werkzeug im Einsatz beim Herstellen einer positiven Kugelform.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Werkzeug 100 besitzt einen Grundkörper 1 mit angedrehtem Steilkegelschaft zur Übertragung der Kraft und der Drehbewegung der Maschinenspindel auf das Werkzeug 100.

Genau im Zentrum des Grundkörpers 1 (Werkzeugmittelachse 42) befindet sich eine im oberen Teil größere Paßbohrung, die in ein Gewinde 16 und eine Kühlmittelbohrung 21 übergeht.

Der obere Teil wird als Aufnahme für eine einschraubbare Zentrier- bzw. Kühlmittelverteilerbüchse 15 mit entsprechenden Spritzdüsen 22 verwendet. Wird eine Kühlmittelverteiler­ büchse 15 eingeschraubt, so hat diese auch die Funktion einer Zentrierbüchse. An ihrer Unterseite befindet sich das als Au­ ßengewindezapfen ausgebildete Gewinde 16 und darüberliegend eine radiale Nut zur Aufnahme eines Dichtringes 14. Dieser soll das Austreten des Kühlmittels durch den Fügespalt zwischen der Büchse 15 und der Bohrung 21 verhindern. An der Oberseite der Büchse 15 befinden sich dem jeweiligen Bearbeitungsfall ent­ sprechene, in Winkellage, Durchmesser und Anzahl verschiedene Düsenbohrungen 22. Die Büchse 15 kann auch als federnder Zen­ trierzapfen bei Verwendung des Werkzeugs 100 als Ausstechwerk­ zeug verwendet werden.

An der Oberseite des Grundkörpers 1 befindet sich ein durch An­ fräsen hergestellter, schwalbenschwanzförmiger Vorsprung 23, welcher zur Aufnahme der Schlittenbasis 2 dient. Die Schlitten­ basis 2 hat an ihrer unteren, dem Grundkörper 1 zugewandten Seite eine durch Ausfräsen hergestellte, über die ganze Länge verlaufende schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 24, an welcher sie formschlüssig mit dem Vorsprung 23 des Grundkörpers 1 ver­ bunden ist. In winkelgleicher Fortführung der beiden äußeren Schrägen der Ausnehmung 24 ist ein durchgehender, in der Längsachse der Schlittenbasis 2 verlaufender Schlitz 27 einge­ bracht. Diese Schlitze 27 werden von den beiden Seitenflächen aus schräg nach oben von außen nach innen von Schraubenbohrungen 40 durchdrungen, wobei sich ein Einschraubgewinde an der Innen­ seite vom Schlitz 27 ausgehend befindet und auf der Außenseite ein Durchgangsloch mit einer kreiszylindrischen Senkung 41 befindet. Die Senkungen 41 sind auf beiden Seiten der Schlittenbasis 2 in bestimmter Anzahl und in bestimmten Abständen auf die ganze Länge verteilt eingebracht. Es werden in diese als Inbusschrauben ausgebildete Klemmschrauben 29 eingeschraubt, die eine derartige Länge besitzen, daß ihr Kopf kraftschlüssig am Grund 101 der jeweiligen Senkung 41 anliegt. Wenn man die Schlittenbasis 2 an ihrer im Bereich der Mittelachse 42 des Werkzeugs 100 liegenden Position genau fixieren will, muß man zuerst die Zentrierbüchse 15 mit ihrem Gewinde 16 am unteren Ende durch die Schlittenbasis 2 hinein in den darunterliegenden Grundkörper 1 einschrauben. Durch kraftbetätigtes Anlegen der Köpfe der Schrauben 29 an dem Grund 101 der Senkungen 41 werden die beiden durch die Schlitze 27 geschwächten Außenseiten der Schlittenbasis 2 elastisch verbogen und machen so ein kraftschlüssiges Festklemmen der Schlittenbasis 2 auf dem Grundkörper 1 möglich.

An beiden Stirnseiten der Schlittenbasis 2 befindet sich eine Einfräsung und ein von dieser ausgehendes und auf die Mittel­ achse 42 des Werkzeugs 100 zugehendes Befestigungsgewinde 38. In diese Einfräsungen bzw. Befestigungsgewinde 38 werden mit­ tels als Inbusschrauben ausgebildeten Klemmschrauben 9 je ein Verstellspindellagereinsatz 8 eingeschraubt.

Die Schlittenbasis 2 besitzt an ihrer Oberseite einen durch An­ fräsen hergestellten schwalbenschwanzförmige Vorsprung 24a, auf den zwei Schlitten 3 aufgeschoben sind. Die Schlitten 3 haben auf ihrer Unterseite die gleiche schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 25 mit Schlitzen 26 und seitlichen Klemmschrauben 29 wie die Schlittenbasis 2 an ihrer unteren Seite. Der jeweilige Schlitten 3 ist ein an seiner äußeren Seite rundgedrehter und an den drei anderen Seiten schräg abgeflachter Körper, der schmaler als die Schlittenbasis 2 ausgebildet ist. Er verläuft demgemäß in radialer Richtung auf Abstand zur Werkzeugmittelachse 42.

An der Unterseite jedes Schlittens 3 ist ein auf der radialen Mittelachse liegend und von außen zur Werkzeugmittelachse 42 verlaufendes Feingewinde 44 eingebracht, welches von der Innen­ seite her freigedreht ist, so daß es nur eine kurze Traglänge besitzt. In dieses Gewinde wird eine als Verstellspindel 7 dienende Gewindespindel eingeschraubt und mit der in dem zuvor genannten Spindelagereinsatz 8 einschraubbaren Schraube 9 fest­ geschraubt. Die Spindel 7 besitzt an der Stirnseite ihres Kopfes einen eingefrästen Rundnonius 33 sowie einen Innensechskant 32, ist in einer eingepaßten Gleitlagerbüchse 12 gelagert und mit einem auf der Innenseite des Spindellagereinsatzes 8 vorgese­ henen Seegerring 13 gegen axiales Verschieben gesichert.

Bei gelösten Klemmschrauben 29 lassen sich die beiden voneinan­ der unabhängigen Schlitten 3 unabhängig voneinander in radialer Richtung r an der Schwalbenschwanzführung 25, 24 gleitend ver­ schieben und der Noniuseinteilung 33 bzw. der Steigung des Ge­ windes der Verstellspindel 7 entsprechend fein justieren.

Auf der horizontalen Mittelachse liegend ist in die Schlitten 3 eine senkrechte, unten in eine Ausnehmung des Lagereinsatzes 8 der Spindel 7 eintauchende, vorzugsweise quadratisch ausgebil­ dete Bohrung 102 eingebracht, die zur Aufnahme der Arbeitsmit­ tel- bzw. Werkzeugträger 4 dient. Diese Bohrung 102 wird im oberen Drittel von einer von außen zur Werkzeugmittelachse 42 zulaufenden Paßbohrung durchdrungen, in welche eine Gleitlager­ büchse 10 eingepreßt ist und die zur Aufnahme einer Verstell­ achse 6 bestimmt ist. Diese Verstellachse 6 hat ebenso wie die Verstellspindel 7 auf der Stirnseite ihres Kopfes einen Rund­ nonius 30 sowie einen Innensechskant 31. Weiterhin liegt sie mit ihrer Mittelachse 103 um ein entsprechendes Maß zur Mittelachse 103 des in der senkrechten Bohrung 102 auf- und ab­ zubewegenden Werkzeugträgers 4 versetzt. Sie taucht mit einer im Bereich des Werkzeugträgers 4 liegenden, an ihrem Umfang eingebrachten Verzahnung 19 in eine ebensolche Verzahnung 20, jedoch der Verstellachse 6 zugewandten Seite des Werkzeugträgers 4 ein. Gesichert ist sie gegen ein Verschieben in radiale Richtung r durch einen Seegerring 11.

Um den Werkzeugträger 4 in einer bestimmten Position vibrations­ frei feststellen zu können, sind in den Schlitten 3 rechtwinklig zur Mittelachse 104 der Werkzeugträger 4 von außen zu diesem zu­ laufend mehrere höhenversetzte Befestigungsgewinde eingebracht. In diese sind Gewindestifte 28 mit Innensechskant eingeschraubt, welche zum Festklemmen der Werkzeugträger 4 dienen. Die Werk­ zeugträger 4 besitzen an ihrer den Gewindestiften 28 zuge­ wandten Seite eine Spannfläche 34, um die Klemmwirkung der Ge­ windestifte 28 zu erhöhen und eine Gratbildung im Paßbereich zu verhindern.

Die Werkzeugträger 4 sind an ihrem in den Schlitten 3 eintau­ chenden Teil vorzugsweise quadratisch ausgebildete Körper. Auf ihrer der Verstellachse 6 zugewandten Seite ist die zuvor ge­ nannte, sich über die notwendige Eintauchlänge der Verstell­ achse 6 erstreckende Verzahnung 20 vorgesehen. Diese kann entweder an den vollen Werkzeugträger 4 angefräst oder durch einen Zahnstangeneinsatz gebildet werden, welcher entweder an den Träger 4 angeschraubt oder angeschweißt wird.

Die Art, Form und/oder Lage des Kopfes des Werkzeugträgers 4 wird durch den jeweiligen Anwendungsfall bestimmt. Vorzugsweise sind an der Spitze des Kopfes der der Werkzeugmittelachse 42 zugewandten Seite des Werkzeugträgers 4 eine Ausnehmung 35 sowie ein Befestigungsgewinde 36 eingebracht. In diese Aus­ nehmung 35 ist ein Schneideinsatz 5 (Wendeschneidplatte) mit seiner Klemmschraube 37 eingeschraubt.

Denkbar ist auch, den Werkzeugträger 4 in zwei Teile aufzutei­ len (nicht dargestellt), und zwar in einen unteren, mit der Ver­ zahnung versehenen Teil und einen oberen, mit dem Schneideinsatz versehenen Teil. Dazwischen müßte dann jedoch eine zusätzliche Verbindung geschaffen werden.

In jedem Fall ist das Werkzeug 100 im wesentlichen als hohler Rotationskörper ausgebildet.

Montagefolge und Einstellung des Werkzeugs

In die Schwalbenschwanzführung 23 des Grundkörpers 1 mit seiner maschinenabhängigen Aufnahme (Steilkegel, Kurzkegel, Morse­ konus, Zylinderschaft usw.) wird die Schlittenbasis 2 bei ge­ lösten Klemmschrauben 29 bis zur Mitte eingeschoben. Dann wird die Zentrierbüchse 15 durch die Paßbohrung der Schlitten­ basis 2 hindurch in das Einschraubgewinde im Zentrum des Grund­ körpers 1 eingeschraubt und mittels angefräster Schlüsselweiten bzw. Sechskant fest angezogen. Wenn eine Zentrierbüchse als Kühlmittelbüchse 15 verwendet wird, dann muß auf diese ein Dichtring aufgezogen werden. Nun können die Klemmschrauben 29 der Schlittenbasis 2 angezogen werden.

Als nächstes werden die beiden Schlitten 3 bei gelösten Klemm­ schrauben 29 in die Schwalbenschwanzführung 24a der Schlitten­ basis 2 eingesetzt, dann die beiden Spindellagereinsätze 8 mit ihren montierten Gewindespindeln 7 in die vorgesehenen Anfrä­ sung mittels der Inbusschrauben 9 eingeschraubt. Dann schraubt man die Gewindespindeln 7 durch manuelles Gleitverschieben der Schlitten 3 in diese ein. Damit lassen sich nun beide Schlit­ ten 3 unabhängig voneinander in radiale Richtung r verschieben.

Als nächstes werden die beiden Verstellachsen 6 in die dafür vorgesehenen Paßbohrungen eingesetzt und mit dem jeweiligen Seegerring 14 am Ende axial arretiert.

Nun werden die beiden Werkzeugträger 4 mit ihren montierten Schneideinsätzen 5 von oben in die Vierkantaufnahme eingeführt, bis ihre Verzahnung 20 in die der Verstellachse 6 eingreift und sie mittels eines Sechskantschlüssels auf- und abbewegt werden können.

Das Einstellen des Bearbeitungsdurchmessers kann zuerst grob über die beidseitig an der Schlittenbasis 2 angebrachten Maß­ stäbe 18 durch Drehen der Verstellspindel 7 und fein über den Rundnonius 33 auf dem Kopf der Verstellspindel 7 vorgenommen werden. Es kann entweder direkt in der Maschine mittels Meß­ uhr oder extern mit einem Voreinstellgerät genau eingestellt werden.

Durch Verschieben der Schlitten 3 in radiale Richtung r sowie axiales Verschieben der Werkzeugträger 4 und anschließendes Festklemmen durch die entsprechenden Klemmschrauben 29 bzw. die Gewindestifte 28 kann der gewünschte Durchmesser eingestellt und fixiert werden.

Sind sehr kleine Durchmesser zu bearbeiten, so kann auf die Verwendung der Schlittenbasis 2 verzichtet und es können die Schlitten 3 direkt in die Führung 23 des Grundkörpers 1 ein­ gesetzt werden. Dabei findet der dort vorgesehene Maßstab 17 Anwendung. Ebenso sind die beiden beidseitigen Ausfräsungen zur Aufnahme der Lagereinsätze 8 für die Verstellspindel 7 ge­ dacht.

Durch einen um 180 Grad verdrehten Einbau der Schlitten 3 (vgl. rechte Hälfte der Fig. 24) und je nach Baugröße (Verstellspin­ dellänge) werden damit die Spitzen der Schneiden 5 nahezu bis zur Werkzeugmittelachse 42 verstellbar, was heißt, daß auch kleinste Durchmesser herstellbar sind (theoretisch von 0 ab).

Auch sind kleine Sondergrößen der Grundkörper sowie der Einsatz von nur einem symmetrischen Schlitten möglich, um bei extrem kleinen Durchmessern hohe Drehzahlen bei geringster Unwucht fah­ ren zu können.

Sollen sehr große Durchmesser bearbeitet werden, dann könnten, wenn das Gewicht nicht zu groß wird, mehrere Schlittenbasen auf­ einandergesetzt werden, so daß jeweils die untere der darüber­ liegenden als Versteifung dient. Auch wäre es möglich, auf eine große Schlittenbasis beidseitig zwei kleinere aufzuklemmen. Bei mehreren aufeinandersitzenden Schlittenbasen wird im Zentrum eine entsprechend lange Zentrier- oder Kühlmittelbüchse ein­ gesetzt und sichert damit die Teile zueinander. Durch mehrere in den Schlittenbasen eingebrachte, in gleichen Abständen zu­ einander verlaufende Paßbohrungen können außen aufgesetzte Schlittenbasen gegen Herausfliegen gesichert werden.

Unwuchtigkeit durch Herstellungstoleranzen der Bauteile des Werkzeugs bzw. bei asymmetrischem Aufbau kann durch Fest­ klemmen von Auswuchtelementen verschiedener Stärke und Ge­ wichte auf der Schwalbenschwanzführung ausgeglichen werden.

Wird das Werkzeug für andere Bearbeitungsarten umgerüstet, dann brauchen nur die Werkzeugträger 4 gegen die entsprechenden aus­ getauscht und die Durchmesser neu eingestellt werden.

Beispiel der Arbeitsweise des Werkzeugs bei positiven Kugel­ formen (Fig. 4, 19 und 25)

Aufgabenstellung ist das Herstellen einer positiven Teilkugel mit ca. 340 Grad Kugelwinkel mit dem in den Fig. 1 bis 3 darge­ stellten Universal-Kugelfräswerkzeug auf einer Fräsmaschine in einer Aufspannung vom abgesägten Stangenmaterial bis zur fertig bearbeiteten, mit Bohrungen, Ein- bzw. Anfräsungen versehenen und polierten Teilkugel.

Angenommen wird der in Fig. 25 dargestellte ideale Maschinen­ aufbau:
Eine heutzutage im Maschinenbau gebräuchliche Horizontal- bzw. Universalfräsmaschine 120 mit einer Spindel 121 dient als Grundmaschine. Ihr als Rundtisch 122 ausgebildeter Maschinen­ tisch wird als sogenannte 4. Achse derart an der Maschine 120 angeflanscht, daß seine Aufspannfläche in horizontaler Positi­ on liegt und motorisch um seine Tischachse drehbar bzw. genau positionierbar ist.

Auf diesen horizontalen Rundtisch 122 wird nun ein zweiter NC- Rundtisch 123 vertikal als 5. Achse aufgespannt. Die beiden Tischmittelachsen müssen dabei genau übereinander liegen. Im Zentrum des Vertikaltisches 123 wird als Spannmittel 124 ein Dreibackenfutter oder ein Zangenspannblock festgespannt. Nun wird das um den Spannzapfen 53 länger abgesägte und um das Auf­ maß im Durchmesser größere Rohmaterial-Werkstück 51 im entspre­ chenden Spannmittel 124 fest eingespannt. Die Rundlaufgenauig­ keit ist unerheblich, muß jedoch das zu erreichende Fertigmaß sicherstellen.

Als erster Arbeitsgang wird ein Walzenstirn-Schruppfräser (nicht dargestellt) in die Aufnahme der Horizontalspindel 121 der Ma­ schine 120 eingespannt und mit einer entsprechenden Drehzahl in Rotation versetzt. Dann wird der Horizontaltisch 122 so ge­ schwenkt, daß das waagerecht liegende, im Vertikaltisch 123 eingespannte Werkstück 51 mit seiner Mittelachse 80 in einem 90-Grad-Winkel zur Achse der Spindel 121 liegt. Das ist die Ausgangsstellung oder 0-Position des Bearbeitungsvorgangs.

Nun kann die eigentliche Kugelform 50 vorgefräst bzw. geschruppt werden. Dies ist zwar nicht grundsätzlich erforderlich, verkürzt jedoch die Bearbeitungszeit wesentlich und vermindert das an­ fängliche "Schlagen" des Werkzeugs 100, wenn es die zylindri­ schen und nicht kugelförmigen Seiten abfräsen soll. Dieses Vor­ fräsen könnte auch durch Vordrehen ersetzt werden.

Dazu wird das Werkstück 51 mit dem Horizontal-Rundtisch 122 um einen vorbestimmten Winkel auf den nicht dargestellten Fräser zu- bzw. von diesem weggeschwenkt. Dann wird es mit einer vor­ bestimmten Drehzahl angetrieben, der Fräser an das Werkstück 51 herangeführt und eine die Kugelform 50 nahezu tangierende Fase an einer Seite angefräst. Anschließend wird dasselbe nach ent­ sprechendem Umschwenken des Werkstücks 51 auf der anderen Werkstückseite gemacht.

Man könnte durch entsprechend viele angefräste Fasen der spä­ teren Kugelform 50 ziemlich nahekommen, wenn man die Schneiden 5 des Werkzeugs 100 für entsprechend viele Werkstücke 51 scho­ nen wollte.

Nach Beendigung dieser Arbeitsschritte muß an der dem Spannfut­ ter 124 zugewandten Seite die Kugel 50 im richtigen Abstand zum Kugelmittelpunkt M ein entsprechend tiefer und breiter umlaufen­ der Kanal bzw. Freistich 52 eingefräst werden. Danach sitzt die vorgefräste Kugel 50 frei auf dem angefrästen Spannzapfen 53.

Je nach Durchmesser und Stabilität des gewünschten Spannzapfens 53 können die beiden letzten Arbeitsgänge auch miteinander ver­ tauscht werden, d.h. zuerst Kugelform 50 vorfräsen und dann Freistich 52 einstechen.

Damit sind die Vorarbeiten zum eigentlichen Kugelfräsen abge­ schlossen. Nun wird das je nach geforderter Genauigkeit über die zwei am Werkzeug 100 angebrachten Maßstäbe 17 und 18 (vgl. Fig. 1) grob oder mit einem externen Voreinstellgerät genau eingestellte Werkzeug 100 mit seinem dem Maschinentyp entsprechenden Aufnahmeschaft in die Werkzeugaufnahme der Maschinenspindel 121 eingespannt und mit einer vorbestimmten Drehzahl um seine Rotationsachse 39 rotierend angetrieben.

Anschließend wird das Werkstück 51 mit einem berechneten, dem gewünschten Durchmesser d des Spannzapfens bzw. dem Gesamt- Kugelwinkel entsprechend vorbestimmten Winkel W, der zwischen einer auf der Spannzapfenachse a liegenden und den Mittelpunkt M der Kugel 50 schneidenden Linie und einer die Spitzen der Werkzeugschneiden 5 schneidenden und den Spannzapfen 53 an des­ sen Berührungspunkt mit der Kugel 50 schneidenden Linie einge­ schlossen ist, mit seiner freien Seite auf das Werkzeug 100 zugeschwenkt und mit einer bestimmten, langsamen, auf den Fräservorschub abgestimmten Drehzahl um die Spannzapfenachse a rotierend angetrieben.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 19, wo der Kugeldurchmesser ca. 90 mm und der Spannzapfendurchmesser d ca. 30 mm betragen soll, beträgt der Winkel W (Schwenkwinkel des Horizontal- Rundtisches 122 in Fig. 25) ca. 11 Grad. Dieser wird durch folgendes Dreieck gebildet: Länge der Umkreislinie UL, Spann­ zapfenradius d/2 und Länge der Spannzapfenachse a vom oberen Berührungspunkt der Umkreislinie UL am Kugeldurchmesser und der oberen Begrenzungslinie des Spannzapfendurchmessers d.

Da es sich um ein rotationssymmetrisches Werkstück handelt, muß der Schwenkwinkel W verdoppelt und von einer Vollkugel abgezogen werden, um den Kugelwinkel zu erhalten. Der Kugel­ winkel berechnet sich somit aus 360 Grad minus 2 × W.

Nun wird das Werkzeug 100 je nach der gewünschten Schnittge­ schwindigkeit schnell (bsplsw. mit ca. 500 U/Min) rotierend auf das langsam (bsplsw. mit ca 3-4 U/Min) rotierende Werk­ stück 51 zubewegt und der Spantiefe entsprechend tief in dieses eingetaucht. In dieser Stellung wird das Werkzeug 100 so lange verharren lassen, bis ein 360-Grad Umlauf erfolgt ist. Dann wird es um eine Spantiefe zum Kugelmittelpunkt M hin zugefahren. Die­ se Vorgänge werden entsprechend oft wiederholt, wobei durch Ver­ ändern der Schnittgeschwindigkeit die Oberflächen-Rauhtiefe durch sogenanntes Schlichten verbessert wird. Ist die durch das Schlichtfräsen gewünschte Rauhtiefe erreicht, so wird die Zu­ stellung des Werkzeugs 100 nach Erreichen der UL-Linie bzw. des Fertigmasses gestoppt und nach Beendigung der entsprechenden Werkstückrotation die Maschinenspindel 121 in ihre Ausgangs­ position zurückgefahren. Wenn die Kugel 50 anschließend poliert werden soll oder das Werkstück 51 erst nach anderen Bearbeit­ ungsoperationen wie Bohren, Fräsen usw. im Durchmesser fertig­ gestellt werden, so muß die Zustellung dem Polieraufmaß ent­ sprechend vorher beendet werden.

Zusammenfassende Erläuterung des Verfahrens

Die Schneiden 5 des rotierenden Werkzeugs 100 beschreiben einen sich ständig vorwärtsbewegenden Kreisbogen auf der Mantelfläche A der vorzugsweise ebenfalls rotierenden Kugel 50, wobei das im wesentlichen als hohler Rotationskörper ausgebildete Werkzeug 100 die Kugel 50 mehr oder weniger stark umschließt (vgl. Fig. 25).

Diese beiden rotierenden Bewegungen zueinander sind das grund­ sätzliche Prinzip zur Erzeugung einer Kugelform, bei dem, wenn die Achsen der Maschinenspindel 121 und des Vertikal-Rundtisches 123 präzise auf gleicher Höhe liegen, immer eine geometrisch exakte Kugelform entsteht.

Dasselbe Prinzip kommt auch beim später beschriebenen Polier­ vorgang zur Anwendung.

Bei gleichbleibendem Schneidenumkreisdurchmesser verkleinert sich der entstehenden Kugeldurchmesser ständig, je mehr man sich dem Kugelmittelpunkt M nähert, d. h. man kann ohne Ver­ änderung des Werkzeugs, abhängig vom Schneidenumkreisdurch­ messer eine oben und/oder unten abgeflachte Teilkugelform beliebigen Durchmessers herstellen.

Poliervorgang positiver Kugeln (Fig. 20)

Soll die Kugel 50 nach dem Fräsen noch poliert werden, dann werden die Schneidenträger 4 des Werkzeugs 100 mit ihren ent­ sprechenden Schneiden 5 gegen Träger 54, die mit schwenkbaren Polierköpfen 55 und sich der gefrästen Kugel 50 anpassenden Poliereinsätzen 56 versehen sind, ausgetauscht. Das gleiche Rotationsprinzip wie beim Fräsen kommt auch hier zur Anwendung.

Bei den Poliereinsätzen 56 handelt es sich um runde, mit einem den Erfordernissen angepassten elastischen oder harten Material. Der Durchmesser der Polierköpfe 55 ist abhängig vom Kugeldurch­ messer, jedoch kann selbst mit dem kleinsten Einsatz eine Po­ lierwirkung erzielt werden, nur nicht so effektiv.

Durch die axiale und radiale Verstellmöglichkeit der Träger 54 mittels der Schlitten 3 sowie der Schwenkmöglichkeit der Po­ lierköpfe 55 kann das nicht rotierende Werkzeug 100 vorsichtig an die Kugel 50 herangefahren werden (am Gelenk 57 mittels einer Schraube nur leicht geklemmt), bis die Poliereinsätze 55 mit ihrer Mittelachse 105 genau zum Kugelmittelpunkt M zeigen und optimal an der Mantelfläche A der Kugel 50 anliegen. Nachdem die Klemmschrauben der Einsätze 55 festgezogen wurden, gibt es zwei Möglichkeiten, einen entsprechend festen, für den Po­ liervorgang nötigen Druck auf die Kugel 50 auszuüben.

• 1. Bei harten Polierstoffen werden härter oder weicher gefe­ derte Polierköpfe 55 (z.B. mit innenliegenden Druckfedern) verwendet, welche bei der in der vordersten Stellung verhar­ renden Maschinenspindel einen gleichbleibenden Druck ausüben.
• 2. Bei weichen Polierstoffen wie Filz, Leder oder Perlongewebe finden starre, aber ebenso schwenkbare Polierköpfe Anwendung, wobei die Elastizität des Polierstoffes ausgenutzt wird.

Die Polierköpfe 55 sind deshalb rund geformt, weil sie sich ebenfalls mit einer Kreislinie der Kugelform anpassen. Da sie sich beim Poliervorgang wegen ihrer symmetrischen Auflage auf der Kugel 50 nicht drehen, sondern in einer Richtung verharrend über die Kugel 50 gleiten, können sie nach einer bestimmten An­ zahl von Poliervorgängen über ihre zentrische Verbindung von Einsatz zu Polierkopf 55 verdreht werden. Der vorderste Umkreis­ durchmesser der Poliereinsätze 56 muß bis an die Umkreislinien UL des Werkzeugs herangefahren werden.

Je nach Werkstoff und gewünschter Rauhtiefe können verschiedene Polieröle und Pasten auf die Poliereinsätze bzw. Kugeloberfläche A aufgebracht werden, um die Polierwirkung zu erzielen.

In den Fig. 5 bis 11 sind weitere, auf die zuvor beschriebene Weise herstellbare bzw. bearbeitbare Werkstücke 58 bis 64 dar­ gestellt. Das in Fig. 5 dargestellte Werkstück 58 besitzt eine Teilkugel 65 mit ca. 270 Grad Kugelwinkel, das in Fig. 6 dar­ gestellte Werkstück 59 eine Teilkugel 66 mit 180 Grad Kugel­ winkel, also eine Halbkugel und das in Fig. 7 dargestellte Werkstück 60 eine Teilkugel 67 mit ca. 100 Grad Kugelwinkel, also einen Kugelabschnitt. Bei den in Fig. 6 und 7 dargestell­ ten Werkstücken 59 und 60 könnte der Spannzapfen 68 bzw. 69 zum Verbleib an der Teilkugel 66 bzw. 67 bestimmt sein. Auf diese Weise könnte das Werkstück 60 beispielsweise als Bolzen dienen. Von dem in Fig. 8 dargestellten Werkstück 61 kann ei­ ne durch zwei Kreisflächen 72 beidseitig abgeflachte Teilkugel mit ca. 270 Grad Kugelwinkel vom Spannzapfen 71 abgenommen wer­ den. Das Werkstück 62 nach Fig. 9 besitzt eine oben und unten abgeflachte, im Durchmesser große Teilkugel 73 mit ca. 120 Grad Kugelwinkel. Das Werkstück 63 nach Fig. 10 besitzt eine Teilkugel 75 mit 180 Grad Kugelwinkel, die auf einer Formplatte mit besonders großem Durchmesser d sitzt, der größer als derjenige der Teilkugel 75 ist. Das Werkstück 64 nach Fig. 11 besitzt einen Kugelabschnitt 77 mit ca. 100 Grad Kugelwinkel, der auf einer ebensolchen Formplatte sitzt. Die im Durchmesser d besonders große Formplatte 76 läßt in beiden Fällen eine besonders sichere Fertigung der Kugel 75 bzw. 77 zu. Dabei sind die in den Fig. 10 und 11 dargestellten Werkstücke 63 und 64 die komplett gewünschten Werkstückformen.

Die bei der Herstellung der Werkstücke 58 bis 64 von den Werk­ zeugschneiden 5 jeweils beschriebene Umkreislinie UL ist in den Fig. ebenso eingezeichnet wie die Kugeldurchmesserlinie D, die Spannzapfenachslinie a und die Werkzeugrotationsachse 39.

Beispiel der Arbeitsweise des Werkzeugs bei negativen Kugel­ formen (Fig. 12, 21 und 22)

Aufgabenstellung ist das Herstellen einer negativen Halbkugel mit dem anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Werkzeug auf ei­ ner Fräsmaschine in einer Aufspannung aus einer allseitig bear­ beiteten Formplatte bis zur polierten Kugelform.

Angenommen wird der folgende ideale Maschinenaufbau: Der grundsätzliche Aufbau ist derselbe wie beim Beispiel "po­ sitive Kugelform". Der Unterschied besteht nur in der Art der Werkstückaufspannung bzw. im Schwenkwinkel der Tische. Da eine quadratische Formplatte als Werkstück 79 angenommen wird, muß diese direkt auf die Aufspannplatte des Vertikal-Rundtisches aufgespannt werden und zwar mit ihrer Kugelmittelachse 80 exakt in der Tischmitte. Zum Fräsen negativer Halbkugeln ist eine genaue 45-Grad-Winkellage W des Werkstücks 79 und damit des Rundtisches zur Maschinenspindelachse erforderlich.

Da bei einer negativen Halbkugel ein großes Zerspanungsvolumen anfällt, wird diese sinnvollerweise vorgefräst.

Dazu wird bei geklemmtem Rundtisch in Vorschubrichtung zur Um­ kreislinie UL ein Loch vorgebohrt. Dann taucht man mit einem rotierenden Schruppfräser (nicht dargestellt) ein bestimmtes Maß tief in das Werkstück 79 ein, versetzt dieses dem Fräser­ vorschub entsprechend in Rotation und setzt diese Vorgänge nach jeweileiger 360-Grad-Drehung entsprechend oft fort. Um der Halbkugelform nahezukommen, muß die Fräserachse auch nach oben und unten verschoben werden.

Nun wird das Werkzeug 100 zur eigentlichen Kugelherstellung eingespannt. Vorher wurden dessen beide Schneiden 5 extern auf den exakten Umkreisdurchmesser der "UL" und nach außen, d. h. von der Werkzeugmittelachse 42 weg weisend, eingestellt. Der Umkreisdurchmesser entspricht dem Eckenmaß eines Quadrats, dessen Seitenlänge dem Radius R der zu fertigenden Halbkugel 78 entspricht.

Danach wird das um die Achse 39 rotierende Werkzeug 100 auf das um die Achse 80 rotierende Werkstück 79 zubewegt, nach­ dem die Mittenhöhe vorher genau auf den Kugelmittelpunkt M eingerichtet wurde. Das Werkzeug 100 wird zunächst eine Span­ tiefe in das Werkstück 79 eingetaucht und mit diesem eine 360-Grad-Drehung ausgeführt. Dies wird so lange wiederholt, bis das gewünschte Kugelmaß erreicht ist. Dann wird das Werk­ zeug 100 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgefahren.

Anschließend werden die Schneidenträger 4 gegen solche mit Poliereinsätzen 56 (Fig. 22) ausgetauscht.

Bei negativen Kugelformen müssen die Poliereinsätze 56 ballig sein, um sich optimal der Kugelmantelfläche A anpassen zu kön­ nen. Die Einstellung und der Poliervorgang sind dann dieselben wie bei der positven Kugelform, nur daß der äußere Umkreis der Poliereinsätze 56 auf der Umkreislinie UL liegt.

Wenn ein negativer Kugelabschnitt 82 gefertigt werden soll, so müssen Einstellwinkel W und Umkreisdurchmesser UL entspre­ chend berechnet und eingestellt werden. Ein solches Werkstück ist in Fig. 13 dargestellt. Auch hier ist die Rotationsachse des Werkstücks 83 mit 80 bzw. 81, die des Werkzeugs mit 39, dessen Schneiden mit 5 und der Einstellwinkel mit W bezeich­ net.

Zusatzverfahren

Außer den zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren von posi­ tiven und negativen Kugelformen einschließlich Poliervorgängen läßt sich das anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebene Werkzeug durch Austausch und Einstellung entsprechender Schneidenträger mit ihren Schneideinsätzen für weitere, nachfolgend aufgeführ­ te Zerspanungsverfahren einsetzen.

Nutenstechen - Fig. 14, Werkstück 84

Da die beiden Werkzeugschlitten mit ihren Schneidenträgern 4 und den Schneiden 5, die auf Abstand zur Werkzeugmittelachse 42 verlaufen, unabhängig voneinander radial und axial einge­ stellt werden können, ist es möglich, eine Plannut 85 auf der einen Seite des Werkstücks 84 einzustechen und auf der anderen Seite eine eingestochene Plannut 86 anzufasen oder zwei in Durchmesser und Tiefe unterschiedliche Nuten mit Sonder­ einstechstählen einzustechen.

Ausstechen - Fig. 15, Werkstück 87

Sollen Scheiben oder Ringe ausgestochen werden, so ist dies durch Einsatz entsprechender Schneideinsätze 88 möglich. Um das Werkstück 87 zu zentrieren, wird in dessen Zentrum ein kleines Loch gebohrt und die Zentrierbüchse des Werkzeugs gegen einen Zentrierdorn 90 ausgewechselt, welcher möglicherweise mitdre­ hend und federnd ausgebildet ist. Nach dem Ausstechen besitzt das Werkstück 87 die Durchbrüche 91.

Ausdrehen von Innendurchmessern - Fig. 23, Werkstück 92

Sollen aus einem Werkstück 92 Innendurchmesser 93, 94 ausgedreht werden, so kann das Werkzeug 100 wie zum Fräsen negativer Halbkugeln mit nach außen zeigenden Schneideinsätzen 5 zum Ausdrehen von einem oder zweien, auch in der Länge verschiedenen Innendurchmessern 93, 94 verwendet werden, oder die Vorschubwerte erhöht, beispielsweise verdoppelt werden.

Andrehen von Außendurchmessern Fig. 17, Werkstück 95

Durch Verwendung des Werkzeugs 100 (Fig. 1 bis 3) mit Schneideinsätzen 43, die zur Werkzeugmittelachse 42 bzw. in radialer Richtung r nach innen weisen, lassen sich bis zu zwei in Durchmesser und Länge unterschiedliche Stufen 96, 97 am Werkstück 95 andrehen.

T-Nuteneinstechen - Fig. 16, Werkstück 98

Werden entsprechende Hakenstähle 110, 111 mit Schneideinsätzen 112, 113, die von der Werkzeugmittelachse 42 weg bzw. in radialer Richtung r nach außen weisen, eingesetzt, so können T-Nuten 114 gefräst werden, wobei einer der Schneideinsätze (113) eine Planfläche 115 anfräsen kann.

Planfräsen - Fig. 16, rechte Hälfte, Werkstück 98

Mit zwei nach außen zeigenden Schneideinsätzen 113 läßt sich das Werkzeug als zweischneidiger Planfräskopf einsetzen.

Polieren - Fig. 18, Werkstück 116

Sollen gefräste Planflächen 117 poliert werden, so ist dies mit Poliereinsätzen 56 möglich, wie sie auch für positive Kugeln verwendet werden.

Fräsen positiver oder negativer Kugelformen mit im Durchmesser fest eingestelltem Drehschneidenwerkzeug

Sollen für eine rationelle Massenfertigung Kugelfräswerkzeuge eingesetzt werden, so kann der höheren Schnittgeschwindigkeit wegen ein Vielschneidenwerkzeug (nicht dargestellt) zum Einsatz kommen. Das ist ein topfartiges, in Durchmesser und Länge fest eingestelltes, mit austauschbaren und justierbaren Schneideinsätzen versehenes Werkzeug. Für Innen- bzw. Außen­ kugelformen ist hauptsächlich die Lage der Schneiden unter­ schiedlich.

Zusammenfassende Erläuterung der Eigenschaften des vorzugs­ weise zur Herstellung von positiven und negativen Kugelformen auf Fräsmaschinen verwendbaren Werkzeugs Vorteile

• - Komplettbearbeitung von Kugelformen mit Fräsmaschinen vom Rohmaterial über Kugelfräsen, Bohren, Fräsen, Schleifen usw. bis zum fertig polierten Teil in einer Aufspannung möglich.
• - Beste geometrische Ergebnisse.
• - Werkstücke können stabil und langsam drehend auf den Maschinenrundtisch aufgespannt werden, was besonders wichtig bei sehr großen, schweren und/oder unwuchtigen Teilen ist.
• - Einfacher, stabiler, nahezu wartungsfreier Aufbau des Werk­ zeugs.
• - Bei werkstückabhängier Werkzeugunwucht Einsatz von Aus­ wuchtelementen möglich (z. B. beim Nutenstechen mit zwei Durchmessern).
• - Durch einfachen Austausch von Bauteilen sind kleinste bis sehr große Bearbeitungsgrößen möglich.
• - Mit wenigen Handgriffen Umrüstung für andere Bearbeitungsar­ ten möglich, die die Vielseitigkeit des Werkzeugs anschaulich machen.
• - Keine Spezialmaschinen nötig.

Einsatzmöglichkeiten des Werkzeugs bei:

• - Außenkugelformen und Kugelabschnitte bis ca. 340 Grad (vgl. Fig. 1, 4 bis 11, 20, 24 und 25).
• - Innenkugelformen von Halbkugeln und Kugelabschnitten (vgl. Fig. 12, 13, 21 und 22).
• - Ein- bzw. zweistufiges Ausdrehen von Innendurchmessern (vgl. Fig. 23).
• - Ein- bzw. zweistufiges Andrehen von Außendurchmessern (vgl. Fig. 17).
• - Einstechen von Plannuten (vgl. Fig. 14).
• - Ausstechen von Scheiben bzw. Ringen (vgl. Fig. 15).
• - T-Nutenfräsen (vgl. Fig. 16).
• - Planfräsen (vgl. Fig. 16, rechte Hälfte).
• - Planpolieren (vgl. Fig. 18) .

Einsatzmöglichkeit des Werkzeugs

• - auf Universal- und CNC-Fräsmaschinen,
• - auf CNC-Drehmaschinen mit angetriebenen Werkzeugen,
• - auf CNC-Drehmaschinen als Anbaueinheit mit eigenem Antrieb,
• - auf manuellen Drehmaschinen für Kugeldrehen, ähnlich her­ kömmlichen Kugeldrehapparaten mit Hand- oder Motorantrieb,
• - auf Drehmaschinen mit Einbau in Reitstockpinole für Aus- und Andrehen, Nutenstechen, Ausstechen von Scheiben bzw. Ringen,
• - in Ständerbohrmaschinen für Nutenstechen bzw. Ausstechen von Scheiben bzw. Ringen,
• - als autonome, motorisch angetriebene Bearbeitungs- und Vor­ schubeinheit auf Sondermaschinen.

Claims (17)

1. Fräswerkzeug (100), insbesondere zum Herstellen und/oder Bearbeiten bzw. Weiterbearbeiten von Außen- und Innenkugel­ formen bzw. runden Körpern (50, 65, 66, 67, 70, 73, 75, 77, 78, 82, 85, 86, 91, 93, 94, 96, 97, 114, 115, 117) unter rotierendem Antrieb des Werkzeugs (100) und/oder des Werkstücks (51, 58, 59,60, 61, 62, 63, 64, 79, 83, 84, 87, 92, 95, 98, 116), dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (100) im wesentlichen als hohler Rotationskörper ausgebildet ist und in radialer Richtung (r) auf Abstand zur Werkzeugmittelachse (42) wenigstens einen Schlitten (3) aufweist, der an seiner Oberseite zur Aufnahme von Arbeitsmaterial (5, 43, 56, 88, 112, 113) ausgebildet ist und der in einer an seiner Unterseite verlaufenden, durchgehenden, schwalbenschwanzförmigen Ausnehmung (25) in radialer Richtung (r) mittels einer Verstellspindel (7) oder dergleichen durch Gleitverschieben verstellbar geführt und mit Hilfe von wenig­ stens einer seitlich zugänglichen Klemmschraube (29) oder der­ gleichen an einer Schlittenbasis (2) festklemmbar ist, wobei der Schlitten (3) im Bereich der Ausnehmung (25) formschlüssig, aber in radialer Richtung (r) verschiebbar mit einem an der Ober­ seite der Schlittenbasis (2) vorgesehenen Vorsprung (24a) ver­ bunden ist, beidseitig mit axial durchgehenden Schlitzen (26) versehen ist und mittels Klemmschrauben (29) oder dergleichen, welche den jeweiligen Schlitz (26) schräg nach oben durchdrin­ gend in den Schlitten (3) einschraubbar sind, an der Schlitten­ basis (2) dadurch festklemmbar ist, daß der Schwalbenschwanz­ bereich (25) des Schlittens (3) durch kraftschlüssiges Anlegen der Köpfe der Schrauben (29) elastisch verbogen wird.

2. Werkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenbasis (2) an ihrer Unterseite mit einer an ihrer in radialer Richtung (r) verlaufenden, durchgehenden, schwalben­ schwanzförmigen Ausnehmung (24) versehen ist, an der sie form­ schlüssig, aber in radialer Richtung (r) verschiebbar mit einem an einem Grundkörper (1) vorgesehenen Vorsprung (23) verbunden ist, beidseitig mit axial durchgehenden Schlitzen (27) ver­ sehen ist und mittels Klemmschrauben (29) oder dergleichen, welche den jeweiligen Schlitz (27) schräg nach oben durchdrin­ gend in die Schlittenbasis (2) einschraubbar sind, am Grundkör­ per (1) dadurch festklemmbar ist, daß der Schwalbenschwanzbereich (24) der Schlittenbasis (2) durch kraftschlüssiges Anlegen der Köpfe der Schrauben (29) elastisch verbogen wird.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (25, 24) an dem Schlitten (3) und an der Schlitten­ basis (2) sowie die Vorsprünge (24a, 23) an der Schlittenbasis (2) und am Grundkörper (1) die gleichen Maße besitzen.

4. Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmaterial (5, 43, 56, 88, 112, 113) axial verstellbar an dem Schlitten (3) gelagert ist.

5. Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmaterial (5, 56) schwenkbar an dem Schlitten (3) gelagert ist.

6. Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmaterial Schneidmaterial (5, 43, 88, 112, 113) zur Anwendung kommt.

7. Werkzeug (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Arbeitsmaterial Schrupp-, Schlicht-, Schleif- oder Poliermaterial (56) zur Anwendung kommt.

8. Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Kühlmittel­ führung (15, 21, 22) aufweist.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Schmiermittelführung aufweist.

10. Verfahren zum Herstellen und/oder Bearbeiten bzw. Nachbe­ arbeiten von Außen und Innenkugelformen, bzw. runden Körpern (50, 65, 66, 67, 70, 73, 75, 77, 78, 82, 85, 86, 91, 93, 94, 96, 97, 114, 115, 117) dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird und daß bei rotierendem Antrieb des Werkzeugs (100) und/oder des Werkstücks (51, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 79, 83, 84, 87, 92, 95, 98, 116) das Arbeitsmaterial (5, 43, 56, 88, 112, 113) einen sich ständig vorwärtsbewegenden Kreisbogen (UL) auf der Mantelfläche (A) des Werkstücks (51, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 79, 83, 84, 87, 92, 95, 98, 116) beschreibt, wobei das Werkzeug (100) das Werkstück (51, 58, 59, 60, 61, 63, 64, 79, 83, 84, 87, 92, 95, 98, 116) mehr oder weniger umschließt.

11. Verfahren zum Herstellen von kreisringförmigen Ausnehmungen (85, 86, 114) oder Durchbrüchen (91) oder von kreisscheibenför­ migen Vorsprüngen (93, 94, 96, 97), dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird, bei dem als Arbeitsmaterial wenigstens eine Schneide (5, 43, 88, 111, 112) eingesetzt wird, die auf Abstand zur Werkzeugmittelachse (42) verläuft.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (5, 88) beim Stechen bzw. Anfassen von Plannuten (85, 86) sowie zum Ausstechen von Ringen oder Scheiben (91) in axiale Richtung weist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (112, 113) beim Fräsen von T-Nuten (114) und/oder beim Planfräsen in radiale Richtung (r) nach außen weist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (43) beim Herstellen von kreisscheibenförmigen Vorsprüngen (96, 97) durch Andrehen in radiale Richtung (r) nach innen weist.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schneiden (5, 43, 88, 112, 113) an unabhängig voneinander radial und axial einstellbaren Werkzeug­ schlitten (3) angeordnet sind.

16. Verfahren zum Polieren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug (100) nach einem der vorhergenden Ansprüche verwendet wird, bei dem als Arbeitsmaterial wenigstens ein Poliereinsatz (56) eingesezt wird, der sich der Oberfläche (A) des Werkstücks (51, 116, 79) anpaßt.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (100) und das Werkstück (51, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 79, 83, 84, 87, 92, 95, 98, 116) zueinander zen­ triert werden.