Verlängerungshülsen für Morsekegel nach DIN 2187

Vorteile und Einsatzmöglichkeiten für Verlängerungshülsen

Verlängerungen für Bohrer, Senker, Reibahlen oder Bohrfutter werden immer dann benötigt, wenn die üblichen Standartbaulängen dieser Werkzeuge nicht ausreichen oder der Kegeldorn des Werkzeugs zu groß ist. Als Ursache dafür können vielerlei Umstände zugrunde liegen, die in der Produktion, auf Montagen oder in Werkstätten tägliche Routine sind. Hier die wichtigsten Beispiele:

1.Werkstück und Werkzeug bedingte Situationen

In vielen Fällen ist der Bearbeitungspunkt oder die Bohrungstiefe so tief in einem Gehäuse gelegen, dass die Werkzeuglänge dafür allein nicht ausreicht. Das gleiche Problem kann auch für ein Werkstück mit sehr großen Unterschieden in den Bearbeitungsebenen bestehen. Durch Verlängerungen lassen sich jedoch wiederholte Höheneinstellungen des Maschinentisches oder der Arbeitsspindel vermeiden. Eine andere Situation stellen große Maschinen dar, auf denen relativ flache Werkstücke bearbeitet werden müssen. Hier muss oft ein Abstand zwischen Werkzeug und Spindel überbrückt werden, um auch mit kurzen Werkzeugen, wie Senker oder Zentrierbohrer, das Werkstück und die Bearbeitungstiefe zu erreichen.

2. Ausgleich extrem unterschiedlicher Werkzeuglängen

Ein weiteres Problem können zu große Unterschiede in den Werkzeuglängen aufwerfen, wie zum Beispiel zwischen Langbohrern und kurzen Gewindebohrern oder Zentrierbohrern. Um nicht immer wieder die Höhenverstellung von Spindelkopf oder Tisch betätigen zu müssen, steigern entsprechende Verlängerungen das rationelle Arbeiten. Denn so können die Werkzeuge auf eine annähernd gleiche Längenabmessung gebracht werden.

3. Baustellen und Montageeinsatz

Besonders im Bereich Stahl- und Anlagenbau wo auch schwere Magnetbohrmaschinen mit Morsekegelaufnahmen zum Einsatz kommen, sind Verlängerungen oft unverzichtbar. Für Stellen, die mit der Bohrmaschine nicht zugänglich sind, wie in verwinkelten Stahlkonstruktionen, in Behältern, Gehäusen oder zu weit entfernte Verbindungsstellen, ist die Morsekegel Verlängerung die einzige Möglichkeit hier Bohrungen zu setzen. In Extremfällen können sogar mehrere Verlängerungen aneinander gereiht werden.

4. Morsekegel Vergrößerung

Nicht selten kommt es vor, dass der Morsekegel der Arbeitsspindel kleiner ist als der des benötigten Werkzeugs. Hier stehen spezielle Ausführungen zu Verfügung, deren Dorn zum Beispiel die Grüße MK 2 aufweist, die anschließende Hülse jedoch MK3. Zu bedenken ist dabei, dass die Morsekegelgrößen immer der benötigten Kraftanforderung des Werkzeugs angepasst sind. Demnach darf die Belastung des jetzt größeren Werkzeugs die Maximalbelastung des kleineren Morsekegels nicht übersteigen, sonst kann der kleinere Kegel durchdrehen.

Was ist ein Morsekegel und wie kam es zu seiner Entwicklung?

Der Morsekegel wurde benannt nach seinem Erfinder, dem amerikanische Unternehmer „Stephen Morse“. Durch steigende Industrialisierung stiegen Mitte des neunzehnten Jahrhundert auch die Anforderungen an Maschinen und Anlagen hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit und Präzision. Bis dahin war es ein umständliches Unterfangen, Bohrwerkzeuge unter Beibehaltung eines präzisen Rundlaufs zu wechseln. Die Idee einen Kegel zu verwenden war zwar nicht neu, jedoch fehlte es an Know-How für die richtige Kegelneigung sowie auch die technischen Möglichkeiten, die für die Wiederholgenauigkeit bei der Kegelherstellung benötigt wird.

Erst durch langjährige Versuche mit unterschiedlichen Kegelneigungen, Stahlqualitäten und Fertigungstechniken gelang es „Stephen Morse“ etwa um 1850, den ersten Kegeldorn mit hoher Kraftübertragung und präzisem Rundlauf auf den Markt zu bringen. Entscheidend für die Übernahme in neu zu produzierende Bohr- und Drehmaschinen war eine Weltweit anerkannte Normung. Aufgrund der hohen Effektivität und besseren Stahlqualitäten sowie verbesserter Herstellungsverfahren, mit denen eine vorgegebene Toleranz zuverlässig eingehalten werden konnte, wurden die Maß- und Toleranzangaben von Morse weltweit in den jeweiligen Normungen aufgenommen. In Deutschland und Europa unter der Bezeichnung DIN 228 Teil 1 und 2 woran sich bis heute nichts geändert hat.

Für „Morsekegel“ wird in der Technik die Kurzbezeichnung „MK“ verwendet. Die hinzugefügten Zahlen 0 bis 6 stehen für sieben Kegelgrößen, deren Abmessungen in der DIN festgelegt sind, wie zum Beispiel MK 0, MK 1 bis hin zu MK 6. Im Laufe der Zeit ergaben sich durch veränderte Anforderungen noch weitere Größen wie MK 4,5 und MK 7.

Morsekegel und deren Größenordnungen

Um einen Eindruck von den Größenordnungen zu erhalten, hier ein kurzer Überblick über die wichtigsten Abmessungen. Dabei besitzen alle Kegel ein Kegelverhältnis von 1 zu 20, wobei Abweichungen unter einem Hundertstel Millimeter innerhalb der Toleranzfelder laut DIN möglich sind.

An der dicksten Stelle von MK 0 beträgt der Durchmesser D = 9,21 Millimeter und an der kleinsten Stelle an der Spitze nur noch d = 6,11 Millimeter. Der MK 6 hingegen weist unten an der dicksten Stelle D = 63,73 Millimeter auf und an der Spitze d = 52,42 Millimeter.

Wie funktioniert ein Morsekegel?

Die Kraft wird einzig und allein durch den Anpressdruck zwischen Kegeldorn und Kegelhülse übertragen. Dabei steigert sich der Haft-Druck automatisch parallel zur Arbeitsbelastung, da der Dorn des Werkzeugs immer fester in die Kegelhülse gedrückt wird. Es ist also nicht nötig, den Dorn mit hoher Kraft in die Hülse der Arbeitsspindel zu schlagen. Durch das perfekt ausgewogene Kegelverhältnis ist keine weitere Befestigung notwendig. Dies steht im Gegensatz zu modernen Steilkegeln, die in Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren zum Einsatz kommen. Hier dient der Kegel besonders der exakten Zentrierung und kommt ohne Anzugschraube und Mitnehmernuten nicht aus. Steilkegel eignen sich jedoch sehr gut für extrem große Kraftübertragungen und für einen vollautomatischen Wechsel der Werkzeuge.

Werkzeugwechsel und Aufbau der Morsekegel Verlängerung

Der Wechselvorgang nimmt beim Morsekegel zwar extrem wenig Zeit in Anspruch, muss jedoch mit einem größeren Kraftaufwand durchgeführt werden. Dafür ist der Kegeldorn am Werkzeug oder an der Verlängerungshülse am oberen Ende, mit einem Austreiberlappen versehen, der in ein quer zum Durchmesser eingearbeitetes Langloch der Arbeitsspindel ragt. Mithilfe eines Austreiberkeils kann der Dorn mit ein paar leichten Hammerschlägen aus der Hülse befreit werden. Die Verlängerungen besitzen oberhalb ihrer Kegelhülse dafür ebenfalls ein entsprechendes Langloch.

Wenn der Hülsenteil der Verlängerung einen größeren MK Wert aufweist wie der obere Aufnahmedorn der in der Maschinenspindel steckt, würde somit hier auch ein größerer Austreiberkeil mit einem entsprechend höheren Kraftaufwand erforderlich werden. Aufgrund der größeren Gesamtlänge von Verlängerung und Werkzeug ist es daher empfehlenswert, auf einen Austreiberkeil zu verzichten und auf einen halbautomatischen Austreiber zurückzugreifen. Hier werden zwei Keile mittels Hebelkraft gegeneinander verschoben, wodurch der Druck auf den Austreiberlappen sanft zunimmt bis der Kegeldorn bzw. das Werkzeug herausfällt. So wird das Werkzeug, die Verlängerung und die Arbeitsspindel der Maschine geschont.

Material, Vergütung und Oberflächengüte

Morsekegel Verlängerungen bestehen, wie alle Morsekegeldorne, aus hochlegiertem Werkzeugstahl, der durch ein spezielles Verfahren gehärtet wird. Das Verfahren ist unter der Bezeichnung „Vergütung“ bekannt, bei dem der Stahl nach dem Härtevorgang nochmals auf über 500 Grad erhitzt wird. Dadurch wird die Härte soweit zurückgenommen, bis ein zähhartes Gefüge entstanden ist. Der Vorteil zeigt sich nun in einer relativ hohen Elastizität, die eine sichere Haftung beziehungsweise Klemmung zischen Kegeldorn und Hülse erst möglich macht. Zwei voll gehärtete Kegelflächen würden sich bald wieder lösen.

Obwohl die Oberflächen der Dorne sowie die Innenflächen der Hülsen fein geschliffen sind, besitzen sie dennoch ein mikroskopisch feine Rautiefe. Als Rautiefe werden die Rillen bezeichnet, die auf Werkstücken durch Bearbeitung entstehen. Der hier verwendete glatte Schliff begünstigt eine maximal durchgehende Anlagefläche, während die Rautiefe die Klemmung unterstützt, auch wenn sie mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen ist.

Umgang mit der Verlängerungshülse und deren Pflege

Da der Härtegrad der Verlängerung also auf einer sehr niedrigen Eben angesiedelt ist, bleiben die Oberflächen empfindlich gegenüber anderen harten Werkzeugen wie zum Beispiel Feilen, Bohrern, Hämmer oder Schneidwerkzeuge im Allgemeinen. Es ist daher von höchster Bedeutung, dass Morsekegeldorne, deren Verlängerungen oder Reduzierhülsen nach ihrem Gebrauch auf einer schonenden Unterlage abgelegt und auch mit einer Abdeckung versehen werden. Herunterfallende Bohrer oder sonstige harte Gegenstände könnten sonst die feine Oberfläche beschädigen. Diese Beschädigung überträgt sich dann auf den Innenkegel der Maschinenspindel und wird dann auf den nächsten Kegeldorn weiter geleitet und so weiter. Geschädigte Dorne und Hülsen verlieren an Haftkraft und nach einer gewissen Zeit dreht der Kegel durch, was einer Zerstörung der Oberflächen und somit auch die der Kegelhülse in der Arbeitsspindel bedeutet. Der Austreiberlappen kann keinesfalls zusätzlich als Mitnehmer dienen. Er ist im Gegenteil so konzipiert, dass er sofort abbricht, sobald die Kegel die Haftung verlieren.

Hinsichtlich der Pflege sind Morsekegel sehr unproblematisch. Da sie als hochlegierter Stahl kaum zur Korrosion neigen, ist in dieser Hinsicht keine Maßnahme erforderlich. Eine regelmäßige, aber gründliche Reinigung mit einem guten Putzlappen reicht hier aus und sorgt für eine gute Funktion und lange Lebensdauer.

Fazit

Morsekegel Verlängerungen sind eine sehr praktische und äußerst wirtschaftliche Ergänzung zum vorhanden Werkzeugbestand. In vielen Bearbeitungsfällen, die sonst nur mit großem Aufwand zu handhaben wären, können Verlängerungshülsen mit Morsekegel eine äußerst rationelle und besonders einfache Lösung bieten.