CH639303A5 - Senkwerkzeug mit einstellbaren schneideinsaetzen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Senkwerkzeug mit einstellbaren Schneideinsätzen, beispielsweise aus Hartmetall oder Keramik, zum Oberflächen- und Tiefsenken bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.

Ein Senkwerkzeug dieser Art ist allgemein als Zapfenbohrer (center cock bit bzw. pilot drill) bekannt, obwohl er auch zu Senkzwecken an Oberflächen Verwendung finden kann. Die Verwendung einstellbarer Schneideinsätze ist in andern Zusammenhängen bereits seit längerer Zeit bekannt, jedoch sind diese für ein tieferes Bohren bisher nicht verwendbar gewesen, und zwar in erster Linie deshalb, weil ihnen der notwendige Raum für die Späne fehlte. Insbesondere der Nachteil eines kleinen Spanraumes wird dadurch vermieden, dass das Senkwerkzeug nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugsnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäs-sen Senkwerkzeugs mit Halter und Führungszapfen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung des erfmdungsgemässen Senkwerkzeugs,

Fig. 3 ein im wesentlichen gemäss Fig. 1 ausgestaltetes Senkwerkzeug in einer Ansicht auf das Arbeitsende und

Fig. 4 eine andere Ausgestaltung eines erfmdungsgemässen Senkwerkzeugs in einer Darstellung gemäss Fig. 3.

Das Werkzeug gemäss Fig. 1 zeigt einen Halter 1 und ein Oberflächen- oder Tiefsenkwerkzeug 2 mit einer zylindrischen Welle 3 und einen Schneidkörper 4, wobei die Welle 3 und der Schneidkörper 4 aus einem Stück hergestellt sind. Die Welle 3 kann konisch ausgebildet sein, falls dieses gewünscht ist. Der Halter 1 ist so ausgestaltet, dass er mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine für die spanabhebende Behandlung von Metall verbunden werden kann. Das eine Ende des Halters 1 besitzt eine zentrische Bohrung zur Aufnahme der Welle 3 des Senkwerkzeugs, das zu diesem Zwek-ke in dem Halter 1 mittels einer Schraube 5 befestigt ist, welche mit einer flachen Fläche einer Ausnehmung 6 in der Welle 3 zusammenwirkt. Eine Längsnut 7 in der Welle 3 und ein entsprechender Längsvorsprung in der Bohrung hält das Senkwerkzeug 2 in Umfangsrichtung.

Das Senkwerkzeug 2 ist ausserdem mit einer axialen Durchgangsbohrung 8 zur Aufnahme einer Welle 10 eines Führungszapfens 9 versehen, dessen freies Ende in einer zweiten axialen Bohrung des Halters 1 aufgenommen wird, wobei der Führungszapfen 9 am Halter 1 mittels einer Schraube 11 befestigt ist.

Der Schneidkörper 4 des Senkwerkzeugs hat zwei flügelartige Träger 12 und 13, an denen jeweils ein einstellbarer Einsatz 14 befestigt ist, der in Schneidstellung von einem Klemmelement 15 gehalten ist.

Die Träger 12,13 stehen in einander gegenüberliegenden Richtungen vor, d.h. auf jeder Seite der Mittelachse a des Senkwerkzeugs 2; sie sind relativ zueinander diametral und parallel angeordnet. Jeder Träger 12,13 besitzt eine Stirnfläche 16, die von der Welle 3 abgewendet ist, wobei die Stirnflächen 16 vorzugsweise in ein und derselben Ebene liegen, für welche die Mittelachse a die Normale darstellt. Die Stirnflächen 16 können teilweise oder vollständig bezüglich dieser Ebene angefast bzw. abgeschrägt sein, falls dies gewünscht ist. Jeder Träger 12,13 besitzt ausserdem eine Vorderseite 17, die in dieselbe Richtung weist wie die Drehrichtung des Senkwerkzeugs 2, und eine Rückseite 18, die in die entgegengesetzte Richtung weist, sowie eine Umfangsfläche 19, welche entgegen der Drehrichtung gerichtet ist und sich im wesentlichen längs der Mittelachse a erstreckt.

Die Träger 12, 13 sind mit Ausnehmungen 20 versehen, welche Sitze zur Aufnahme einstellbarer Einsätze 14 darstellen bzw. bilden. Die Ausnehmungen 20 sind in den Vorderseiten 17 nahe der Vorderkante 21 angeordnet, welche die Vorderseite 17 und die flache Stirnseite 16 verbindet. Die Ausnehmungen 20 sind zugespitzt und der Formgebung der zur Verwendung kommenden, einstellbaren Einsätze ange-passt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Körper von gleichseitiger Dreiecksform bilden, wobei dieser Körper schwenkbar ist, wenn eine Schneidkante verbraucht ist. Jeder einstellbare Einsatz 14 besitzt drei Schneidkanten und kann demgemäss dreimal geschwenkt werden. Die Klemmelemente 15 sind mit einer Schraube 22 versehen, mit der die Klemmelemente 15 auf den einstellbaren Einsätzen 14 in Anlage kommen.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

6C

65

Um eine genaue Beschreibung des erfindungsgemässen Senkwerkzeugs zu ermöglichen, sind in den Fig. 3 und 4 zwei Bezugslinien x und y eingeführt. Die Bezugslinie x verläuft senkrecht durch die Mittelachse a des Senkwerkzeugs 2 und in der dargestellten Ausführung in der erwähnten Ebene, die mit den flachen Stirnseiten 16 der Träger 12,13 zusammenfallt. Die Bezugslinie y schneidet die Bezugslinie x und die Mittelachse a senkrecht im gleichen Schnittpunkt, wobei die Bezugslinie y parallel zu den Vorderkanten 21 der Träger 12, 13 verläuft, die zwischen den Vorderseiten 17 und den flachen Stirnflächen 16 liegen. Demgemäss verläuft die Bezugslinie x auch im rechten Winkel zu den Vorderkanten 21.

Wie noch deutlicher aus Fig. 4 erkennbar ist, sind die beiden Vorderkanten 21 zueinander parallel versetzt und liegen auf jeder Seite des Durchmessers bzw. der Bezugslinie y, vorzugsweise in einem Abstand von etwa 1,0 mm. Demgemäss hat jeder Träger 12,13 Vorderkantenabschnitte, die benachbart der Vorderkante 21 liegen, die hinter der Bezugslinie verläuft, und demgemäss eine erwünschte, effizientere Stellung für den einstellbaren Einsatz 14 schaffen. Die Rückseiten 18 sind ebenfalls parallel zueinander, siehe Fig. 2 und 3, ihre Hinterkanten 23 verlaufen zu der Bezugslinie y und demgemäss zu der Vorderkante 21. Die Hinterkante 23 könnte jedoch auch bezüglich der Bezugslinie y angestellt sein, siehe Fig. 4, d.h. die Rückseiten der Träger 12,13 könnte bezüglich einer durch die Bezugslinie y und die Mittelachse a verlaufenden mittleren Ebene angestellt verlaufen, so dass die Träger 12,13 konisch zulaufen und zu ihren Umfangsflächen 19 hin schmaler werden. Diese Ausgestaltung wird nachstehend als «alternative Ausgestaltung» bezeichnet. Jeder Träger 12,13 hat demgemäss eine gleichmässige Dicke an der Stirnfläche 16, oder aber eine gegen den Umfang des Trägers abnehmende Dicke gemäss der alternativen Ausgestaltung. Wie weiter oben bereits erwähnt worden ist, sind die Vorderseiten 17 so angeordnet, dass ihre Vorderkanten 21 innerhalb oder vor der Bezugslinie y liegen und parallel zu dieser verlaufen, während die Vorderseiten in rückwärtiger Richtung angestellt sind (bezüglich der Drehrichtung), und zwar von der Vorderkante 21 aus, so dass jeder Träger 12,13 zur Welle 3 hin konisch zuläuft. Die Anstellung der Vorderseite 17 beträgt 5° im Hinblick auf eine sich durch die Bezugslinie 17 und die Mittelachse a erstrek-kende Mittelebene.

Das Verhältnis der kleinsten Dicke des Schneidkörpers 4 oder des Abstandes der Hinterkanten 23 an der Bezugslinie x und der grössten Dicke oder des Abstandes der Umfangsflächen 19 der Träger 12,13 an der Bezugslinie y ist so ausgebildet, dass der erforderliche Raum für die Späne gewährleistet ist, wie es in Kombination hiermit auch ein weiteres Merkmal ist, dass jeder Träger 12,13 an der Stirnseite 16 eine gleichmässige Dicke besitzt bzw. gemäss der alternativen Ausgestaltung eine Dicke, die in Richtung auf den Umfang des Trägers an der Stirnseite 16 konisch zuläuft. Dieses Dickenverhältnis (wie es im einzelnen weiter oben in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden ist) hat sich erfin-dungsgemäss überraschenderweise als weniger als 1:1,70 herausgestellt. Dieses Verhältnis liegt vorzugsweise innerhalb des Intervalls von 1:1,75 bis 2,40 und höchst vorzugsweise innerhalb des Intervalls von 1:1,80 bis 2,20, d.h. der

639 303

Abstand zwischen den Umfangsflächen 19 der Träger 12, 13 ist erheblich grösser als der rechtwinklige Abstand zwischen den Rückseiten 18 der Träger 12, 13. Die niedrigeren Grenzen von 1:2,40 bzw. 1:2,20 werden durch die Materialfestigkeit und die extrem hohen Schneidgeschwindigkeiten festgelegt, die mit einem erfindungsgemässen Senkwerkzeug möglich sind, wobei beispielsweise Umfangsgeschwindigkeiten bis zu etwa 400 m/min möglich sind. Es wurde gefunden,

dass das Verhältnis ausserhalb dieses Intervalls, also einerseits beispielsweise ein Verhältnis von 1:1,60, einen zu kleinen Raum für die Späne ergibt, und anderseits beispielsweise ein Verhältnis von 1:2,60 zu einem Bruch des Schneidkörpers führen kann, der durch unzureichende Festigkeit bedingt ist.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher die Bezugslinie x eine projizierte Normale auf diese Linie von jeder Hinterkante durchsetzt, welche sodann ebenso wie der in Rede stehende Trägerabschnitt eine Dicke besitzt, die in Richtung auf die Welle abnimmt, und welche die Eigenschaften eines erhöhten Spanraums weiter verbessern. Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 erörtert worden ist, bei dem der Träger in Richtung auf seinen Umfang und zur Stirnfläche 16 hin konisch abnimmt, schneidet die Bezugslinie x eine projizierte Normale auf diese Linie von einem tangentialen Punkt auf der Hinterkante 23.

Die vorliegende Erfindung macht es weiterhin möglich, dass die einstellbaren Einsätze mit unterschiedlichen Abständen vom Mittelpunkt angeordnet werden, so dass sie einander während der Bearbeitung überlappen und jeder Träger seinen eigenen radialen Abschnitt in Umfangsrichtung bearbeitet. Derartige Ausgestaltungen sind in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Dieses ermöglicht unterschiedliche Senkungsdimensionen unter Verwendung von einstellbaren Einsätzen gleicher Grösse. Die einstellbaren Einsätze können jeglicher Form sein, beispielsweise quadratisch, rhomboid, kreisförmig od.dgl., oder, wie bereits erwähnt, dreiecksförmig, wobei auch Kombinationen dieser oder anderer Formen für ein und dasselbe Senkwerkzeug möglich sind. Die Ausnehmungen in den Vorderkanten der Träger werden selbstverständlich so ausgestaltet, dass sie die zur Verwendung kommenden, einstellbaren Einsätze für ein bestimmtes Senkwerkzeug aufnehmen können.

Das Prinzip versetzter einstellbarer Einsätze ermöglicht die Verwendung kleinerer und weniger aufwendiger Einsätze, wobei gleichzeitig die gleiche Lebensdauer erzielt wird.

Der drehende Führungszapfen 9 ermöglicht eine Zentrierung während der Senkoperation, die um eine vorgebohrte Bohrung oder Ausnehmung herum ausgeführt wird. Dieser sich drehende Führungszapfen kann, falls dieses gewünscht wird, durch einen Einsatzbohrer ersetzt werden, wenn beispielsweise eine Schulter angesenkt werden soll.

Der Führungszapfen 9 ruht in einem kreisförmigen Kragen 24 um die Führungsbohrung. Dieser Kragen 24 ist 0,5 mm jenseits der Einsätze angeordnet. Aufgrund dieser Konstruktion werden die einstellbaren Einsätze 14 nicht von dem Führungszapfen 9 beschädigt, wenn irgendwelche möglichen Schlagbeanspruchungen od.dgl. auf die Stirnseite des Führungszapfens einwirken.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

S

1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

639303

1. Senkwerkzeug (2) zum Oberflächen- und Tiefsenken, das sich aus einer in einem Halter (1) zu lagernden Welle (3) und einem Schneidkörper (4) mit zwei flügelartigen, einstellbare Schneideinsätze (14) an ihren Stirnflächen (16) aufweisenden Trägern (12,13) zusammensetzt, welche Träger gegenüber der Welle (3) vorstehen, eine in Drehrichtung des Senkwerkzeugs liegende Vorderseite (17) mit einer stirnseitigen Vorderkante (21), eine der Vorderseite entgegengesetzt liegende Rückseite (18) mit einer stirnseitigen Hinterkante (23) und eine äussere Umfangsfläche (19) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Träger (12, 13) am stirnseitigen Aussenumfang höchstens so gross ist wie an den radial weiter innenliegenden Stellen und dass das Verhältnis des auf einer ersten, die Mittelachse (a) des Senkwerkzeugs (2) schneidenden und sich zu den stirnseitigen Vorderkanten (21) rechtwinklig erstreckenden Bezugslinie (x) gemessenen Abstandes zwischen zwei zu dieser Bezugslinie senkrechten Tangenten an die Hinterkanten (23) und des Abstandes zwischen den äusseren Umfangsflächen (19) der Träger (12,13) auf einer zweiten Bezugslinie (y), welche die erste Bezugslinie (x) und die Mittelachse (a) in einem gemeinsamen Schnittpunkt rechtwinklig schneidet und parallel zu den Vorderkanten (21) der Träger (12, 13) verläuft, kleiner ist als 1:1,70.

2. Senkwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (12,13) stirnseitig gleiche Dicke aufweisen (Fig. 3).

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Senkwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (12,13) stirnseitig eine gegen den Umfang abnehmende Dicke besitzen (Fig. 4).

4. Senkwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Abstandes zwischen den Hinterkanten (23) der Träger (12,13) und des Abstandes zwischen den Umfangsflächen (19) der Träger (12,13) 1:1,75 bis 1:2,40 beträgt.

5. Senkwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsverhältnis 1:1,80 bis 1:2,20 beträgt.

6. Senkwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Einsätze (14) mit gleichem Abstand zur Mittelachse (a) angeordnet sind.

7. Senkwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbaren Einsätze (14), z. B. zwei oder mehr Einsätze, mit unterschiedlichen Abständen zur Mittelachse (a) angeordnet sind.