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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schneideinsatzträger
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen daran
befestigbaren Schneideinsatz gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 14, ein drehangetriebenes Schneidwerkzeug mit einem
solchen Schneideinsatzträger und einem solchen Schneideinsatz
sowie ein Montageverfahren für dieses Schneidwerkzeug.
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Aus
dem Stand der Technik sind Schneidwerkzeuge mit austauschbaren Schneideinsätzen bekannt,
bei welchen der Schneideinsatz in einen stirnseitigen Schlitz eines
Schneideinsatzträgers eingesetzt und befestigt wird. Die
Befestigung des Schneideinsatzes an dem Schneideinsatzträger kann
auf verschiedene Art und Weise erfolgen. So lässt sich
der Schneideinsatz z. B. mittels einer Schraubverbindung direkt
an den Träger befestigen (
EP 0 625 395 A1 ) oder zwischen den Wangen
mittels Madenschrauben festklemmen (
DE 42 39 311 A1 ,
DE 197 36 598 A1 ). Die
Verwendung von Befestigungsschrauben führt jedoch zur Schwächung
des Schneidwerkzeugs und lässt sich insbesondere bei Schneidwerkzeugen
mit kleinen Durchmessern nur bedingt realisieren. Ein weiterer Nachteil
liegt darin, dass die quer zur Drehachse verlaufenden Bohrungen
und Befestigungsschrauben den eigentlichen Verlauf der Kühlkanäle
behindern und die Kühlmittelversorgung auf andere Weise
gewährleistet werden muss, z. B. durch vor der Schneidwerkzeugspitze seitlich
austretende Kühlmittelkanäle. Dies erfordert nicht
nur einen höheren Fertigungsaufwand, sondern führt
auch zu einer schlechteren Kühlungsleistung, so dass das
Werkzeug insbesondere zu Beginn des Bearbeitungsvorgangs heißlaufen
kann.
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Es
sind jedoch auch Befestigungsarten bekannt, welche ohne die oben
erwähnte Schraubenverbindung auskommen. So wird bei dem
in
WO 96/11079 A1 beschriebenen
Bohrer der Schneideinsatz in dem Trägerschlitz über
radial elastisch vorgespannte Wangen kraft- bzw. reibschlüssig
eingeklemmt. Ein ähnlicher Klemmsitz ist aus
EP 0 984 841 A1 bekannt,
bei welchem der Schneideinsatz in axialer Richtung zusätzlich
noch über schwalbenschwanzförmige Umfangsflächen
gesichert wird. Solche Klemmsitze erfordern jedoch eine hohe Fertigungsgenauigkeit,
um einerseits den Klemmsitz überhaupt zu ermöglichen
und andererseits nicht Gefahr zu laufen, dass sich dieser im Laufe
der Zeit löst. Um die radiale Vorspannkraft auf den Schneideinsatz zu
erreichen, werden die Wangen nach außen elastisch aufgeweitet,
was zu Problemen hinsichtlich der Bündigkeit des Außenumfangs
von Schneideinsatz und Schneideinsatzträger führen
kann (
WO 98/10881
A1 ).
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Aus
DE 100 42 990 A1 ist
ein Schneidwerkzeug bekannt, bei welchem der Werkzeugkopf ebenfalls über
Klemmflächen mit dem Träger fixiert wird und zusätzlich
eine lösbare Schnappverbindung aufweist, welche zusätzlich
eine Fixierung in axialer Richtung darstellt. Eine reversible Schnappverbindung
zwischen Schneideinsatz und Werkzeugträger in Umfangsrichtung
ist aus
EP 1 273 373
A1 bekannt. Diese Schnappverbindung wird entweder über
radial elastisches Auslenken der Wangen des Trägers oder über
im Träger vorgesehene elastische Stifte erreicht. Das Vorsehen
von elastischen Stiften im Träger erhöht nicht
nur den Fertigungsaufwand und die damit einhergehende Komplexität
des Werkzeugs, sondern kann insbesondere bei Werkzeugen mit kleinen
Durchmessern zu ähnlichen Problemen führen wie
sie oben in Bezug auf Schraubverbindungen beschrieben wurden. Wenn
andererseits die Schnappverbindung über radiales Auslenken
der Wangen erfolgen soll, können diese nicht allzu biegesteif
gestaltet werden, um überhaupt die Schnappverbindung realisieren
zu können, was jedoch dazu führt, dass diese Wangen
dann keinen größeren Drehmomenten standhalten
können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Schneidwerkzeug mit
einem Schneideinsatzträger und einem gegen Lösen
gesicherten austauschbaren Schneideinsatz zu schaffen, welches ein
Befestigen und Lösen des Schneideinsatzes auf einfache
Weise ermöglicht und dennoch hohen Schnittkräften
standhält.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Schneideinsatzträgers durch
die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Schneideinsatzes
durch die Merkmale des Anspruchs 14 sowie hinsichtlich des Schneidwerkzeugs
durch die Merkmale des Anspruchs 24 gelöst. Ein entsprechendes
Montageverfahren ist Gegentand der Ansprüche 25 und 26.
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Der
erfindungsgemäße Schneideinsatzträger
weist einen stirnseitig ausgebildeten Schlitz zur Aufnahme eines
austauschbaren Schneideinsatzes sowie ein Verriegelungselement auf,
um in einer Befestigungsstellung mit einem an dem Schneideinsatz entsprechend
komplementär ausgebildeten Verriegelungselement einen elastisch
lösbaren Formschluss bilden zu können. Dabei ist
das Verriegelungselement an einem Abschnitt vorgesehen, welcher
zum Befestigen und zum Lösen des Schneideinsatzes im Wesentlichen
senkrecht zur Schnittrichtung des Schneideinsatzes elastisch auslenkbar
ist. Da es erfindungsgemäß zum Bilden bzw. Lösen
des elastischen Formschlusses lediglich einer elastischen Auslenkung
eines das Verriegelungselement aufweisenden Abschnitts senkrecht
zur Schnittrichtung des Schneideinsatzes bedarf, hat die Verbindung
zwischen Schneideinsatz und Schneideinsatzträger keine
Auswirkung auf die Auslegung beider Teile in Bezug auf die auftretenden
Schnittkräfte und Momente. D. h., der Schneideinsatzträger,
insbesondere die Festigkeit der Wange, kann so gestaltet werden,
dass dieser den auftretenden Schnittkräften und Momenten
standhält. Mit anderen Worten kann durch die erfindungsgemäße
Verlegung der Auslenkung des Verriegelungselements in eine Richtung
senkrecht zur Schnittrichtung die Auslegung des elastischen Formschlusses
von den Festigkeitsanforderungen des Schneidvorgangs getrennt werden,
so dass das Vorsehen einer elastischen Schnappverbindung zwischen
Schneideinsatzträger und Schneideinsatz zu keiner Schwächung
des Werkzeugs führt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des Schneideinsatzträgers sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Der
erfindungsgemäße Schneideinsatzträger
kann zumindest zwei durch den Schlitz definierte Wangen aufweisen,
wovon jeder eine Innenfläche aufweist, welche in der Befestigungsstellung
mit einer entsprechenden Seitenfläche des Schneideinsatzes
in Anlage kommt. Auf dieser Innenfläche ist das Verriegelungselement
in Form eines Vorsprungs mit einer hinterschnittenen Stufe ausgebildet.
Der Formschluss zwischen Schneideinsatzträger und Schneideinsatz
wird vorteilhafterweise mittels einer hinterschnittenen Stufe in
ein entsprechend ausgebildetes Verriegelungselement, das an dem Schneideinsatz
eingreift, erreicht. Der Schneideinsatz ist somit in Umfangsrichtung
fixiert, da in die eine Richtung der Schneideinsatz mit einer Seitenfläche an
der Innenfläche der Wange anliegt und in die andere Richtung über
den Formschluss der Verriegelungselemente gehalten wird. Vorzugsweise
liegt die der Schneide und Spanfläche gegenüberliegende Seitenfläche
des Schneideinsatzes an der Wange flächig an, so dass der
Formschluss lediglich eine Verdrehung des Schneideinsatzes in Drehrichtung, d.
h. entgegen der Schnittkräfte, verhindert.
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Vorteilhafterweise
weist der im Schneideinsatzträger ausgebildete Schlitz
eine Grundfläche zur axialen Abstützung des Schneideinsatzes
auf. Zusätzlich ist die Stufe bezüglich der Drehachse
des Schneideinsatzträgers angestellt und erstreckt sich in
Zuführrichtung des Werkzeugträgers nach innen. Dadurch
wird erreicht, dass der Vorsprung mit der hinterschnittenen Stufe
den Schneideinsatz nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in
axialer Richtung gegen Lösen sichert, ohne irgendwelche
anderen zusätzlichen konstruktiven Maßnahmen vornehmen
zu müssen, welche wiederum einen erhöhten Fertigungsaufwand
mit sich bringen würden.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Winkel, welcher
Stufe und Drehachse einschließen, in einem Bereich von
5 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 25° liegt, um einerseits
die oben erwähnte axiale Sicherung zu erreichen und andererseits
einen ausreichenden Hebel zu haben, um den Vorsprung senkrecht zur
Schnittrichtung bzw. senkrecht zur Innenfläche der Wange
elastisch auszulenken.
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Der
stirnseitig ausgebildete Schlitz im Schneideinsatzträger
lässt sich besonders einfach fertigen, wenn die Innenfläche
der Wangen einschließlich der Vorsprungsfläche
parallel zur Drehachse verläuft.
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Wenn
zumindest die äußere Kante der Stufe abgerundet
ist und das am Schneideinsatz ausgebildete Verriegelungselement
ebenfalls eine abgerundete Kante aufweist, so ist es möglich,
dass beim Auftreffen der beiden Kanten der trägerseitige
Vorsprung aufgrund der Elastizität des entsprechenden Abschnitts
automatisch ausweicht, ohne diesen Abschnitt des Schneideinsatzträgers
mit anderen Hilfsmitteln auslenken zu müssen.
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Jede
Wange kann einen im Wesentlichen in Schnittrichtung des Schneideinsatzes
verlaufenden Schlitz aufweisen, der die Wange in einen kleineren äußeren
Wangenabschnitt und einen größeren inneren Wangenabschnitt
teilt, wobei das Verriegelungselement auf dem äußeren
Wangenabschnitt vorgesehen ist. Durch diese geschickte konstruktive
Maßnahme ist man in der Lage, die Wange in zwei Abschnitte
zu teilen, wovon der innere ausschließlich zur Aufnahme
der Schnittkräfte und Momente dient und der äußere
im Wesentlichen für die Verriegelung des Schneideinsatzes
ausgelegt werden kann. Da der Schlitz in Schnittrichtung verläuft,
wird zudem die Schwächung der Wange auf ein Minimum reduziert. Wenn
der äußere Wangenabschnitt von dem inneren Wangenabschnitt
getrennt ist, lässt sich dieser auch wesentlich leichter
elastisch senkrecht zur Schnittrichtung auslenken, so dass die zum
Befestigen und Lösen des Formschlusses notwendige Kraft
in Grenzen gehalten werden kann. Da der innere Wangenabschnitt zum
Befestigen und Lösen des Schneideinsatzes nicht ausgelenkt
werden muss, kann dieser so biegesteif gehalten werden, dass dieser
auch sehr hohen Schnittkräften und Momenten standhalten kann.
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Der
Schlitz sollte zumindest so tief wie die axiale Erstreckung des
Vorsprungs sein, um eine Auslenkbarkeit des gesamten Verriegelungselements
sicherstellen zu können.
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Der
innere Wangenabschnitt kann vorzugsweise mit einem Kühlmittelkanal
mit einer stirnseitigen Austrittsöffnung aufweisen, um
das Kühlmittel an die Werkzeugspitze führen und
eine ausreichende Kühlung der Schneiden sicherstellen zu
können.
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Sollte
der innere Wangenabschnitt für die Aufnahme eines Kühlmittelkanals
nicht reichen, z. B. weil dies bei Schneideinsatzträgern
mit kleinen Durchmessern zu einer unverhältnismäßigen
Schwächung der Wange führen würde, kann
der innere Wangenabschnitt an seiner Innenseite lediglich eine Kühlmittelnut
aufweisen, welche im Zusammenwirken mit dem an der Innenfläche
anliegenden Schneideinsatzes einen Kühlkanal bildet.
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Ferner
kann die Grundfläche eine Kühlkanalaustrittsöffnung
und eine Ausnehmung zur Herstellung einer Kühlmittelverbindung
zwischen dieser Kühlkanalöffnung und einer Kühlmittelnut
in dem inneren Wangenabschnitt aufweisen. Wenn der Schneideinsatzträger
keine spiralförmigen Kühlmittelkanäle
aufweist, sondern lediglich einen zentralen Kühlmittelkanal,
stellt diese Ausnehmung, wenn der Schneideinsatz in der Befestigungsstellung
diese dichtend abdeckt, eine Verteilung des Kühlmittels
an die jeweiligen Schneiden sicher.
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Um
sicherzustellen, dass der in den Schlitz eingesetzte Schneideinsatz
durch eine Drehung um die Drehachse von der Verriegelungsstellung
in die Entriegelungsstellung bzw. umgekehrt gebracht werden kann,
sollte der innere Wangenabschnitt an seiner Innenfläche
einen zurückgenommenen oder abgeflachten Abschnitt aufweisen.
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Vorteilhafterweise
dient der Wange nicht nur zur Befestigung des Schneideinsatzes,
sondern kann einen Teil der Schneidengeometrie bilden. Die Stirnseite
kann als Freifläche des Werkzeugs dienen und so ausgebildet
sein, dass sie radial und in Umfangsrichtung bündig mit
dem einzusetzenden Schneideinsatz abschließt.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird hinsichtlich des Schneideinsatzes
durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst. Erfindungsgemäß ist
das Verriegelungselement, welches zur Bildung des elastisch lösbaren
Formschlusses mit einem entsprechend komplementär ausgebildeten
Verriegelungselement am Schneideinsatzträger dient, auf
der Seitenfläche in Form einer Ausnehmung mit einer hinterschnittenen
Stufe ausgebildet. Durch das Vorsehen einer Hinterschneidung an
der Seitenfläche, welche im Befestigungszustand in Anlage
mit dem Schneideinsatzträger kommt, wird sichergestellt,
dass der Schneideinsatz in Umfangsrichtung fixiert wird, und zwar
in die eine Richtung über die flächige Anlage
der Seitenfläche mit einer entsprechenden Wangeninnenfläche
des Schneideinsatzträgers und in die andere Richtung über
den Formschluss der hinterschnittenen Stufe mit einem entsprechend komplementär
ausgebildeten trägerseitigen Verriegelungselement.
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Wenn
die Stufe bezüglich der Drehachse des Schneideinsatzes
angestellt ist und diese sich in Zufuhrrichtung des Schneideinsatzes
nach innen erstreckt, ist der Schneideinsatz im eingesetzten Zustand
zum einen über dessen Grundfläche und zum anderen über
den Vorsprung mit der angestellten Stufe axial gesichert. Damit übernimmt
der Vorsprung mit der hinterschnittenen Stufe nicht nur die Fixierung
in Umfangsrichtung, sondern auch in axialer Richtung. Die Stufe
und Drehachse können einen Winkel in einem Bereich von
5 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 25°, einschließen.
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Da
wie oben beschrieben die Lagefixierung ausschließlich über
das Zusammenwirken des einsatzseitigen Verriegelungselements mit
dem trägerseitigen Verriegelungselement erfolgen kann,
können die Seitenflächen des Schneideinsatzes
samt der Ausnehmungsfläche parallel zur Drehachse verlaufen,
wodurch die Fertigung des Schneideinsatzes insgesamt sehr vereinfacht
werden kann. Um den elastisch lösbaren Formschluss mit
dem komplementär ausgebildeten Verriegelungselement auf
dem Schneideinsatzträger zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn
zumindest die Außenkante der Ausnehmung abgerundet ist,
so dass die beim Befestigungsvorgang aufeinandertreffenden Kanten
einander gleitend ausweichen.
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Der
Schneideinsatz kann bezüglich der Drehachse drehsymmetrisch
ausgebildet sein. Bei einem Schneideinsatz mit zwei Schneiden kann
der Schneideinsatz ein plattenförmiges Bohrmesser mit zueinander
planparallelen Seitenflächen sein, wobei die Schneiden
bezüglich der Drehachse um 180° versetzt sind.
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Der
Schneideinsatz ist vorzugsweise aus Hartmetall und weist zumindest
teilweise eine Beschichtung auf. Diese Beschichtung kann je nach
Anwendung beispielsweise Titannitrit oder Titanaluminiumnitrit enthalten.
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Wenn
der Schneideinsatz eine Stirnfläche aufweist, welche in
der Befestigungsstellung radial und in Umfangsrichtung bündig
mit einer entsprechenden Stirnfläche des Schneideinsatzträgers
abschließt, kann das Zusammenwirken von Schneideinsatzträger
und Schneideinsatz weiter verbessert werden.
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Hinsichtlich
einer Schneidwerkzeuganordnung mit einem Schneideinsatzträger
und einem gegen Lösen gesicherten austauschbaren Schneideinsatz
wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale
des Anspruchs 24 gelöst. Erfindungsgemäß wird
dabei zum Befestigen und zum Lösen des Schneideinsatzes
ein das Verriegelungselement am Schneideinsatzträger aufweisender
Abschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Schnittrichtung des Schneideinsatzes
elastisch ausgelenkt. Da das Zusammenwirken von Schneideinsatzträger
und Schneideinsatz so konzipiert ist, dass das trägerseitige
Verriegelungselement lediglich senkrecht zur Schnittrichtung ausgelenkt
wird, kann das Schneidwerkzeug in Schnittrichtung so ausgelegt werden, dass
es große Drehmomente aufnehmen kann. Ferner wird durch
diese formschlüssige Verbindung eine Befestigung des Schneideinsatzes
im Schneideinsatzträger ermöglicht, welche selbst
bei Schneidwerkzeugen mit kleinen Durchmessern praktikabel ist und
eine ungehinderte Kühlmittelzuführung zur Werkzeugspitze
erlaubt.
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Gegenstände
der Ansprüche 25 und 26 sind ein Verfahren zum Befestigen
eines austauschbaren Schneideinsatzes in einem Schneideinsatzträger bzw.
ein Verfahren zum Austauschen eines solchen Schneideinsatzes.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Es
zeigen:
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1 ein
Schneidwerkzeug mit einem Schneideinsatzträger und einem
darin einzusetzenden Schneideinsatz gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 das
Schneidwerkzeug mit eingesetztem Schneideinsatz gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine
Seitenansicht des Schneideinsatzes gemäß der ersten
Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine
Seitenansicht des in 3 gezeigten Schneideinsatzes;
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5A eine
Draufsicht des in 3 gezeigten Schneideinsatzes;
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5B eine
Schnittansicht entlang der Linie B-B in 3;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3;
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7 eine
Querschnittsansicht des oberen Abschnitts eines Schneideinsatzträgers
gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung;
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8 eine
Draufsicht des in 7 gezeigten Schneideinsatzträgers;
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9 eine
Seitenansicht des Schneideinsatzträgers mit eingesetztem
Schneideinsatz;
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10 eine
Draufsicht des in 9 gezeigten Schneideinsatzträgers
mit eingesetztem Schneideinsatz;
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11 eine
Draufsicht eines Schneideinsatzträgers mit eingesetztem
Schneideinsatz gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
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12 eine
perspektivische Ansicht des Schneidwerkzeugs gemäß der
zweiten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
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In
den 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes
Schneidwerkzeug 2 mit einem Schneideinsatzträger 4 und
einem darin zu befestigenden Schneideinsatz 6 gezeigt.
Bei dem Schneideinsatz 6 handelt es sich um eine Wechselplatte
mit zwei um 180° zur Drehachse versetzte Schneiden 8.
Zum Befestigen des Schneideinsatzes 6 im Schneideinsatzträger 4 wird
dieser axial in einen am Schneideinsatzträger 4 stirnseitig
ausgebildeten Schlitz 10 eingeführt und anschließend
entgegen der Drehrichtung (d. h. im Uhrzeigersinn in 1)
so weit gedreht, bis der Schneideinsatz 6 flächig
an den Innenseiten der durch den Schlitz 10 definierten
Wange 12 in Anlage kommt. Ferner ist aus 1 ersichtlich,
dass ein Einspeiseröhrchen 13 zwischen Schneideinsatz 6 und Schneideinsatzträger
geschaltet ist. 2 zeigt das erfindungsgemäße
Schneidwerkzeug 2 mit dem im Schneideinsatzträger 4 befestigten
Schneideinsatz 6 und dem dazwischen aufgenommenen Einspeiseröhrchen 13.
Wie der Schneideinsatz im Einzelnen an dem Schneideinsatzträger 4 befestigt
und das Einspeiseröhrchen 13 dazwischen aufgenommen
ist, wird weiter unten im Detail beschrieben.
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Im
Folgenden wird unter Bezugsnahme auf die 3 bis 6 der
erfindungsgemäße Schneideinsatz im Detail beschrieben.
Bei dem Schneideinsatz handelt es sich um einen bezüglich der
Drehachse A drehsymmetrisch ausgebildeten, plattenförmigen
Körper 6 mit jeweils zueinander planparallelen
Seitenflächen 14 und Außenflächen 16. Der
Schneideinsatz weist ferner eine senkrecht zur Drehachse A verlaufende
und zur axialen Abstützung in dem Schlitz 10 des
Schneideinsatzträgers 4 dienende Grundfläche 18 und
zwei der Grundfläche 18 gegenüberliegende
Freiflächen 20, welche einen Spitzenwinkel σ von
ungefähr 150° einschließen und eine Querschneide 22 definieren.
Die Seitenflächen 14 weisen auf der der jeweiligen
Schneide 8 gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 24 mit
einer zu der Seitenfläche 14 planparallelen Fläche 26 auf.
Die Flächen 14 und 26 werden von einer
hinterschnittenen Stufe 28 getrennt (6).
Die gerade verlaufende Stufe 28 ist bezüglich
der Drehachse um einen Winkel α von ca. 20° angestellt
und erstreckt sich in Zustellrichtung des Schneideinsatzes 6 nach
innen zu. Die Ausnehmung 24 befindet sich auf dem durch die
Stufe 28 definierten, radial äußeren
Abschnitt des Schneideinsatzes 4. Die Stufe 28 weist,
wie bereits oben erwähnt, einen Hinterschnitt auf, um mit
einer komplementär ausgebildeten Stufe am Schneideinsatzträger 4 einen
Formschluss bilden zu können. Die Stufe 28 weist
dabei eine äußere Kante 30 und eine innere
Kante 32 auf, welche, wie aus 6 ersichtlich,
abgerundet sind.
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Eine
sich von der Grundfläche 18 aus erstreckende und
zur Drehachse A koaxiale Bohrung 70 erstreckt sich bis
zu einer im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse A verlaufenden
Stichkanalbohrung 72, welche zu beiden Seiten des Schneideinsatzes 6 in
den Seitenflächen 14 mündet. Die Stichkanalbohrung 72 verläuft
dabei nicht entlang einer Querachse B, sondern ist zu dieser um
einen Winkel β von ca. 20° angestellt, wie aus 5B ersichtlich
ist.
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Zur
Vermeidung eines radialen Spiels zwischen der Axialbohrung 70 und
dem darin einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 sind
die Durchmesser beider Bauteile entsprechend eng toleriert.
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Ferner
ist der Durchmesser da der Axialbohrung 70 etwa um die
Wandstärke w des einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 größer
als der Durchmesser dr der Stichkanalbohrung 72,
so dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmittels
beim Übergang vom Einspeiseröhrchen 13 zur
Stichkanalbohrung 72 gleich bleibt.
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Der
Schneideinsatz besteht aus Vollhartmetall und weist je nach Anwendungsfall
eine entsprechende Beschichtung z. B. aus Titannitrit oder Aluminiumtitannitrit
oder ähnlichem auf.
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Im
Folgenden wird der erfindungsgemaße Schneideinsatzträger 4 im
Detail mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
Der Schneideinsatzträger 4 weist an seiner Stirnseite
einen Schlitz 10 auf, wie am besten aus 1 ersichtlich
ist, welcher quer zur Drehachse A verläuft. Der Schneideinsatzträger 4 weist
ferner zwei Wangen 12 auf, welche neben dem Schlitz 10 durch
spiralförmige verlaufende Spannuten 34 und dem
Außendurchmesser des Schneideinsatzträgers 4 definiert
werden. Jede Wange 12 weist eine parallel zur Drehachse
A verlaufende Innenfläche 36 auf und einen zu
dieser Innenfläche 36 planparallelen Vorsprung 38.
Die zwischen dem Vorsprung 38 und der Innenfläche 36 verlaufende
Stufe 40 ist bezüglich der Drehachse A um denselben
Winkel α angestellt wie die zuvor beschriebene Stufe 28 des
Schneideinsatzes 6. Ferner weist die trägerseitige
Stufe 40 ebenfalls eine Hinterschneidung und abgerundete
Kanten 42 und 44 auf. Jede Wange 12 weist
einen senkrecht zur Innenfläche 36 verlaufenden
durchgehenden Schlitz 46 auf, welcher achsenparallel zur
Drehachse verläuft und eine Schlitztiefe T aufweist, welche
zumindest die Länge L der axialen Erstreckung des Vorsprungs 38 hat.
Der Schlitz 46 teilt jede Wange in einen inneren Wangenabschnitt 48 und
einen äußeren Wangenabschnitt 50, wobei
der Vorsprung 38 auf dem äußeren Wangenabschnitt 50 ausgebildet
ist. Die Stirnflächen 52 der Wange 12 bilden
die Freiflächen des erfindungsgemäßen
Schneidwerkzeugs 2.
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Die
Schlitz 10 hat eine senkrecht zur Drehachse verlaufende
Grundfläche 54, welche zur axialen Abstützung
des Schneideinsatzes 6 im Schneideinsatzträger 4 dient.
Ferner weist der Schneideinsatzträger 4 einen
zentralen Kühlmittelkanal 56 mit einem vergrößertem
Endabschnitt 57 auf, in welchem das Einspeiseröhrchen 13 passgenau eingesetzt
werden kann.
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Zur
Vermeidung eines radialen Spiels zwischen dem Endabschnitt 57 und
dem darin einzusetzenden Einspeiseröhrchen 13 sind
die Durchmesser beider Bauteile entsprechend eng toleriert.
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Der
Durchmesser de des Endabschnitts ist etwa um die Wandstärke
w des einzusetzenden Einspeiseröhrchens 13 größer
als der Durchmesser dk des Kühlmittelkanals 56,
so dass der Strömungsquerschnitt des Kühlmittels
beim Übergang vom Kühlmittelkanal 56 zum
Einspeiseröhrchen 13 gleich bleibt und deren Innenflächen
bündig aneinander anliegen.
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In
den Wangen 12 sind halbkreisförmige Kühlmittelnuten 60 vorgesehen, über
welche das über den Schneideinsatz 6, d. h. über
die Bohrungen 70 und 72, radial nach außen
geführte Kühlmittel in Richtung der Spitze des
Schneidwerkzeugs 2 geführt wird (siehe 7).
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Schneideinsatzträger 4 und
Schneideinsatz 6 sind entsprechend aneinander angepasst,
so dass die Stichkanalbohrung 72 des Schneideinsatzes 6 auch
in den Kühlmittelnuten 60 des Schneideinsatzträgers 4 mündet.
Idealerweise entspricht der Durchmesser der Mündungsöffnungen
der Breite der Kühlmittelnuten 60.
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In
den 9 und 10 ist der obere Abschnitt des
Schneideinsatzträgers 4 mit eingesetztem Schneideinsatz 6 zu
sehen. Wie aus 10 ersichtlich, kommen die Seitenflächen 14 des Schneideinsatzes 6 in
flächige Anlage mit den entsprechenden Innenflächen 36 der
Wangen 12. Dabei decken die Seitenflächen 14 die
Kühlmittelnuten 60 des Schneideinsatzträgers 4 ab,
so dass geschlossene Kühlmittelkanäle entstehen.
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Ferner
greifen die Vorsprünge 38 mit den hinterschnittenen
Stufen 40 in die entsprechend im Schneideinsatz 6 ausgebildeten
Ausnehmungen 24 und Stufen 28 ein und bilden dadurch
einen Formschluss. Wie dieser Formschluss zustande kommt, wird mit
Bezug auf eine zweite Ausführungsform dargestellt, welche
in den 11 und 12 gezeigt
ist.
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Das
Befestigungsprinzip der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schneidwerkzeugs ist identisch mit dem der ersten Ausführungsform.
Die Unterschiede der zweiten Ausführungsform gegenüber
der ersten Ausführungsform liegen lediglich in der Ausgestaltung
der Schneidengeometrie, worauf weiter unten im Detail eingegangen
wird.
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11 zeigt
eine Draufsicht auf die Stirnseite eines erfindungsgemäßen
Schneidwerkzeugs 2 mit einem Schneideinsatzträger 4 und
einem Schneideinsatz 6. Um den Schneideinsatz 6 an
dem Schneideinsatzträger 4 zu befestigen, wird
wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird das Einspeiseröhrchen 13 in
den Endabschnitt 57 des Kühlmittelkanals 56 des Schneideinsatzträgers 4 eingesetzt.
Das Einspeiseröhrchen 13 hat eine solche Länge,
dass es etwa um die Hälfte aus der Grundfläche 58 des
Schlitzes 10 hervorsteht. Anschließend wird der
Schneideinsatz 6 in den im Schneideinsatzträger 4 hierfür
vorgesehenen Schlitz 10 axial eingesetzt. In 11 ist
der Zustand gezeigt, in welchem der Schneideinsatz 6 bereits
eingesetzt, aber noch nicht mit dem Schneideinsatzträger 4 formschlüssig
verbunden ist. Zur Bildung dieses Formschlusses muss der Schneideinsatz 6, wie
in der 11 durch Pfeile angedeutet,
entgegen der Drehrichtung des Schneideinsatzträgers 4 verdreht
werden. Dabei treffen die abgerundeten äußeren
Kanten 30 und 42 des Schneideinsatzes 6 bzw. des
Schneideinsatzträgers 4 aufeinander. Da die Vorsprünge 38 jeweils
auf dem äußeren Wangenabschnitt 50 ausgebildet
sind, und dieser Wangenabschnitt aufgrund des Schlitzes 46 von
dem inneren Wangenabschnitt 48 getrennt ist, weicht der äußere Wangenabschnitt 50,
wie durch die Pfeile und die gestrichelte Linie angedeutet, kurzzeitig
senkrecht zum Verlauf des Schlitzes aus, um anschließend,
wenn die äußeren Kanten 30 und 42 aneinander
vorbei geglitten sind und die Seitenflächen 14 des
Schneideinsatzes 6 mit den Innenflächen 36 des
Schneideinsatzträgers 4 in Anlage kommen, wieder
in ihre ursprüngliche Lage zurückzukehren und über
den gegenseitigen Eingriff der hinterschnittenen Stufen 28 und 40 einen
elastisch lösbaren Formschluss zu bilden.
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Bei
diesem Vorgang spielt das Einspeiseröhrchen 13 eine
entscheidende Rolle, da es die zentrale Position des Schneideinsatzes 6 fixiert
und verhindert, dass der Schneideinsatz 6 beim Verdrehen gegen
die Vorspannung der äußeren Wangenabschnitte 50 in
eine radiale Richtung ausweicht.
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Da
der Schlitz 46 senkrecht zur Innenfläche 36 der
Wange 12 und damit senkrecht zur Seitenfläche 14 des
Schneideinsatzes 6 verläuft, und die Schnittrichtung
SR des Schneideinsatzes 6 in etwa senkrecht zur Seitenfläche 14 verläuft,
wird der äußere Wangenabschnitt 50 mit
dem darauf ausgebildeten Vorsprung 38 im Wesentlichen senkrecht
zur Schnittrichtung SR des Schneideinsatzes 6 elastisch ausgelenkt.
Deshalb kann der äußere Wangenabschnitt 50 derart
ausgelegt werden, dass er in Schnittrichtung SR biegesteif ist,
aber in einer Richtung senkrecht dazu die für den Formschluss
notwendige elastische Auslenkung erlaubt. Da in der Befestigungsstellung
beide äußeren Wangenabschnitte 50 wieder
in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren wollen
und sich diese in entgegengesetzte Richtungen bewegen, wird dadurch
ein elastischer Formschluss gebildet. Aufgrund von Reibung und Unterschieden in
den radialen Rückstellkräften könnte
es hierbei jedoch zu radialen Abweichungen kommen. Da jedoch der
Schneideinsatz 6 über das Einspeiseröhrchen 13 mit
dem Schneideinsatzträger 4 gekoppelt ist, wirkt das
Einspeiseröhrchen 13 etwaigen am Schneideinsatz 6 auftretenden
radialen Kräften entgegen und zentriert den Schneideinsatz 6 bezüglich
des Schneideinsatzträgers 4.
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Um
den Schneideinsatz 6 gegen einen neuen auszutauschen, wird
in umgekehrter Reihenfolge vorgegangen. Der Schneideinsatz 6 wird
gegen den elastischen Widerstand der äußeren Wangenabschnitte 50 relativ
zum Schneideinsatzträger 4 in Drehrichtung (entgegen
dem Uhrzeigersinn in 11) gedreht, so dass die äußeren
Wangenabschnitte 50 kurzzeitig nach außen ausweichen
und anschließend den Schneideinsatz 6 freigeben.
Auch hierbei verhindert das Einspeiseröhrchen 13 ein
radiales Ausweichen des Schneideinsatzes 6. Daraufhin kann
der Schneideinsatz 6 axial aus dem Schlitz 10 im
Schneideinsatzträger 4 herausgenommen werden und
ein neuer Schneideinsatz 6 wie oben bereits beschrieben
eingesetzt und arretiert werden.
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Um
den Schneideinsatz 6 zum Befestigen bzw. Lösen
in dem Schlitz 10 schwenken zu können, müssen
die Wangen 12 einen zurückgenommenen bzw. abgeflachten
Abschnitt 62 aufweisen.
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Im
Folgenden wird auf die Unterschiede der beiden Ausführungsformen
näher eingegangen. Wie aus 11 ersichtlich,
hat der Schneideinsatz 6 nicht wie in der ersten Ausführungsform
gerade, sondern gebogene Schneiden 8. Ferner weist der
Schneideinsatz 6 eine Spanfläche 64 auf,
welche bündig in die Spannut 34 des Schneideinsatzträgers 4 übergeht, wie
in 12 deutlich zu erkennen ist.
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Das
erfindungsgemäße Schneidwerkzeug wurde in Bezug
auf ein Bohrwerkzeug mit einer Wechselplatte mit zwei Schneiden
beschrieben. Die erfindungsgemäße Befestigung
eines austauschbaren Schneideinsatzes in einem Schneideinsatzträger ist
jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
So können Schneideinsätze mit drei und mehr Schneiden
in Schneideinsatzträgern mit drei und mehr erfindungsgemäßen
Wangen eingesetzt werden. Selbstverständlich kann der Schneideinsatz
jeden beliebigen Spitzenwinkel und/oder Spitzenanschliff haben.
Ferner kann das Material des Schneideinsatzes dem jeweiligen Anwendungsfall
angepasst werden. Ferner liegt es im Ermessen des Fachmanns, die
zuvor erwähnten Winkelangaben innerhalb eines gewissen
Bereichs zu verändern. Der Anstellwinkel α der
hinterschnittenen Stufen sollte so gewählt werden, dass über
die Stufe gleichzeitig eine axiale Sicherung des Schneideinsatzes
gewährleistet wird und andererseits noch ein ausreichender
Hebel zum radial elastischen Auslenken des äußeren
Wangenabschnitts ermöglicht wird.
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Ferner
können die axialen Kühlmittelnuten nicht nur am
Schneideinsatzträger, sondern zusätzlich oder
stattdessen an den Seitenflächen des Schneideinsatzes vorgesehen
sein, welche im Zusammenwirken mit den Wangen des Schneideinsatzträgers
geschlossene Kühlmittelkanäle bilden, um das Kühlmittel
zur Werkzeugspitze zu führen.
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Der
Vollständigkeit halber soll erwähnt werden, dass
das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug für
den Mindermengenschmierung (MMS)-Einsatz geeignet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0625395
A1 [0002]
- - DE 4239311 A1 [0002]
- - DE 19736598 A1 [0002]
- - WO 96/11079 A1 [0003]
- - EP 0984841 A1 [0003]
- - WO 98/10881 A1 [0003]
- - DE 10042990 A1 [0004]
- - EP 1273373 A1 [0004]