DE102014116915A1

DE102014116915A1 - Werkzeughalter für einen Schneideinsatz

Info

Publication number: DE102014116915A1
Application number: DE102014116915.8A
Authority: DE
Inventors: Igor Kaufmann; Anwar Sadat Mohideen Abdul
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-05-19
Also published as: CN105598483B; CN105598483A; US20160136733A1; US9908180B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter (10) für einen Schneideinsatz (18), mit einem Schaft (12), einem am vorderen Ende des Schafts angeordneten Widerlagerabschnitt (14), an dem ein Plattensitz (16) für einen Schneideinsatz (18) vorgesehen ist, und einem Klemmabschnitt (20), der über einen Biegeabschnitt (22) einstückig mit dem Schaft (12) verbunden ist, wobei der Klemmabschnitt (20) einen Klemmfinger (28) und ein Spannmittel (26) aufweist, so dass der Klemmfinger (28) mittels des Spannmittels (26) gegen den Widerlagerabschnitt (14) beaufschlagt werden kann, wodurch zwischen dem Klemmfinger (28) und dem Widerlagerabschnitt (14) ein Schneideinsatz (18) eingespannt werden kann, wobei der Klemmabschnitt (20) über die Oberseite des Schafts (12) hervorsteht und wobei sich durch den Schaft (12) und den Biegeabschnitt (22) ein Kühlmittelzufuhrkanal (40, 42, 44, 46) in den Klemmabschnitt (20) erstreckt, wobei der Kühlmittelzufuhrkanal (40, 42, 44, 46) einen Schaftkanal (46), einen Klemmfingerkanal (40) und einen Verbindungskanal (44) aufweist, der vom Schaftkanal (46) ausgeht und sich durch den Biegeabschnitt (22) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (44) sich in einem Längsmittelbereich des Werkzeughalters (10) befindet und der Klemmabschnitt (20) auf seiner dem Schaft (12) zugewandten Rückseite (30) sich beiderseits des Längsmittelbereichs weniger weit in Richtung zum hinteren Ende des Schafts (12) hin erstreckt als im Längsmittelbereich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter für einen Schneideinsatz, mit einem Schaft, einem am vorderen Ende des Schafts angeordneten Widerlager, an dem ein Plattensitz für einen Schneideinsatz vorgesehen ist, und einem Klemmabschnitt, der über einen Biegeabschnitt einstückig mit dem Schaft verbunden ist, wobei der Klemmabschnitt einen Klemmfinger und ein Spannmittel aufweist, sodass der Klemmfinger mittels des Spannmittels gegen den Widerlagerabschnitt beaufschlagt werden kann, wodurch zwischen dem Klemmfinger und dem Widerlagerabschnitt ein Schneideinsatz eingespannt werden kann, wobei der Klemmabschnitt über die Oberseite des Schafts hervorsteht und wobei sich durch den Schaft und den Biegeabschnitt ein Kühlmittelzufuhrkanal in den Klemmabschnitt erstreckt, wobei der Kühlmittelzufuhrkanal einen Schaftkanal, einen Klemmfingerkanal und einen Verbindungskanal aufweist, der vom Schaftkanal ausgeht und sich durch den Biegeabschnitt erstreckt.
Ein solcher Werkzeughalter dient insbesondere dazu, einen vergleichsweise kleinen Schneideinsatz aufzunehmen, mit dem Nuten oder Einstiche an einem Werkzeug erzeugt werden können, insbesondere beim Drehen. Der Widerlagerabschnitt und der Klemmfinger sind zu diesem Zweck sehr schmal ausgeführt, insbesondere sehr viel schmäler als der Schaft, mit dem der Werkzeughalter an einer Werkzeugmaschine eingespannt werden kann, beispielsweise an einer Drehmaschine.
Über den Kühlmittelzufuhrkanal kann ein Kühlmittelstrom dort zugeführt werden, wo das Werkstück vom Schneideinsatz zerspant wird. Meist mündet der Klemmfingerkanal leicht oberhalb des Schneideinsatzes, sodass der Kühlmittelstrom auf die Spanfläche im Bereich der Schneidkante des Schneideinsatzes auftrifft. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen der Klemmfingerkanal teilweise zwischen dem Klemmfinger und einer Oberseite des Schneideinsatzes gebildet ist.
Bei den Werkzeughaltern der eingangs genannten Art stellt sich das Problem, dass der Kühlmittelzufuhrkanal sich vom Schaft bis hin zum Klemmfinger und damit durch den Biegeabschnitt hindurch erstrecken muss. Der Biegeabschnitt soll einen vergleichsweise geringen Materialquerschnitt haben, sodass die vom Spannmittel (üblicherweise einer Spannschraube) bereitgestellten Kräfte größtenteils in eine Spannkraft für den Schneideinsatz umgesetzt werden können und nicht zum Überwinden der Widerstandskraft des Biegeabschnittes gebraucht werden. Allerdings setzt der Verbindungskanal, der sich durch den Biegeabschnitt hindurch erstreckt, dem Mindestquerschnitt des Biegeabschnittes gewisse Untergrenzen.
Aus der WO 2012/171976 ist ein Werkzeughalter der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Klemmabschnitt asymmetrisch ausgeführt ist, nämlich mit einem Steg oder Vorsprung an einer Seite. In diesem Bereich ist der Verbindungskanal angeordnet, sodass beiderseits des Verbindungskanals im Biegeabschnitt noch genügend Material vorhanden ist.
Nachteilig bei diesem bekannten Werkzeughalter ist jedoch, dass der Biegeabschnitt entlang seiner Breite eine unterschiedliche Biegesteifigkeit hat; im Bereich des Vorsprungs ist der Biegewiderstand höher. Hieraus ergibt sich ein inhomogenes Spannverhalten des Klemmabschnittes. Hinzu kommt, dass der Werkzeughalter aufgrund der Geometrie der Rückseite des Klemmabschnittes recht aufwendig zu fertigen ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Werkzeughalter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, sodass sich ein homogenes Klemmverhalten des Klemmabschnittes ergibt und der Werkzeughalter leichter hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verbindungskanal sich in einem Längsmittelbereich des Werkzeughalters befindet und der Klemmabschnitt auf seiner dem Schaft zugewandten Rückseite sich beiderseits des Längsmittelbereichs weniger weit in Richtung zum hinteren Ende des Schafts hin erstreckt als im Längsmittelbereich. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Klemmabschnitt im Biegeabschnitt symmetrisch bezüglich einer vertikalen, sich in der Längsrichtung des Schafts erstreckenden Ebene auszuführen. Im Bereich dieser Ebene, also mittig, ist der Klemmabschnitt auf seiner dem Schaft zugwandten Seite „dicker“ ausgeführt, sodass hier trotz des Verbindungskanals noch genügend Material vorhanden ist. Seitlich des Verbindungskanals befindet sich dann weniger Material, sodass der Biegeabschnitt insgesamt die gewünschte, nicht zu hohe Biegefestigkeit hat. Da außerdem auf der Rückseite des Klemmabschnittes keine Konturen mit spitzen Winkeln vorhanden sind, können die Oberseite des Schafts und die Rückseite des Klemmabschnittes mit geringem Aufwand hergestellt werden, insbesondere in einem Durchgang gefräst werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rückseite gekrümmt ausgeführt ist und der Krümmungsmittelpunkt auf der Längsmittelebene des Schafts liegt. Hierdurch ergibt sich eine Rückseite ohne Kanten.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Rückseite einen Mittelabschnitt und beiderseits davon jeweils einen Seitenabschnitt aufweist, wobei die Seitenabschnitte, in einer Draufsicht betrachtet, ausgehend vom Mittelabschnitt leicht nach vorne verlaufen. Bei dieser Ausgestaltung setzt sich die Rückseite aus drei Facetten zusammen, nämlich dem Mittelabschnitt und den beiden Seitenabschnitten.
Die Seitenabschnitte können dabei eben oder auch gekrümmt ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Mittelabschnitt eben ist. Die jeweilige Geometrie richtet sich nach dem gewünschten Verlauf des Biegewiderstandes des Biegeabschnittes entlang der Querrichtung.
Die Rückseite kann sich in einem Winkelbereich von 80° bis 120° relativ zur Oberseite des Schafts erstrecken. Besonders bevorzugt wird ein Winkel von rund 90° zwischen der Rückseite und der Oberseite des Schafts.
Der Verbindungskanal kann sich etwa senkrecht zur Längsmittelachse des Schafts erstrecken. Grundsätzlich sind aber auch andere Ausrichtungen möglich, beispielsweise leicht nach vorne geneigt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Querkanal vorgesehen, der den Verbindungskanal mit dem Klemmfingerkanal verbindet. Der Querkanal erstreckt sich vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Schafts, sodass er keinerlei negative Auswirkungen auf den symmetrischen Verlauf des Biegewiderstandes des Biegeabschnitts hat.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Werkzeughalter in einer perspektivischen Ansicht;
2 den Werkzeughalter von 1 in einer Draufsicht;
3 den Werkzeughalter von 1 in einer Seitenansicht;
4 den Werkzeughalter von 1 in einer Draufsicht, wobei der Kühlmittelzufuhrkanal gestrichelt gezeigt ist; und
5 einen Schnitt entlang der Ebene V-V von 4.
In den 1 bis 5 ist ein Werkzeughalter 10 gezeigt, der einen Schaft 12 aufweist, mit dem der Werkzeughalter 10 in einer Werkzeugmaschine eingespannt werden kann, beispielsweise einer Drehmaschine.
An einem Ende des Schafts, das hier als „vorderes Ende“ bezeichnet wird, ist der Schaft mit einem Widerlagerabschnitt 14 versehen, an dem ein Plattensitz 16 für einen Schneideinsatz 18 vorgesehen ist. Beim Schneideinsatz 18 handelt es sich um einen Typ, mit dem insbesondere Nuten und Einstiche gedreht werden können.
Zum Einspannen des Schneideinsatzes 18 im Plattensitz 16 ist ein Klemmabschnitt 20 vorgesehen, der hier oberhalb der Ebene angeordnet ist, die durch die Oberseite des Schafts 12 definiert ist (siehe 3). Der Klemmabschnitt 20 ist mit dem Schaft 12 einstückig durch einen Biegeabschnitt 22 verbunden. Auf der vom Schaft 12 abgewandten Seite des Biegeabschnitts 22, also "vor" diesem, sind der Widerlagerabschnitt 14 und der Klemmabschnitt 20 durch einen Spalt 24 getrennt.
Am Klemmabschnitt 20 ist ein Spannmittel 26 angeordnet, mit dem der Klemmabschnitt 20 gegen den Widerlagerabschnitt 14 beaufschlagt werden kann, also in eine Richtung, dass sich der Spalt 24 verengt. Hierdurch kann ein am vorderen Ende des Klemmabschnittes 20 angeordneter Klemmfinger 28 den Schneideinsatz 18 im Plattensitz 16 festspannen.
Das Spannmittel 26 ist hier eine Spannschraube, deren Kopf auf der Oberseite des Klemmabschnittes 20 zugänglich ist und die in eine Gewindebohrung im Widerlagerabschnitt 14 eingeschraubt ist.
Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, sind der Widerlagerabschnitt 14 und der Klemmfinger 28 schwertartig ausgeführt, also sehr schmal und langgestreckt. Insbesondere beträgt die Breite des Widerlagerabschnittes 14 und des Klemmfingers 28 am vorderen Ende weniger als 20 % der Breite des Schafts, insbesondere in der Größenordnung von 15 %.
Der Klemmabschnitt 20 weist eine Rückseite 30 auf, die den Übergang zwischen der Oberseite des Schafts 12 und der Oberseite des Klemmabschnittes 20 darstellt. Wie insbesondere in 2 zu sehen ist, ist die Rückseite 30 nicht eben ausgeführt, sondern setzt sich hier aus drei Segmenten zusammen, nämlich einem Mittelabschnitt 32 und zwei Seitenabschnitten 34.
Der Mittelabschnitt 32 der Rückseite 30 ist hier im Bereich einer Längsmittelebene angeordnet, also einer Ebene, die sich entlang der Längsachse M des Schafts 12 und senkrecht zu dessen Oberseite erstreckt. Somit steht die Längsmittelebene senkrecht zur Zeichenebene von 2. Der Mittelabschnitt 32 der Rückseite 30 ist hier senkrecht zur Längsmittelebene ausgerichtet, erstreckt sich also quer zur Mittelachse M. Die beiden Seitenabschnitte 34 sind hier ebenfalls eben ausgeführt und erstrecken sich, in der Draufsicht von 2 gesehen, ausgehend vom Mittelabschnitt 32 geringfügig nach vorne. Anders ausgedrückt: ihre vom Mittelabschnitt 32 abgewandten Außenkanten haben einen größeren Abschnitt vom hinteren Ende des Schafts 12 als der Mittelabschnitt 32. Der Winkel zwischen einer vom Mittelabschnitt 32 definierten Ebene und den von den Seitenabschnitten 34 definierten Ebenen beträgt in der Größenordnung von 3 bis 10°.
Wie weiterhin in 5 zu sehen ist, beträgt der Winkel zwischen der Oberseite des Schafts 12 und den Abschnitten der Rückseite 30 hier 90°. Es kann jedoch auch anderer Winkel gewählt werden.
Der Werkzeughalter 10 ist mit einem Kühlmittelzufuhrkanal versehen, der einen Klemmfingerkanal 40, einen Querkanal 42, einen Verbindungskanal 44 und einen Schaftkanal 46 aufweist. Über die Kanäle kann ein Kühlmittelstrom dorthin geleitet werden, wo der Schneideinsatz 18 ein Werkstück zerspant.
Der Klemmfingerkanal 40 erstreckt sich von einem vorderen Abschnitt des Klemmfingers 28 bis hin in den Klemmabschnitt 20. Dort trifft er auf den Querkanal 42, der sich quer zur Mittelachse M durch den Klemmabschnitt 20 erstreckt. Mit dem Querkanal 42 steht der Verbindungskanal 44 in Verbindung, der sich hier etwa in vertikaler Richtung vom Klemmabschnitt 20 bis hinunter auf die Ebene des Schafts 12 erstreckt, wo er den Schaftkanal 46 schneidet. Der Schaftkanal 46 kann entweder, wie in 4 gezeigt, ein kurzer, sich quer erstreckender Kanal sein, oder zusätzlich eine Verlängerung enthalten, die in 1 gezeigt ist und sich bis zum hinteren Ende des Schafts erstreckt. Hierdurch kann Kühlflüssigkeit entweder am vorderen Ende des Schafts oder auch am hinteren Ende des Schafts zugeführt werden.
Wesentliches Merkmal des Werkzeughalters ist, dass der Verbindungskanal 44 sich im Längsmittelbereich des Werkzeughalters befindet, also etwa im Bereich der Längsmittelebene. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der Rückseite 30 des Klemmabschnittes 20 befindet sich der Verbindungskanal 44 dadurch in einem Bereich des Biegeabschnittes, in dem, in der Längsrichtung betrachtet, mehr Material zur Verfügung steht als seitlich; dort erstreckt sich die Rückseite 30 mehr zur Vorderseite des Werkzeughalters hin.
Der Biegeabschnitt 22 hat somit, in einer Querrichtung betrachtet, einen symmetrischen Verlauf des Biegewiderstandes.
Die Rückseite 30 des Klemmabschnittes 20 muss nicht notwendigerweise aus drei ebenen Segmenten ausgeführt sein, so wie dies bei der gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Es ist auch möglich, die Rückseite 30 gekrümmt auszuführen, wobei dann der Krümmungsmittelpunkt der Rückseitenfläche auf der Längsmittelebene liegt, sodass sich auch hier wieder ein symmetrischer Verlauf des Biegewiderstandes ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/171976 [0005]

Claims

Werkzeughalter (10) für einen Schneideinsatz (18), mit einem Schaft (12), einem am vorderen Ende des Schafts angeordneten Widerlagerabschnitt (14), an dem ein Plattensitz (16) für einen Schneideinsatz (18) vorgesehen ist, und einem Klemmabschnitt (20), der über einen Biegeabschnitt (22) einstückig mit dem Schaft (12) verbunden ist, wobei der Klemmabschnitt (20) einen Klemmfinger (28) und ein Spannmittel (26) aufweist, so dass der Klemmfinger (28) mittels des Spannmittels (26) gegen den Widerlagerabschnitt (14) beaufschlagt werden kann, wodurch zwischen dem Klemmfinger (28) und dem Widerlagerabschnitt (14) ein Schneideinsatz (18) eingespannt werden kann, wobei der Klemmabschnitt (20) über die Oberseite des Schafts (12) hervorsteht und wobei sich durch den Schaft (12) und den Biegeabschnitt (22) ein Kühlmittelzufuhrkanal (40, 42, 44, 46) in den Klemmabschnitt (20) erstreckt, wobei der Kühlmittelzufuhrkanal (40, 42, 44, 46) einen Schaftkanal (46), einen Klemmfingerkanal (40) und einen Verbindungskanal (44) aufweist, der vom Schaftkanal (46) ausgeht und sich durch den Biegeabschnitt (22) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (44) sich in einem Längsmittelbereich des Werkzeughalters (10) befindet und der Klemmabschnitt (20) auf seiner dem Schaft (12) zugewandten Rückseite (30) sich beiderseits des Längsmittelbereichs weniger weit in Richtung zum hinteren Ende des Schafts (12) hin erstreckt als im Längsmittelbereich.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (30) gekrümmt ausgeführt ist und der Krümmungsmittelpunkt auf der Längsmittelebene des Schafts (12) liegt.
Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (30) einen Mittelabschnitt (32) und beiderseits davon jeweils einen Seitenabschnitt (34) aufweist, wobei die Seitenabschnitte (34), in einer Draufsicht betrachtet, ausgehend vom Mittelabschnitt (32) leicht nach vorne verlaufen.
Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenabschnitte (34) jeweils eben sind.
Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenabschnitte (34) jeweils gekrümmt sind.
Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (32) eben ist.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (30) sich in einem Winkelbereich von 80° bis 110° relativ zur Oberseite des Schafts (12) erstreckt.
Werkzeughalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite (30) sich in einem Winkel von rund 90° relativ zur Oberseite des Schafts (12) erstreckt.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (44) sich etwa senkrecht zur Längsmittelachse des Schafts (12) erstreckt.
Werkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querkanal (42) vorgesehen ist, der den Verbindungskanal (44) mit dem Klemmfingerkanal (40) verbindet.