DE102015010399A1

DE102015010399A1 - Austauschbarer Schneidkopf, der einen Gewindeanbauabschnitt mit zwei beabstandeten konischen Anlageflächen hat, die mit dem gleichen Konuswinkel versehen sind, Werkzeughalter und rotierendes Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE102015010399A1
Application number: DE102015010399.7A
Authority: DE
Inventors: Gil Hecht
Original assignee: Iscar Ltd
Current assignee: Iscar Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-03-02

Abstract

Ein austauschbarer Schneidkopf weist einen vorderen Schneidabschnitt und einen hinteren Anbauabschnitt auf. Der Anbauabschnitt weist ein männliches Koppelteil auf, das von einer Kopfgrundfläche nach hinten vorsteht. Das männliche Koppelteil weist einen vorderen und hinteren Auflageabschnitt sowie ein dazwischen liegendes Außengewinde auf. Der vordere und hintere Auflageabschnitt weisen eine konisch geformte vordere bzw. hintere Kopfanlagefläche auf. Die vordere und hintere Kopfanlagefläche haben den gleichen Konuswinkel. Befindet sich ein Schneidwerkzeug mit dem Schneidkopf und einem Werkzeughalter, der ein weibliches Koppelteil hat, in einer verriegelten Position, stellt das Außengewinde einen Gewindeeingriff im weiblichen Koppelteil her, und die vordere und hintere Kopfanlagefläche liegen konisch an entsprechenden konisch geformten Oberflächen im weiblichen Koppelteil an.

Description

Gebiet der Erfindung
Der Gegenstand der Anmeldung betrifft rotierende Schneidwerkzeuge der Art, bei der ein austauschbarer Schneidkopf, der ein männliches Koppelteil hat, in einem weiblichen Koppelteil eines Werkzeughalters mit Hilfe eines Gewindekoppelmechanismus entfernbar festgehalten wird.
Hintergrund der Erfindung
Rotierende Schneidwerkzeuge können mit einem Gewindekoppelmechanismus zum sicheren Festhalten eines austauschbaren Schneidkopfs in einem Werkzeughalter versehen sein.
Der austauschbare Schneidkopf kann ein männliches Koppelteil aufweisen, und der Werkzeughalter kann ein weibliches Koppelteil aufweisen. Das männliche Koppelteil kann ein Außengewinde und mindestens eine Anlagefläche aufweisen. Das weibliche Koppelteil kann ein Innengewinde und mindestens eine Anlagefläche aufweisen, die jeweils dem Außengewinde und der mindestens einen Anlagefläche auf dem männlichen Koppelteil entsprechen.
Bei einigen derartigen rotierenden Schneidwerkzeugen weist das männliche Koppelteil eine Anlagefläche auf, die eine konische Form hat, und das Außengewinde ist ein zylindrisches bzw. gerades (d. h. „nicht kegliges”) Gewinde. Ein Beispiel für ein solches rotierendes Schneidwerkzeug ist beispielsweise in der US-A-6485220 offenbart.
Bei anderen derartigen rotierenden Schneidwerkzeugen weist das männliche Koppelteil eine Anlagefläche auf, die eine konische Form hat, und das Außengewinde ist ein kegliges Gewinde. Ein Beispiel für ein solches rotierendes Schneidwerkzeug ist beispielsweise in der US-A-7374376 offenbart.
Bei noch anderen derartigen rotierenden Schneidwerkzeugen weist das männliche Koppelteil zwei Anlageflächen auf, wobei eine Anlagefläche eine konische Form hat, die andere Anlagefläche eine zylindrische Form hat und das Außengewinde ein gerades Gewinde ist. Ein Beispiel für ein solches rotierendes Schneidwerkzeug ist in der US-A-7341409 offenbart.
Bei noch anderen derartigen rotierenden Schneidwerkzeugen weist das männliche Koppelteil zwei benachbarte konische Anlageflächen auf, und das Außengewinde ist ein kegliges Gewinde. Ein Beispiel für ein solches rotierendes Schneidwerkzeug ist beispielsweise in der US 2015/016905 offenbart, in der sich das keglige Gewinde in Rückwärtsrichtung des Koppelteils, weg von den beiden benachbarten Anlageflächen und hin zu einem kugelförmigen Stützbereich erstreckt.
Dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Kopplung eines austauschbaren Schneidkopfs in einem Werkzeughalter bereitzustellen, die verbesserte Steifigkeit hat.
Eine weitere Aufgabe des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung ist, ein rotierendes Schneidwerkzeug bereitzustellen, das einen Gewindekoppelmechanismus mit zwei konischen Anlageflächen hat und das leicht herzustellen ist, vergleicht man es mit anderen rotierenden Schneidwerkzeugen, die Gewindekoppelmechanismen mit zwei konischen Anlageflächen haben.
Als noch weitere Aufgabe liegt dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung zugrunde, eine Kopplung eines austauschbaren Schneidkopfs in einem Werkzeughalter mit verbesserter Stabilität gegen Seitenschneidkräfte bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung wird ein austauschbarer Schneidkopf für rotierende Schneidvorgänge bereitgestellt, der eine Kopflängsachse hat, um die der austauschbare Schneidkopf in einer Rotationsrichtung rotiert, wobei sich die Kopflängsachse in Vorwärts-Rückwärtsrichtung erstreckt, und der aufweist:
einen vorderen Abschnitt, der einen Schneidabschnitt bildet, und einen hinteren Abschnitt, der einen Anbauabschnitt bildet, wobei:
der Anbauabschnitt ein männliches Koppelteil aufweist, das von einer nach hinten weisenden Kopfgrundfläche nach hinten vorsteht, wobei sich die Kopfgrundfläche im Hinblick auf die Kopflängsachse quer erstreckt und eine Grenze zwischen dem Schneidabschnitt und dem Anbauabschnitt definiert, wobei das männliche Koppelteil aufweist:
einen nach außen weisenden vorderen und hinteren Auflageabschnitt und ein dazwischen liegendes Außengewinde, wobei:
der vordere Auflageabschnitt eine konisch geformte vordere Kopfanlagefläche aufweist, die in Rückwärtsrichtung nach innen zuläuft, was einen vorderen Kopfkonuswinkel definiert;
der hintere Auflageabschnitt eine konisch geformte hintere Kopfanlagefläche aufweist, die in Rückwärtsrichtung nach innen zuläuft, was einen hinteren Kopfkonuswinkel definiert; und
der vordere und hintere Kopfkonuswinkel den gleichen Wert haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung wird auch ein Werkzeughalter bereitgestellt, der eine Halterlängsachse hat, die sich in Vorwärts-Rückwärtsrichtung erstreckt, und der ein weibliches Koppelteil aufweist, das sich von einer nach vorn weisenden Haltervorderfläche nach hinten erstreckt, wobei sich die Haltervorderfläche im Hinblick auf die Halterlängsachse quer erstreckt, wobei das weibliche Koppelteil aufweist:
einen nach innen weisenden vorderen und hinteren Stützabschnitt und ein dazwischen liegendes Innengewinde, wobei:
der vordere Stützabschnitt eine vordere Halteranlagefläche aufweist, die in Rückwärtsrichtung nach innen zuläuft, was einen vorderen Halterkonuswinkel definiert;
der hintere Stützabschnitt eine hintere Halteranlagefläche aufweist, die in Rückwärtsrichtung nach innen zuläuft, was einen hinteren Halterkonuswinkel definiert; und
der vordere und hintere Halterkonuswinkel den gleichen Wert haben.
Gemäß einem weiteren Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung wird auch ein rotierendes Schneidwerkzeug bereitgestellt, das aufweist:
einen austauschbaren Schneidkopf; und
einen Werkzeughalter; wobei
das rotierende Schneidwerkzeug zwischen einer gelösten Position und einer verriegelten Position einstellbar ist, wobei in der verriegelten Position:
das männliche Koppelteil im Weiblichen Koppelteil entfernbar festgehalten wird;
das Außen- und Innengewinde einen Gewindeeingriff miteinander herstellen;
die Kopfgrundfläche an der Haltervorderfläche anliegt;
die vordere Kopfanlagefläche an der vorderen Halteranlagefläche anliegt; und
die hintere Kopfanlagefläche an der hinteren Halteranlagefläche anliegt.
Verständlich ist, dass die vorstehende Darstellung eine Zusammenfassung ist und dass nachstehend beschriebene Merkmale in jeder Kombination auf den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung anwendbar sein können, beispielsweise kann jedes der folgenden Merkmale auf den austauschbaren Schneidkopf, den Werkzeughalter oder das rotierende Schneidwerkzeug anwendbar sein:
Der vordere Kopfkonuswinkel kann im Bereich von 5° ≤ α ≤ 7° liegen. Der hintere Kopfkonuswinkel kann im Bereich von 5° ≤ β ≤ 7° liegen.
Vorzugsweise können der vordere und hintere Kopfkonuswinkel genau gleich 6° sein.
Das Außengewinde kann ein zylindrisches bzw. gerades Gewinde sein.
Die vordere Kopfanlagefläche liegt auf einem gedachten vorderen Außenkonus, der um die Kopflängsachse zentriert ist. Die mehreren Außengewindegründe definieren einen gedachten Außengrundzylinder, der durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt axial begrenzt ist. Der gedachte vordere Außenkonus kann den gedachten Außengrundzylinder schneiden.
Die hintere Kopfanlagefläche liegt auf einem gedachten hinteren Außenkonus, der um die Kopflängsachse zentriert ist. Die mehreren Außengewindespitzen definieren einen gedachten Außenspitzenzylinder, der durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt axial begrenzt ist. Der gedachte hintere Außenkonus kann den gedachten Außenspitzenzylinder schneiden.
Der Außen- bzw. große Durchmesser des Außengewindes am nächsten zum vorderen Auflageabschnitt definiert einen großen Außendurchmesser, der kleiner als ein minimaler vorderer Außendurchmesser der vorderen Kopfanlagefläche sein kann.
Der Kern- bzw. kleine Durchmesser des Außengewindes am nächsten zum hinteren Auflageabschnitt definiert einen kleinen Außendurchmesser, der größer als ein maximaler hinterer Außendurchmesser der hinteren Kopfanlagefläche sein kann.
Ein maximaler hinterer Außendurchmesser der hinteren Kopfanlagefläche kann kleiner als ein minimaler vorderer Außendurchmesser der vorderen Kopfanlagefläche sein.
Die vordere Kopfanlagefläche hat eine vordere Kopfkonus-Axialhöhe. Die hintere Kopfanlagefläche hat eine hintere Kopfkonus-Axialhöhe. Die hintere Kopfkonus-Axialhöhe kann größer als die vordere Kopfkonus-Axialhöhe sein.
Die Kopfgrundfläche kann senkrecht zur Kopflängsachse sein.
Der vordere Halterkonuswinkel kann im Bereich von 4,7° ≤ γ ≤ 6,7° liegen. Der hintere Halterkonuswinkel kann im Bereich von 4,7° ≤ δ ≤ 6,7° liegen.
Vorzugsweise können der vordere und hintere Halterkonuswinkel gleich 5,7° sein.
Das Innengewinde kann ein gerades Gewinde sein.
Die vordere Halteranlagefläche liegt auf einem gedachten vorderen Innenkonus, der um die Halterlängsachse zentriert ist. Die mehreren Innengewindespitzen definieren einen gedachten Innenspitzenzylinder, der durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt axial begrenzt ist. Der gedachte vordere Innenkonus kann den gedachten Innenspitzenzylinder schneiden.
Die hintere Halteranlagefläche liegt auf einem gedachten hinteren Innenkonus, der um die Halterlängsachse zentriert ist. Die mehreren Innengewindegründe definieren einen gedachten Innengrundzylinder, der durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt axial begrenzt ist. Der gedachte hintere Innenkonus kann den gedachten Innengrundzylinder schneiden.
Der große Durchmesser des Innengewindes am nächsten zum vorderen Stützabschnitt definiert einen großen Innendurchmesser, der kleiner als ein minimaler vorderer Innendurchmesser der vorderen Halteranlagefläche sein kann.
Der kleine Durchmesser des Innengewindes am nächsten zum hinteren Stützabschnitt definiert einen kleinen Innendurchmesser, der größer als ein maximaler hinterer Innendurchmesser der hinteren Halteranlagefläche sein kann.
Ein maximaler hinterer Innendurchmesser der hinteren Halteranlagefläche kann kleiner als ein minimaler vorderer Innendurchmesser der vorderen Halteranlagefläche sein.
Die vordere Halteranlagefläche hat eine vordere Halterkonus-Axialhöhe. Die hintere Halteranlagefläche hat eine hintere Halterkonus-Axialhöhe. Die hintere Halterkonus-Axialhöhe kann größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe sein.
In der gelösten Position kann das männliche Koppelteil außerhalb des weiblichen Koppelteils liegen. Der vordere Kopfkonuswinkel kann im Bereich von 5° ≤ α ≤ 7° liegen. Der hintere Kopfkonuswinkel kann im Bereich von 5° ≤ β ≤ 7° liegen. Der vordere Halterkonuswinkel kann im Bereich von 4,7° ≤ γ ≤ 6,7° liegen. Der hintere Halterkonuswinkel kann im Bereich von 4,7° ≤ δ ≤ 6,7° liegen.
In der gelösten Position können der vordere und hintere Kopfkonuswinkel um höchstens 0,6° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel sein.
Vorzugsweise können in der gelösten Position der vordere und hintere Kopfkonuswinkel um 0,3° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel sein.
In der verriegelten Position sind der vordere und hintere Stützabschnitt so elastisch verformt, dass der vordere und hintere Kopfkonuswinkel und der vordere und hintere Halterkonuswinkel den gleichen Wert haben.
Ferner kann das rotierende Schneidwerkzeug zwischen der gelösten Position und einer ersten vorverriegelten Position vor der verriegelten Position einstellbar sein, und in der ersten vorverriegelten Position können das Außen- und Innengewinde einen Gewindeeingriff miteinander herstellen. Die Kopfgrundfläche kann von der Haltervorderfläche um einen ersten vorderen Abstand beabstandet sein. Die vordere Kopfanlagefläche kann in Anfangskontakt mit der vorderen Halteranlagefläche stehen. Die hintere Kopfanlagefläche kann von der hinteren Halteranlagefläche um einen ersten hinteren Abstand beabstandet sein.
Ferner kann das rotierende Schneidwerkzeug zwischen der ersten vorverriegelten Position und einer zweiten vorverriegelten Position vor der verriegelten Position einstellbar sein, und in der zweiten vorverriegelten Position können das Außen- und Innengewinde einen Gewindeeingriff miteinander herstellen. Die Kopfgrundfläche kann von der Haltervorderfläche um einen zweiten vorderen Abstand beabstandet sein, wobei der zweite vordere Abstand kleiner als der erste vordere Abstand ist. Die vordere Kopfanlagefläche kann in Kontakt mit der vorderen Halteranlagefläche stehen. Die hintere Kopfanlagefläche kann in Anfangskontakt mit der hinteren Halteranlagefläche stehen.
Die vordere Kopfanlagefläche hat eine vordere Kopfkonus-Axialhöhe. Die hintere Kopfanlagefläche hat eine hintere Kopfkonus-Axialhöhe. Die vordere Halteranlagefläche hat eine vordere Halterkonus-Axialhöhe. Die hintere Halteranlagefläche hat eine hintere Halterkonus-Axialhöhe. Die vordere Kopfkonus-Axialhöhe kann größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe sein. Die hintere Kopfkonus-Axialhöhe kann größer als die hintere Halterkonus-Axialhöhe sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der Anmeldung und zur Darstellung, wie sie praktisch umgesetzt sein kann, wird nunmehr auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Längsschnittansicht eines rotierenden Schneidwerkzeugs;
2 eine perspektivische Explosionslängsschnittansicht des rotierenden Schneidwerkzeugs gemäß 1;
3 eine Perspektivansicht eines austauschbaren Schneidkopfs gemäß 1 und 2;
4 eine Seitenansicht des austauschbaren Schneidkopfs gemäß 3;
5 eine Einzelheit von 4;
6 eine Perspektivansicht eines Werkzeughalters gemäß 1 und 2;
7 eine Längsschnittansicht des Werkzeughalters gemäß 6;
8 eine detaillierte Längsschnittansicht des rotierenden Schneidwerkzeugs gemäß 1 und 2, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug in einer ersten vorverriegelten Position befindet;
9 eine Einzelheit von 8;
10 eine analoge Ansicht gemäß 8, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug in einer zweiten vorverriegelten Position befindet; und
11 eine analoge Ansicht gemäß 8, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug in einer verriegelten Position befindet.
Deutlich ist, dass zur einfachen und klaren Veranschaulichung in den Zeichnungen gezeigte Elemente nicht unbedingt maßstäblich dargestellt sind. Beispielsweise können die Abmessungen einiger Elemente relativ zu anderen Elementen der Klarheit halber übertrieben dargestellt sein, oder mehrere körperliche Komponenten können zu einem Funktionsblock oder Element gehören. Wo dies für zweckmäßig erachtet wird, können Bezugszahlen in den Zeichnungen wiederholt sein, um auf entsprechende oder analoge Elemente zu verweisen.
Nähere Beschreibung der Erfindung
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung dargestellt. Zur Erläuterung werden spezifische Konfigurationen und Einzelheiten ausreichend detailliert dargelegt, um für ein gründliches Verständnis des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung zu sorgen. Dem Fachmann wird aber klar sein, dass der Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ohne die hier vorgestellten spezifischen Konfigurationen und Einzelheiten praktisch umgesetzt sein kann.
Zunächst sei auf 1 und 2 verwiesen, die ein rotierendes Schneidwerkzeug 20 der für Fräsvorgänge, insbesondere zum Stirnfräsen, verwendeten Art gemäß Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung zeigen. Das rotierende Schneidwerkzeug 20 weist einen austauschbaren Schneidkopf 22 auf, der eine Kopflängsachse A hat, um die der austauschbare Schneidkopf 22 in einer Rotationsrichtung R rotiert. Die Kopflängsachse A erstreckt sich in einer Vorwärts- D_F- Rückwärtsrichtung D_R. Normalerweise kann der austauschbare Schneidkopf 22 aus Hartmetall hergestellt sein. Ferner weist das rotierende Schneidwerkzeug 20 einen Werkzeughalter 24 auf. Der Werkzeughalter 24 kann normalerweise aus Stahl hergestellt sein. In der dargestellten Ausführungsform hat der Schneidkopf 22 keinen mittleren Kühlmittelkanal, der sich entlang der Kopflängsachse A erstreckt, wenngleich in anderen Ausführungsformen ein solcher Kühlmittelkanal vorhanden sein kann. Der austauschbare Schneidkopf 22 kann im Werkzeughalter 24 mit Hilfe eines Gewindekoppelmechanismus entfernbar festgehalten werden. Eventuell könnte ein solcher Gewindekoppelmechanismus für andere Arten rotierender Schneidvorgänge als die zuvor genannte von Vorteil sein, beispielsweise zum Reiben oder Bohren.
Deutlich sollte sein, dass sich der Gebrauch der Begriffe „vorwärts”, „vordere” u. ä. sowie „rückwärts”, „hintere” u. ä. in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen auf eine Relativposition in Richtung der Kopflängsachse A nach links bzw. rechts in 4 bis 8 sowie 10 und 11 bezieht.
Nunmehr wird auf 3 bis 5 Bezug genommen. Der austauschbare Schneidkopf 22 hat einen vorderen Abschnitt, der einen Schneidabschnitt 26 bildet, und einen hinteren Abschnitt, der einen Anbauabschnitt 28 bildet. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der austauschbare Schneidkopf 22 aus einem einheitlichen geschlossenen einteiligen Aufbau gebildet sein. Damit geht vorteilhaft einher, dass der austauschbare Schneidkopf 22 keine abnehmbaren Schneideinsätze (nicht gezeigt) hat. Solche abnehmbare Schneideinsätze können periodisch ausgetauscht werden, was ein zeitaufwändiger Verfahrensablauf sein kann. Zudem besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise Gewindeschrauben (nicht gezeigt), die zum lösbaren Festhalten der abnehmbaren Schneideinsätze am austauschbaren Schneidkopf 22 verwendet werden können, während des Austauschvorgangs verlegt werden und/oder verloren gehen können.
Gemäß 3 und 4 weist der Schneidabschnitt 26 mindestens eine Umfangsschneidkante 30 auf. In diesem nicht einschränkenden Beispiel, das in den Zeichnungen gezeigt ist, kann sich die mindestens eine Umfangsschneidkante 30 um die Kopflängsachse A spiralförmig erstrecken. Außerdem können im dargestellten nicht einschränkenden Beispiel genau vier Umfangsschneidkanten vorhanden sein. Jede Umfangsschneidkante 30 ist am Schnitt einer Umfangsfreifläche 32 und einer Umfangsspanfläche 34 gebildet. Die Umfangsfreifläche 32 liegt rotationsbezogen hinter der Umfangsschneidkante 30, und die Umfangsspanfläche 34 liegt rotationsbezogen vor der Umfangsschneidkante 30, beide im Hinblick auf die Rotationsrichtung R. Durch die Orientierung der Umfangsschneidkante 30 können Metallschneidvorgänge durchgeführt werden. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der Schneidabschnitt 26 mindestens eine Nut 36 zum Abführen von Spänen (nicht gezeigt) aufweisen, die während des Schneidvorgangs erzeugt werden. Eine Nut 36 ist jeder Umfangsschneidkante 30 zugeordnet. Der austauschbare Schneidkopf 22 kann eine oder mehrere Endschneidkanten 30b an einer Endfläche 37 des Schneidabschnitts 26 aufweisen. In diesem nicht einschränkenden Beispiel, das in den Zeichnungen gezeigt ist, kann der austauschbare Schneidkopf 22 genau vier Endschneidkanten 30b aufweisen.
Mit Bezug auf 4 und 5 weist der Anbauabschnitt 28 ein männliches Koppelteil 38 auf, das von einer nach hinten weisenden Kopfgrundfläche 40 nach hinten vorsteht. Die Kopfgrundfläche 40 erstreckt sich quer im Hinblick auf die Kopflängsachse A und definiert eine Grenze zwischen dem Schneidabschnitt 26 und dem Anbauabschnitt 28. Das heißt, der Schneidabschnitt 26 ist vor der Kopfgrundfläche 40 gebildet, und der Anbauabschnitt 28 ist hinter der Kopfgrundfläche 40 gebildet. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann das männliche Koppelteil 38 starr sein. Die Kopfgrundfläche 40 kann senkrecht zur Kopflängsachse A sein. Die Kopfgrundfläche 40 soll an einer entsprechenden Oberfläche auf dem Werkzeughalter 24 anliegen, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug 20 in einer verriegelten Position befindet, was später beschrieben wird.
Das männliche Koppelteil 38 weist ein Außengewinde 42 auf. Gemäß 5 weist das Außengewinde 42 einen Außengewindekamm 44 auf, der sich um eine Außengewindeachse B spiralförmig erstreckt, was mehrere Außengewindespitzen 46 und mehrere Außengewindegründe 48 bildet. Die Außengewindeachse B fällt mit der Kopflängsachse A zusammen. Somit sind der Außengewindeabschnitt 42 und der austauschbare Schneidkopf 22 koaxial. Die mehreren Außengewindespitzen 46 definieren den Außen- bzw. großen Durchmesser, und die mehreren Außengewindegründe 48 definieren den Kern- bzw. kleinen Durchmesser des Außengewindes 42. Das Außengewinde hat eine Außengewindelänge LE in der Messung in Richtung der Außengewindeachse B. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann das Außengewinde 42 etwa drei Windungen haben.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann das Außengewinde 42 ein gerades Gewinde sein. Deutlich sollte sein, dass sich in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff „gerades Gewinde” auf ein Gewinde bezieht, bei dem sich der Gewindekamm um einen Zylinder erstreckt und somit die Gewindespitzen den gleichen Abstand von der Gewindelängsachse haben. Ähnlich sollte klar sein, dass sich in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff „kegliges Gewinde” auf ein Gewinde bezieht, bei dem sich der Gewindekamm um einen Kegel erstreckt und somit die Gewindespitzen einen abnehmenden Abstand von der Gewindelängsachse in Rückwärtsrichtung haben. Weil das Außengewinde 42 ein gerades Gewinde ist, kann der austauschbare Schneidkopf 22 leichter hergestellt werden, als wenn das Außengewinde 42 beispielsweise keglig wäre.
Gemäß 4 und 5 weist das männliche Koppelteil 38 zwei Auflageabschnitte auf, einen vorderen Auflageabschnitt 50 und einen hinteren Auflageabschnitt 52, die jeweils von der Kopflängsachse A weg nach außen weisen. Das heißt, der vordere Auflageabschnitt 50 und der hintere Auflageabschnitt 52 weisen allgemein radial nach außen. Der vordere und hintere Auflageabschnitt 50, 52 liegen auf jeder Seite des Außengewindes 42. Anders gesagt liegt das Außengewinde 42 zwischen dem vorderen und hinteren Auflageabschnitt 50, 52.
Ist das Außengewinde 42 ein gerades Gewinde, so ist ein gedachter Außenspitzenzylinder 62 durch die mehreren Außengewindespitzen 46 des Außengewindes 42 definiert und durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt 50, 52 axial begrenzt. Weiterhin ist ein gedachter Außengrundzylinder 66 durch die mehreren Außengewindegründe 48 des Außengewindes 42 definiert und durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt 50, 52 axial begrenzt.
Der vordere Auflageabschnitt 50 weist eine vordere Kopfanlagefläche 54 auf, die in Rückwärtsrichtung D_R nach innen so zuläuft, dass sie einen vorderen Kopfkonuswinkel α definiert. Das heißt, die vordere Kopfanlagefläche 54 hat eine konische Form, die allgemein radial nach außen weist, wobei der vordere Kopfkonuswinkel α ein Innenwinkel ist. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann die vordere Kopfanlagefläche 54 kegelstumpfförmig sein. Der vordere Kopfkonuswinkel α kann im Bereich von 5° ≤ α ≤ 7° liegen. Vorzugsweise kann der vordere Kopfkonuswinkel α genau gleich 6° sein. Anders gesagt kann die vordere Kopfanlagefläche 54 einen Winkel von 3° im Hinblick auf die Kopflängsachse A definieren. Zu beachten ist, dass die vordere Kopfanlagefläche 54 an einer entsprechenden Oberfläche auf dem Werkzeughalter 24 anliegen soll, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug 20 in einer verriegelten Position befindet, was später beschrieben wird.
Deutlich sollte sein, dass sich der Gebrauch der Begriffe „radial innen/nach innen” und „radial außen/nach außen” in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen auf eine Relativposition in senkrechter Richtung in Relation zur Kopflängsachse A und/oder Halterlängsachse C hin zur jeweiligen Achse und von ihr weg in 4 bis 8 sowie 10 und 11 bezieht. Ferner sollte klar sein, dass sich der Gebrauch des Begriffs „Konuswinkel” in der gesamten Beschreibung auf einen Winkel bezieht, der durch die Kegelflächen eines Kegels im Längsschnitt gebildet ist. Zu beachten ist, dass sich der Begriff „Längsschnitt” auf einen Schnitt in einer Ebene bezieht, die die Längsachse enthält.
Die vordere Kopfanlagefläche 54 liegt auf einem gedachten vorderen Außenkonus 60, der um die Kopflängsachse A zentriert ist. Das heißt, der gedachte vordere Außenkonus 60 ist mit dem männlichen Koppelteil 38 koaxial. Der gedachte vordere Außenkonus 60 ist ein gerader Kreiskegel. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der gedachte vordere Außenkonus 60 den gedachten Außenspitzenzylinder 62 schneiden.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann ein vorderer Abschnitt des vorderen Auflageabschnitts 50 benachbart zur Kopfgrundfläche 40 liegen. Der Schnitt des vorderen Auflageabschnitts 50 und der Kopfgrundfläche 40 kann konkav gekrümmt sein. Ein hinterer Abschnitt des vorderen Auflageabschnitts 50 kann benachbart zum Außengewinde 42 liegen.
Der hintere Auflageabschnitt 52 weist eine hintere Kopfanlagefläche 56 auf, die in Rückwärtsrichtung D_R nach innen so zuläuft, dass sie einen hinteren Kopfkonuswinkel β definiert. Das heißt, die hintere Kopfanlagefläche 56 hat eine konische Form, die allgemein radial nach außen weist, wobei der hintere Kopfkonuswinkel β ein Innenwinkel ist. In diesem nicht einschränkenden Beispiel gemäß den Zeichnungen kann die hintere Kopfanlagefläche 56 kegelstumpfförmig sein. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der hintere Kopfkonuswinkel β im Bereich von 5° ≤ β ≤ 7° liegen. Vorzugsweise kann der hintere Kopfkonuswinkel β gleich 6° sein. Anders gesagt kann die hintere Kopfanlagefläche 56 einen Winkel von 3° im Hinblick auf die Kopflängsachse A definieren. Zu beachten ist, dass die hintere Kopfanlagefläche 56 an einer entsprechenden Oberfläche auf dem Werkzeughalter 24 anliegen soll, wenn sich das rotierende Schneidwerkzeug 20 in einer verriegelten Position befindet, was später beschrieben wird.
Die hintere Kopfanlagefläche 56 liegt auf einem gedachten hinteren Außenkonus 64, der um die Kopflängsachse A zentriert ist. Das heißt, der gedachte hintere Außenkonus 64 ist mit dem männlichen Koppelteil 38 koaxial. Der gedachte hintere Außenkonus 64 ist ein gerader Kreiskegel. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der gedachte hintere Außenkonus 64 den gedachten Außengrundzylinder 66 schneiden.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann ein vorderer Abschnitt des hinteren Auflageabschnitts 52 benachbart zum Außengewinde 42 liegen. Ein hinterer Abschnitt des hinteren Auflageabschnitts 52 kann benachbart zu einer Kopfrückfläche 58 des männlichen Koppelteils 38 liegen. Der Schnitt des hinteren Auflageabschnitts 52 und der Kopfrückfläche 58 kann abgefast sein. Die Kopfrückfläche 58 kann senkrecht zur Kopflängsachse A sein.
Der vordere und hintere Kopfkonuswinkel α, β haben den gleichen Wert. Somit braucht vorteilhaft der Rotationswinkel einer Schleifscheibe (die zur Herstellung des austauschbaren Schneidkopfs 22 verwendet wird) nicht neu konfiguriert zu werden, wenn die vordere und hintere Kopfanlagefläche 54, 56 geschliffen werden. Deutlich sollte sein, dass der Ausdruck „gleicher Wert” in der Anwendung auf die Konuswinkel α, β innerhalb von ±0,5° bedeutet.
Die vordere Kopfanlagefläche 54 hat eine vordere Kopfkonus-Axialhöhe H1 in der Messung in Richtung der Kopflängsachse A. Die hintere Kopfanlagefläche 56 hat eine hintere Kopfkonus-Axialhöhe H2 in der Messung in Richtung der Kopflängsachse A. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann H1 normalerweise einen Wert von 1,3 mm haben, und H2 kann normalerweise einen Wert von 2,5 mm haben. Die hintere Kopfkonus-Axialhöhe H2 kann größer als die vordere Kopfkonus-Axialhöhe H1 sein. Die Außengewindelänge LE kann größer als die vordere Kopfkonus-Axialhöhe H1 sein. Die Außengewindelänge LE kann größer als die hintere Kopfkonus-Axialhöhe H2 sein.
Wie ferner in 5 dargestellt ist, definiert der große Durchmesser des Außengewindes 42 am nächsten zum vorderen Auflageabschnitt 50 einen großen Außendurchmesser DE1. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der große Außendurchmesser DE1 kleiner als ein minimaler vorderer Außendurchmesser FD_E der vorderen Kopfanlagefläche 54 sein.
Der kleine Durchmesser des Außengewindes 42 am nächsten zum hinteren Auflageabschnitt 52 definiert einen kleinen Außendurchmesser DE2. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der kleine Außendurchmesser DE2 größer als ein maximaler hinterer Außendurchmesser RD_E der hinteren Kopfanlagefläche 56 sein. Der maximale hintere Außendurchmesser RD_E der hinteren Kopfanlagefläche 56 kann kleiner als der minimale vordere Außendurchmesser FD_E der vorderen Kopfanlagefläche 54 sein.
Ein weiterer Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung betrifft den Werkzeughalter 24. Gemäß 6 und 7 hat der Werkzeughalter 24 eine Halterlängsachse C, die sich in Vorwärts- D_F- Rückwärtsrichtung D_R erstreckt. Der Werkzeughalter 24 weist ein weibliches Koppelteil 68 auf, das sich von einer nach vorn weisenden Haltervorderfläche 70 nach hinten erstreckt. Die Haltervorderfläche 70 erstreckt sich quer im Hinblick auf die Halterlängsachse C. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann die Haltervorderfläche 70 senkrecht zur Halterlängsachse C sein.
Das weibliche Koppelteil 68 weist ein Innengewinde 72 auf. Wie in Längsschnittansicht des weiblichen Koppelteils 68 gezeigt (d. h. 7), weist das Innengewinde 72 einen Innengewindekamm 74 auf, der sich um eine Innengewindeachse D spiralförmig erstreckt, was mehrere Innengewindespitzen 76 und mehrere Innengewindegründe 78 bildet. Die Innengewindeachse D fällt mit der Halterlängsachse C zusammen. Somit ist der Innengewindeabschnitt 72 koaxial mit dem Werkzeughalter 24. Die mehreren Innengewindespitzen 76 definieren den kleinen Durchmesser, und die mehreren Innengewindegründe 78 definieren den großen Durchmesser des Innengewindes 72. Das Innengewinde hat eine Innengewindelänge LI in der Messung in Richtung der Innengewindeachse D. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann das Innengewinde 72 etwa drei Windungen haben.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann das Innengewinde 72 ein zylindrisches bzw. gerades Gewinde sein. Da das Innengewinde 72 ein gerades Gewinde ist, lässt sich der Werkzeughalter 24 leichter als beispielsweise bei einem kegeligen Innengewinde 72 herstellen.
Gemäß 7 weist das weibliche Koppelteil 68 zwei Stützabschnitte auf, einen vorderen Stützabschnitt 80 und einen hinteren Stützabschnitt 82, die jeweils nach innen zur Halterlängsachse C weisen. Das heißt, der vordere Stützabschnitt 80 und der hintere Stützabschnitt 82 weisen allgemein radial nach innen. Der vordere und hintere Stützabschnitt 80, 82 liegen auf jeder Seite des Innengewindes 72. Anders gesagt liegt das Innengewinde 72 zwischen dem vorderen und hinteren Stützabschnitt 80, 82.
Ist das Innengewinde 72 ein gerades Gewinde, so ist ein gedachter Innenspitzenzylinder 92 durch die mehreren Innengewindespitzen 76 des Innengewindes 72 definiert und durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt 80, 82 axial begrenzt. Außerdem ist ein gedachter Innengrundzylinder 96 durch die mehreren Innengewindegründe 78 des Innengewindes 72 definiert und durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt 80, 82 axial begrenzt.
Der vordere Stützabschnitt 80 weist eine vordere Halteranlagefläche 84 auf, die in Rückwärtsrichtung D_R nach innen so zuläuft, dass sie einen vorderen Halterkonuswinkel γ definiert. Das heißt, die vordere Halteranlagefläche 84 hat eine konische Form, die allgemein radial nach innen weist, wobei der vordere Halterkonuswinkel γ ein Außenwinkel ist. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann die vordere Halteranlagefläche 84 kegelstumpfförmig sein. Der vordere Halterkonuswinkel γ kann im Bereich von 4,7° ≤ γ ≤ 6,7° liegen. Vorzugsweise kann der vordere Halterkonuswinkel γ gleich 5,7° sein. Anders gesagt kann die vordere Halteranlagefläche 84 einen Winkel von 2,85° im Hinblick auf die Halterlängsachse C definieren.
Die vordere Halteranlagefläche 84 liegt auf einem gedachten vorderen Innenkonus 90, der um die Halterlängsachse C zentriert ist. Das heißt, der gedachte vordere Innenkonus 90 ist mit dem weiblichen Koppelteil 68 koaxial. Der gedachte vordere Innenkonus 90 ist ein gerader Kreiskegel. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der gedachte vordere Innenkonus 90 den gedachten Innengrundzylinder 96 schneiden.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der vordere Stützabschnitt 80 eine vordere Ringnut 86 aufweisen, und die vordere Halteranlagefläche 84 kann vom Innengewinde 72 durch die vordere Ringnut 86 beabstandet sein. Ein vorderer Abschnitt des vorderen Stützabschnitts 80 kann benachbart zur Haltervorderfläche 70 liegen. Der Schnitt des vorderen Stützabschnitts 80 und der Haltervorderfläche 70 kann abgefast sein.
Der hintere Stützabschnitt 82 weist eine hintere Halteranlagefläche 88 auf, die in Rückwärtsrichtung D_R nach innen so zuläuft, dass sie einen hinteren Halterkonuswinkel δ definiert. Das heißt, die hintere Halteranlagefläche 88 hat eine konische Form, die allgemein radial nach innen weist, wobei der hintere Halterkonuswinkel δ ein Außenwinkel ist. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann die hintere Halteranlagefläche 88 kegelstumpfförmig sein. Der hintere Halterkonuswinkel δ kann im Bereich von 4,7° ≤ δ ≤ 6,7° liegen. Vorzugsweise ist der hintere Halterkonuswinkel δ gleich 5,7°. Anders gesagt kann die hintere Halteranlagefläche 88 einen Winkel von 2,85° im Hinblick auf die Halterlängsachse C definieren.
Die hintere Halteranlagefläche 88 liegt auf einem gedachten hinteren Innenkonus 94, der um die Halterlängsachse C zentriert ist. Das heißt, der gedachte hintere Innenkonus 94 ist mit dem weiblichen Koppelteil 68 koaxial. Der gedachte hintere Innenkonus 94 ist ein gerader Kreiskegel. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der gedachte hintere Innenkonus 94 den gedachten Innenspitzenzylinder 92 schneiden.
Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann ein vorderer Abschnitt des hinteren Stützabschnitts 82 benachbart zum Innengewinde 72 liegen. Der hintere Stützabschnitt 82 kann eine hintere Ringnut 89 aufweisen, und die hintere Halteranlagefläche 88 kann von einem hinteren Ende 98 des weiblichen Koppelteils 68 durch die hintere Ringnut 89 beabstandet sein.
Der vordere und hintere Halterkonuswinkel γ, δ können den gleichen Wert haben. Somit braucht vorteilhaft bei Bildung der vorderen und hinteren Halteranlagefläche 54, 56, zum Beispiel durch Drehvorgänge bei Herstellung des Werkzeughalters 24, das Drehwerkzeug nicht neu konfiguriert zu werden. Deutlich sollte sein, dass der Ausdruck „gleicher Wert” in der Anwendung auf die Konuswinkel γ, δ innerhalb von ±0,5° bedeutet.
Die vordere Halteranlagefläche 84 hat eine vordere Halterkonus-Axialhöhe H3 in der Messung in Richtung der Halterlängsachse C. Die hintere Halteranlagefläche 88 hat eine hintere Halterkonus-Axialhöhe H4 in der Messung in Richtung der Halterlängsachse C. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann H3 normalerweise einen Wert von 0,8 mm haben, und H4 kann normalerweise einen Wert von 1,4 mm haben. Die hintere Halterkonus-Axialhöhe H4 kann größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe H3 sein. Die Innengewindelänge LI kann größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe H3 sein. Die Innengewindelänge LI kann größer als die hintere Halterkonus-Axialhöhe H4 sein.
Gemäß 7 definiert der große Durchmesser des Innengewindes 72 am nächsten zum vorderen Stützabschnitt 80 einen großen Innendurchmesser DI1. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der große Innendurchmesser DI1 kleiner als ein minimaler vorderer Innendurchmesser FD_I der vorderen Halteranlagefläche 84 sein.
Der kleine Durchmesser des Innengewindes 72 am nächsten zum hinteren Stützabschnitt 82 definiert einen kleinen Innendurchmesser DI2. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung kann der kleine Innendurchmesser DI2 größer als ein maximaler hinterer Innendurchmesser RD_I der hinteren Halteranlagefläche 88 sein. Der maximale hintere Innendurchmesser RD_I der hinteren Halteranlagefläche 88 kann kleiner als der minimale vordere Innendurchmesser FD_I der vorderen Halteranlagefläche 84 sein.
Ein weiterer Aspekt des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung betrifft ein rotierendes Schneidwerkzeug 20, das den austauschbaren Schneidkopf 22 und Werkzeughalter 24 gemäß der vorstehenden Festlegung aufweist. Das rotierende Schneidwerkzeug 20 ist zwischen einer gelösten Position und einer verriegelten Position einstellbar. In der gelösten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 gemäß 2 ist das rotierende Schneidwerkzeug 20 nicht zusammengebaut, und das männliche Koppelteil 38 liegt außerhalb des weiblichen Koppelteils 68. Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung können in der gelösten Position der vordere und hintere Kopfkonuswinkel α, β höchstens 0,6° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel γ, δ sein. Vorzugsweise können der vordere und hintere Kopfkonuswinkel α, β 0,3° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel γ, δ sein.
Der Zusammenbau des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 wird erreicht, indem die nachstehend beschriebenen Schritte abgearbeitet werden. Das männliche Koppelteil 38 wird in das weibliche Koppelteil 68 eingeführt. Das Außengewinde 42 wird in einer Richtung entgegen der Rotationsrichtung R im Innengewinde 72 gedreht, so dass das Außen- und Innengewinde 42, 72 einen Gewindeeingriff miteinander herstellen, bis die vordere Kopfanlagefläche 54 in Anfangskontakt mit der vorderen Halteranlagefläche 84 kommt, wodurch eine erste vorverriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 erreicht wird (siehe 8). Sobald der Außen- und Innengewindeabschnitt 42, 72 einen Gewindeeingriff herstellen, zieht natürlich jede weitere Drehung des Außengewindes 42 in Gegenrichtung zur Rotationsrichtung R den austauschbaren Schneidkopf 22 zum Werkzeughalter 24. Wie in Längsschnittansicht des rotierenden Schneidwerkzeugs in der ersten vorverriegelten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 zu sehen ist (d. h. 8), ist die Kopfgrundfläche 40 von der Haltervorderfläche 70 um einen ersten vorderen Abstand F1 beabstandet. Gemäß 9 ist die hintere Kopfanlagefläche 56 von der hinteren Halteranlagefläche 88 um einen ersten hinteren Abstand R1 beabstandet. Ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung der vordere Kopfkonuswinkel α der vorderen Kopfanlagefläche 54 größer als der vordere Halterkonuswinkel β der vorderen Halteranlagefläche 84, so ist gewährleistet, dass der Anfangskontakt zwischen der vorderen Kopfanlagefläche 54 und der vorderen Halteranlagefläche 84 am vorderen Abschnitt der vorderen Halteranlagefläche 84 hergestellt wird, was die Steifigkeit der Kopplung zwischen dem männlichen und weiblichen Koppelteil 38, 68 am vorderen Auflage- und Stützabschnitt 50, 80 erhöht, wenn die verriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 erreicht ist.
Der austauschbare Schneidkopf 22 wird weitere in Gegenrichtung zur Rotationsrichtung R gedreht, bis die hintere Kopfanlagefläche 56 in Anfangskontakt mit der hinteren Halteranlagefläche 88 kommt, wodurch eine zweite vorverriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 erreicht wird (siehe 10, die eine Längsschnittansicht des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 in einer zweiten vorverriegelten Position zeigt). In der zweiten vorverriegelten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 ist die Kopfgrundfläche 40 von der Haltervorderfläche 70 um einen zweiten vorderen Abstand F2 beabstandet, wobei der zweite vordere Abstand F2 kleiner als der erste vordere Abstand F1 ist. Natürlich bleibt die vordere Kopfanlagefläche 54 in Kontakt mit der vorderen Halteranlagefläche 84. Ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung der hintere Kopfkonuswinkel β der hinteren Kopfanlagefläche 56 größer als der hintere Halterkonuswinkel δ der hinteren Halteranlagefläche 88, so ist gewährleistet, dass der Anfangskontakt zwischen der hinteren Kopfanlagefläche 56 und der hinteren Halteranlagefläche 88 am vorderen Abschnitt der hinteren Halteranlagefläche 88 zustande kommt, was die Steifigkeit der Kopplung zwischen dem männlichen und weiblichen Koppelteil 38, 68 am hinteren Auflage- und Stützabschnitt 52, 82 erhöht, wenn die verriegelte Position erreicht ist. Da der austauschbare Schneidkopf 22 aus einem härteren Material als der Werkzeughalter 24 hergestellt ist und auch angesichts der konischen Anlageflächen, drückt während der Drehung des austauschbaren Schneidkopfs 22 relativ zum Werkzeughalter 24 aus der ersten vorverriegelten Position in die zweite vorverriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 die vordere Kopfanlagefläche 54 die vordere Halteranlagefläche 84 in radialer Auswärtsrichtung, so dass sich der vordere Stützabschnitt 80 verformt.
Der austauschbare Schneidkopf 22 wird weiter in Gegenrichtung zur Rotationsrichtung R gedreht, bis die Kopfgrundfläche 40 an der Haltervorderfläche 70 anliegt, was die verriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 erreicht (siehe 11, die eine Längsschnittansicht des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 in einer verriegelten Position zeigt). In der verriegelten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 wird das männliche Koppelteil 38 im weiblichen Koppelteil 68 entfernbar festgehalten. Die Kopflängsachse A fällt mit der Halterlängsachse C zusammen. Das Außen- und Innengewinde 42, 72 stehen im Gewindeeingriff miteinander. Die vordere Kopfanlagefläche 54 liegt an der vorderen Halteranlagefläche 84 an. Die hintere Kopfanlagefläche 56 liegt an der hinteren Halteranlagefläche 88 an. Die Kopfgrundfläche 40 liegt an der Haltervorderfläche 70 an. Da der austauschbare Schneidkopf 22 aus einem härteren Material als der Werkzeughalter 24 hergestellt ist und angesichts der konischen Anlageflächen, drückt wiederum während der Drehung des austauschbaren Schneidkopfs 22 relativ zum Werkzeughalter 24 aus der zweiten vorverriegelten Position in die verriegelte Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 die vordere Kopfanlagefläche 54 die vordere Halteranlagefläche 84 weiter in radialer Auswärtsrichtung, und es kommt zu weiterer Verformung des vorderen Stützabschnitts 80.
Außerdem drückt die hintere Kopfanlagefläche 56 die hintere Halteranlagefläche 88 in radialer Auswärtsrichtung, so dass sich der hintere Stützabschnitt 82 verformt. Die Verformung am hinteren Stützabschnitt 82 ist kleiner als die Verformung am vorderen Stützabschnitt 80. Da die hintere Kopf- und Halteranlagefläche 56, 88 eine konische Form haben, erfolgt die Einstellung des Schneidwerkzeugs 20 aus der zweiten vorverriegelten Position in die verriegelte Position reibungslos und allmählich.
Aufgrund des Gewindeeingriffs, der zwischen zwei konischen Anlagebereichen liegt, hat das rotierende Schneidwerkzeug 20 verbesserte Stabilität gegen Seitenschneidkräfte.
Vorteilhaft gewährleistet die Gestaltung des vorderen und hinteren Kopfkonuswinkels α, β, die höchstens 0,6° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel γ, δ (in der gelösten Position) sind, eine konische Anlage zwischen der vorderen Kopfanlagefläche 54 und der vorderen Halteranlagefläche 84 sowie der hinteren Kopfanlagefläche 56 und der hinteren Halteranlagefläche 88, nachdem Verformung aufgetreten ist (d. h. in der verriegelten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20). Gemäß einigen Ausführungsformen des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung können in der verriegelten Position aufgrund der Verformung am vorderen und hinteren Stützabschnitt 80, 82 der vordere und hintere Kopfkonuswinkel α, β sowie der vordere und hintere Halterkonuswinkel γ, δ den gleichen Wert haben. Die vordere Kopfkonus-Axialhöhe H1 kann größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe H3 sein. Dadurch wird eine Presspassung entlang des vollen Axialausmaßes der vorderen Halteranlagefläche 84 erreicht. Ebenso kann die hintere Kopfkonus-Axialhöhe H2 größer als die hintere Halterkonus-Axialhöhe H4 sein. Dadurch wird eine Presspassung entlang des vollen Axialausmaßes der hinteren Halteranlagefläche 88 erreicht.
In der verriegelten Position des rotierenden Schneidwerkzeugs 20 ist ein fester Sitz zwischen dem austauschbaren Schneidkopf 22 und dem Werkzeughalter 24 realisiert. Der hier zuvor beschriebene Koppelmechanismus sorgt für eine schnelle, selbstverriegelnde Kopplung zwischen dem austauschbaren Schneidkopf 22 und dem Werkzeughalter 24.
Zu beachten ist, dass ein Merkmal des Gegenstands der vorliegenden Anmeldung darin besteht, dass die beiden konischen Anlagebereiche für genaue Positionierung des austauschbaren Schneidkopfs beim Festhalten im Werkzeughalter 24 sorgen und zusätzlich das Auftreten von Axialschlag verhindern, auch wenn das Außen- und Innengewinde 42, 72 außerhalb ihrer Toleranzgrenzen hergestellt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6485220 A [0004]
US 7374376 A [0005]
US 7341409 A [0006]
US 2015/016905 [0007]

Claims

Austauschbarer Schneidkopf (22) für rotierende Schneidvorgänge, der eine Kopflängsachse (A) hat, um die der austauschbare Schneidkopf (22) in einer Rotationsrichtung (R) rotiert, wobei sich die Kopflängsachse (A) in einer Vorwärts- (D_F) Rückwärtsrichtung (D_R) erstreckt, und der aufweist: einen vorderen Abschnitt, der einen Schneidabschnitt (26) bildet, und einen hinteren Abschnitt, der einen Anbauabschnitt (28) bildet, wobei: der Anbauabschnitt (28) ein männliches Koppelteil (38) aufweist, das von einer nach hinten weisenden Kopfgrundfläche (40) nach hinten vorsteht, wobei sich die Kopfgrundfläche (40) im Hinblick auf die Kopflängsachse (A) quer erstreckt und eine Grenze zwischen dem Schneidabschnitt (26) und dem Anbauabschnitt (28) definiert, wobei das männliche Koppelteil (38) aufweist: einen nach außen weisenden vorderen und hinteren Auflageabschnitt (50, 52) und ein dazwischen liegendes Außengewinde (42), wobei: der vordere Auflageabschnitt (50) eine konisch geformte vordere Kopfanlagefläche (54) aufweist, die in Rückwärtsrichtung (D_R) nach innen zuläuft, was einen vorderen Kopfkonuswinkel (α) definiert; der hintere Auflageabschnitt (52) eine konisch geformte hintere Kopfanlagefläche (56) aufweist, die in Rückwärtsrichtung (D_R) nach innen zuläuft, was einen hinteren Kopfkonuswinkel (β) definiert; und der vordere und hintere Kopfkonuswinkel (α, β) den gleichen Wert haben.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach Anspruch 1, wobei der vordere Kopfkonuswinkel (α) im Bereich von 5° ≤ α ≤ 7° liegt; und der hintere Kopfkonuswinkel (β) im Bereich von 5° ≤ β ≤ 7° liegt.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vordere und hintere Kopfkonuswinkel (α, β) genau gleich 6° sind.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Außengewinde (42) ein gerades Gewinde ist.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach Anspruch 4, wobei die vordere Kopfanlagefläche (54) auf einem gedachten vorderen Außenkonus (60) liegt, der um die Kopflängsachse (A) zentriert ist; die mehreren Außengewindespitzen (46) einen gedachten Außenspitzenzylinder (62) definieren, der durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt (50, 52) axial begrenzt ist; und der gedachte vordere Außenkonus (60) den gedachten Außenspitzenzylinder (62) schneidet.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach Anspruch 4, wobei die hintere Kopfanlagefläche (56) auf einem gedachten hinteren Außenkonus (64) liegt, der um die Kopflängsachse (A) zentriert ist; die mehreren Außengewindegründe (48) einen gedachten Außengrundzylinder (66) definieren, der durch den vorderen und hinteren Auflageabschnitt (50, 52) axial begrenzt ist; und der gedachte hintere Außenkonus (64) den gedachten Außengrundzylinder (66) schneidet.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der große Durchmesser des Außengewindes (42) am nächsten zum vorderen Auflageabschnitt (50) einen großen Außendurchmesser (DE1) definiert, der kleiner als ein minimaler vorderer Außendurchmesser (FD_E) der vorderen Kopfanlagefläche (54) ist.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der kleine Durchmesser des Außengewindes (42) am nächsten zum hinteren Auflageabschnitt (52) einen kleinen Außendurchmesser (DE2) definiert, der größer als ein maximaler hinterer Außendurchmesser (RD_E) der hinteren Kopfanlagefläche (56) ist.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein maximaler hinterer Außendurchmesser (RD_E) der hinteren Kopfanlagefläche (56) kleiner als ein minimaler vorderer Außendurchmesser (FD_E) der vorderen Kopfanlagefläche (54) ist.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vordere Kopfanlagefläche (54) eine vordere Kopfkonus-Axialhöhe (H1) hat; die hintere Kopfanlagefläche (56) eine hintere Kopfkonus-Axialhöhe (H2) hat; und die hintere Kopfkonus-Axialhöhe (H2) größer als die vordere Kopfkonus-Axialhöhe (H1) ist.
Austauschbarer Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Kopfgrundfläche (40) senkrecht zur Kopflängsachse (A) ist.
Werkzeughalter (24), der eine Halterlängsachse (C) hat, die sich in Vorwärts- (D_F) Rückwärtsrichtung (D_R) erstreckt, und der ein weibliches Koppelteil (68) aufweist, das sich von einer nach vorn weisenden Haltervorderfläche (70) nach hinten erstreckt, wobei sich die Haltervorderfläche (70) im Hinblick auf die Halterlängsachse (C) quer erstreckt, wobei das weibliche Koppelteil (68) aufweist: einen nach innen weisenden vorderen und hinteren Stützabschnitt (80, 82) und ein dazwischen liegendes Innengewinde (72), wobei: der vordere Stützabschnitt (80) eine vordere Halteranlagefläche (84) aufweist, die in Rückwärtsrichtung (D_R) nach innen zuläuft, was einen vorderen Halterkonuswinkel (γ) definiert; der hintere Stützabschnitt (82) eine hintere Halteranlagefläche (88) aufweist, die in Rückwärtsrichtung (D_R) nach innen zuläuft, was einen hinteren Halterkonuswinkel (δ) definiert; und der vordere und hintere Halterkonuswinkel (γ, δ) den gleichen Wert haben.
Werkzeughalter (24) nach Anspruch 12, wobei der vordere Halterkonuswinkel (γ) im Bereich von 4,7° ≤ γ ≤ 6,7° liegt; und der hintere Halterkonuswinkel (δ) im Bereich von 4,7° ≤ δ ≤ 6,7° liegt.
Werkzeughalter (24) nach Anspruch 13, wobei der vordere und hintere Halterkonuswinkel (γ, δ) gleich 5,7° sind.
Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Innengewinde (72) ein gerades Gewinde ist.
Werkzeughalter (24) nach Anspruch 15, wobei die vordere Halteranlagefläche (84) auf einem gedachten vorderen Innenkonus (90) liegt, der um die Halterlängsachse (C) zentriert ist; die mehreren Innengewindegründe (78) einen gedachten Innengrundzylinder (96) definieren, der durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt (80, 82) axial begrenzt ist; und der gedachte vordere Innenkonus (90) den gedachten Innengrundzylinder (96) schneidet.
Werkzeughalter (24) nach Anspruch 15, wobei die hintere Halteranlagefläche (88) auf einem gedachten hinteren Innenkonus (94) liegt, der um die Halterlängsachse (C) zentriert ist; die mehreren Innengewindespitzen (76) einen gedachten Innenspitzenzylinder (92) definieren, der durch den vorderen und hinteren Stützabschnitt (80, 82) axial begrenzt ist; und der gedachte hintere Innenkonus (94) den gedachten Innenspitzenzylinder (92) schneidet.
Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der große Durchmesser des Innengewindes (72) am nächsten zum vorderen Stützabschnitt (80) einen großen Innendurchmesser (DI1) definiert, der kleiner als ein minimaler vorderer Innendurchmesser (FD_I) der vorderen Halteranlagefläche (84) ist.
Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der kleine Durchmesser des Innengewindes (72) am nächsten zum hinteren Stützabschnitt (82) einen kleinen Innendurchmesser (DI2) definiert, der größer als ein maximaler hinterer Innendurchmesser (RD_I) der hinteren Halteranlagefläche (88) ist.
Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei ein maximaler hinterer Innendurchmesser (RD_I) der hinteren Halteranlagefläche (88) kleiner als ein minimaler vorderer Innendurchmesser (FD_I) der vorderen Halteranlagefläche (84) ist.
Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei die vordere Halteranlagefläche (84) eine vordere Halterkonus-Axialhöhe (H3) hat; die hintere Halteranlagefläche (88) eine hintere Halterkonus-Axialhöhe (H4) hat; und die hintere Halterkonus-Axialhöhe (H4) größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe (H3) ist.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20), das aufweist: einen austauschbaren Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 11; und einen Werkzeughalter (24) nach einem der Ansprüche 12 bis 21; wobei das rotierende Schneidwerkzeug (20) zwischen einer gelösten Position und einer verriegelten Position einstellbar ist, wobei in der verriegelten Position: das männliche Koppelteil (38) im weiblichen Koppelteil (68) entfernbar festgehalten wird; das Außen- und Innengewinde (42, 72) einen Gewindeeingriff miteinander herstellen; die Kopfgrundfläche (40) an der Haltervorderfläche (70) anliegt; die vordere Kopfanlagefläche (54) an der vorderen Halteranlagefläche (84) anliegt; und die hintere Kopfanlagefläche (56) an der hinteren Halteranlagefläche (88) anliegt.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach Anspruch 22, wobei in der gelösten Position: das männliche Koppelteil (38) außerhalb des weiblichen Koppelteils (68) liegt; der vordere Kopfkonuswinkel (α) im Bereich von 5° ≤ α ≤ 7° liegt; der hintere Kopfkonuswinkel (β) im Bereich von 5° ≤ β ≤ 7° liegt; der vordere Halterkonuswinkel (γ) im Bereich von 4,7° ≤ γ ≤ 6,7° liegt; und der hintere Halterkonuswinkel (δ) im Bereich von 4,7° ≤ δ ≤ 6,7° liegt.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach Anspruch 23, wobei in der gelösten Position: der vordere und hintere Kopfkonuswinkel (α, β) höchstens 0,6° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel (γ, δ) sind.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach Anspruch 24, wobei der vordere und hintere Kopfkonuswinkel (α, β) 0,3° größer als der vordere und hintere Halterkonuswinkel (γ, δ) sind.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei in der verriegelten Position: der vordere und hintere Stützabschnitt (80, 82) so elastisch verformt sind, dass der vordere und hintere Kopfkonuswinkel (α, β) sowie der vordere und hintere Halterkonuswinkel (γ, δ) den gleichen Wert haben.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei das rotierende Schneidwerkzeug (20) ferner zwischen der gelösten Position und einer ersten vorverriegelten Position vor der verriegelten Position einstellbar ist, und in der ersten vorverriegelten Position: das Außen- und Innengewinde (42, 72) einen Gewindeeingriff miteinander herstellen; die Kopfgrundfläche (40) von der Haltervorderfläche (70) um einen ersten vorderen Abstand (F1) beabstandet ist; die vordere Kopfanlagefläche (54) in Anfangskontakt mit der vorderen Halteranlagefläche (84) steht; und die hintere Kopfanlagefläche (56) von der hinteren Halteranlagefläche (88) um einen ersten hinteren Abstand (R1) beabstandet ist.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach Anspruch 27, wobei das rotierende Schneidwerkzeug (20) ferner zwischen der ersten vorverriegelten Position und einer zweiten vorverriegelten Position vor der verriegelten Position einstellbar ist, und in der zweiten vorverriegelten Position: das Außen- und Innengewinde (42, 72) einen Gewindeeingriff miteinander herstellen; die Kopfgrundfläche (40) von der Haltervorderfläche (70) um einen zweiten vorderen Abstand (F2) beabstandet ist, wobei der zweite vordere Abstand (F2) kleiner als der erste vordere Abstand (F1) ist; die vordere Kopfanlagefläche (54) in Kontakt mit der vorderen Halteranlagefläche (84) steht; und die hintere Kopfanlagefläche (56) in Anfangskontakt mit der hinteren Halteranlagefläche (88) steht.
Rotierendes Schneidwerkzeug (20) nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die vordere Kopfanlagefläche (54) eine vordere Kopfkonus-Axialhöhe (H1) hat; die hintere Kopfanlagefläche (56) eine hintere Kopfkonus-Axialhöhe (H2) hat; die vordere Halteranlagefläche (84) eine vordere Halterkonus-Axialhöhe (H3) hat; die hintere Halteranlagefläche (88) eine hintere Halterkonus-Axialhöhe (H4) hat; wobei die vordere Kopfkonus-Axialhöhe (H1) größer als die vordere Halterkonus-Axialhöhe (H3) ist; und die hintere Kopfkonus-Axialhöhe (H2) größer als die hintere Halterkonus-Axialhöhe (H4) ist.