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Die Erfindung betrifft ein rotierendes
Zerspanungswerkzeug, insbesondere einen Bohrer, mit einem Werkzeugschaft
und einem in eine Spannut des Werkzeugschaftes einsetzbaren Schneideinsatz.
Die Schaftnut weist zumindest in Teilbereichen wenigstens annähernd parallel
zueinander und zur Schaftachse angeordnete Nutflanken sowie an diese abgewinkelt
angrenzende Führungsflächen auf.
Am Schneideinsatz sind korrespondierende Seitenflächen sowie
Gegenführungsflächen vorhanden.
Die genannten Flanken bzw. Flächen
dienen der verdrehsicheren Fixierung des Schneideinsatzes am Wekzeugschaft.
Darüber
hinaus ist mindestes eine in Axialrichtung des Werkzeugs ausgerichtete
Fixierschraube zur Fixierung des Schneideinsatzes vorgesehen. Ein
derartiges Zerspanungswerkzeug ist beispielsweise aus der WO 96111079
bekannt.
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Bei dem aus der WO 96/11079 bekannten Bohrer
ist ein Klemmsitz des Schneideinsatzes im Werkzeugschaft vorgesehen.
Die Einsetzung einer Fixierschraube zur Befestigung des Schneideinsatzes
am Werkzeugschaft ist aufgrund der damit verbundenen Schwächung des
Werkzeugs insbesondere bei Zerspanungswerkzeugen mit kleineren Durchmessern
problematisch. Dies gilt insbesondere für Fixierschrauben, die in radialer
Richtung in das Werkzeug eingeschraubt sind. Der bekannte Bohrer
weist eine Fixierschraube auf, welche vom hinteren Ende aus in den
Werkzeugschaft eingeschraubt ist und den Schneideinsatz nicht vollkommen
durchdringt, d. h. von der Werkzeugspitze aus nicht sichtbar ist.
Diese Ausführung
hat jedoch den Nachteil, dass zum Wechseln des Schneideinsatzes
der Bohrer aus dem Bohrfutter entfernt werden muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, ein rotierendes Zerspanungswerkzeug mit einem besonders
einfach wechselbaren und zugleich stabil in einem Werkzeugschaft
gehaltenen Schneideinsatz, insbesondere für geringe Bearbeitungsdurchmesser, anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein rotierendes Zerspanungswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Das Werkzeug kann beispielsweise als Bohrer, Senker, Fräser oder
kombiniertes Werkzeug ausgebildet sein. Der Schneideinsatz ist an
der Werkzeugspitze in eine Schaftnut innerhalb des Werkzeugschaftes
eingesetzt. Zur verdrehsicheren Halterung des Schneideinsatzes im
Werkzeugschaft sind die Schaftnut begrenzende Nutflanken und Führungsflächen sowie
mit diesen zusammenwirkende Seitenfächen bzw. Gegenführungsflächen des
Schneideinsatzes vorgesehen. Der Aufbau des Werkzeugs entspricht
insoweit prinzipiell der Konstruktion des aus der WO 96/11079 bekannten
Werkzeugs. Während die
Nutflanken sowie die mit diesen korrespondierenden Seitenflächen des
Schneideinsatzes der Drehmomentübertragung
vom Werkzeugschaft auf den Schneideinsatz während des Zerspanungsbetriebs dienen,
sichern die vergleichsweise kurzen, relativ zu den Nutflanken und
Seitenführungsflächen nach
außen
abgeknickten Führungsflächen sowie
Gegenführungsflächen eine
Verdrehung des Schneideinsatzes in entgegengesetzter Richtung.
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Das Zerspanungswerkzeug weist mindestens
eine, vorzugsweise je Schneidflügel
eine Fixierschraube auf, die von der Werkzeugspitze aus in axialer
Richtung in den Werkzeugschaft einschraubbar ist. Die in den Werkzeugschaft
eingesetzte Fixierschraube weist einen Schraubenkopf auf, der größtenteils
innerhalb des Querschnitts des Werkzeugschaftes, d. h. außerhalb
des Querschnitts der Schaftnut angeordnet ist. Lediglich ein relativ
kleiner Teil des Schraubkopfes ragt in eine Ausnehmung des Schneideinsatzes
hinein. Der Schneideinsatz ist durch die Fixierung am Werkzeugschaft
daher mechanisch praktisch nicht geschwächt. Zudem ist eine leichte
Zugänglichkeit
der Fixierschraube bzw. der Fixierschrauben von der Werkzeugspitze
aus gegeben.
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Zur zusätzlichen radialen Fixierung
weist der Schneideinsatz optional einen Zapfen auf, welcher in eine
Axialbohrung im Werkzeugschaft einsetzbar ist. Der Zapfen des Schneideinsatzes
wird bevorzugt gleichzeitig auch als Teil eines Kühlmittelkanals
benutzt. Hierbei strömt
Kühlmittel
durch einen zentral im Werkzeug schaft angeordneten Kühlmittelkanal
und weiter durch den in diesem Fall hohlen Zapfen in den Schneideinsatz.
Die Kühlmittelaustrittsöffnungen
befinden sich vorzugsweise an den Freiflächen des Schneideinsatzes.
Die Zuführung
des Kühlschmiermittels
zentral zum Schneideinsatz hat den Vorteil, dass aufgrund der Zapfen-Bohrungs-Verbindung
zwischen dem Schneideinsatz und dem Werkzeugschaft ein hohes Maß an Dichtigkeit
erreichbar ist. Zusätzlich
können
zwischen dem Zapfen und der Bohrung des Werkzeugschaftes Dichtmittel,
beispielsweise eine Elastomerdichtung, vorgesehen sein. Die Abschnitte
des Werkzeugschaftes, in welche die Fixierschrauben einsetzt sind,
sind nicht von Kühlmittelkanälen durchzogen
und von daher nicht in Ihrer mechanischen Stabilität beeinträchtigt.
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Der Schraubenkopf der Fixierschraube
ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung seitlich derart abgeflacht,
dass bei geeigneter Winkelposition des Schraubenkopfes der Schneideinsatz
auch bei im Werkzeugschaft verbleibender Fixierschraube entnehmbar
ist.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung ist die Ausnehmung innerhalb des Schneideinsatzes,
in welche die Fixierschraube eingreift, zur Werkzeugspitze hin überdeckt
und somit in Form einer Tasche ausgebildet. Damit kann durch das
Herausschrauben der Fixierschraube aus dem Werkzeugschaft zugleich
der Schneideinsatz vom Werkzeugschaft abgehoben werden. Zusätzliche
Austriebmittel sind daher in der Regel nicht erforderlich.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin,
dass durch axial von der Werkzeugspitze aus in das Zerspanungswerkzeug
eingesetzte Fixierschrauben, welche den Schneideinsatz nicht durchdringen,
dieser bei einfachster Handhandhabarkeit zuverlässig befestigt ist.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden
nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1a – c in verschiedenen Ansichten
ein Zerspanungswerkzeug in einer ersten Ausführungsform,
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2a – d in verschiedenen Ansichten ein Zerspanungswerkzeug
in einer zweiten Ausführungsform,
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3 in
perspektivischer Darstellung einen Schneideinsatz eines Zerspanungswerkzeuges,
und
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4 in
perspektivischer Darstellung einen Werkzeugschaft eines Zerspanungswerkzeuges.
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Einander entsprechende oder gleichwirkende
Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1a zeigt
in Stirnansicht einen Bohrer als Zerspanungswerkzeug 1 mit
einem Werkzeugschaft 2 und einem in diesem in einer Schaftnut 3 gehaltenen
Schneideinsatz 4 mit Schneidkanten 5. Der sich über den
gesamten Werkzeugdurchmesser D erstreckende Schneideinsatz 4 sowie
die Schaftnut 3 sind symmetrisch zur Schaftachse A ausgebildet. Der
Werkzeugschaft 2 weist entsprechend der zweiflügeligen
Gestaltung des Schneideinsatzes 4 zwei Spannuten 6 auf,
die sich in den Schneideinsatz 4 hinein fortsetzen. Die
Form des Schneideinsatzes entspricht weitgehend einem aus der WO
96/11079 bekannten Schneideinsatz. Ein Einsetzen des Schneideinsatzes 4 in
einen aus der WO 96/11079 bekannten Werkzeugschaft ist möglich. Ebenso
ist auch ein aus der WO 96/11079 bekannter Schneideinsatz in den
Werkzeugschaft 2 einsetzbar.
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Der Werkzeugschaft 2 weist
zwei zur Werkzeugspitze S (1b und 1c) hin gerichtete Befestigungsschenkel 7 auf,
zwischen welchen die Schaftnut 3 einschließlich Teilen
der Spannuten 6 angeordnet ist. Die Befestigungsschenkel 7 sind
zur Schaftnut 3 hin begrenzt durch zwei parallel zueinander
und zur Schaftachse A ausgerichtete Nutflanken 8. Einer näherungsweisen
Parallelität
der Nutflanken 8 würde es
nicht widersprechen, wenn diese, insbesondere in einem den Nutboden 9 zugewanden
Bereich, eine abweichende Form aufweisen. In diesem Zusammenhang
wird auf mögliche
Ausführungsformen
der Schaftnut bei aus der WO 96/11079 bekannten Werkzeugen verwiesen,
wobei bei diesen Werkzeugen in allen Fällen die Nutflanken der Schaftnut
als näherungsweise
parallel zueinander gelten.
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Die Nutflanken 8 erstrecken
sich jeweils über ca.
40 % des Durchmessers D des Zerspanungswerkzeugs 1 und
dienen beim Zerspanungsbetrieb der Drehmomentübertragung zwischen dem Werkzeugschaft 2 und
dem Schneideinsatz 4. An die Nutflanken 8 schließen sich
radial nach außen
abknickende Führungsflächen 10 an,
welche an deren den Nutflanken 8 abgewandten Enden an die
Spannuten 6 grenzen. Die Führungsflächen 10 verhindern
ein Verdrehen des Schneideinsatzes 4 in entgegengesetzter
Drehrichtung, d.h. entgegen der Drehrichtung beim Zerspanungsbetrieb.
Da zu Erfüllung
dieser Verdrehsicherungsfunktion geringere Kräfte aufzunehmen sind als bei
der Drehmomentübertragung über die
Nutflanken 8, sind die Führungsflächen 10 wesentlich
kürzer,
nämlich
etwa halb so lang, wie die Nutflanken 8.
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Der Schneideinsatz 4 weist
mit den Nutflanken 8 korrespondierende Seitenflächen 11 sowie
mit den Führungsflächen 10 korrespondierende
Gegenführungsflächen 12 auf.
Des Weiteren weist der zweiflügelige
Schneideinsatz 4 jeweils eine einer Spanfläche 13 gegenüberliegende
Spankanalbegrenzungsfläche 14 auf,
welche der Form der Spannut 6 angepasst ist und an den
Befestigungsschenkel 7 sowie eine der Gegenführungsflächen 12 anschließt.
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In jeden Befestigungsschenkel 7 ist
in Axialrichtung des Werkzeugschaftes 2 eine Fixierschraube 15 in
eine Gewindebohrung 16 eingeschraubt. Die Fixierschrauben 15 weisen
jeweils einen Schraubenkopf 17 mit einer seitlichen Abflachung 18 sowie
einer von dieser beabstandeten zentralen Betätigungskontur 19 auf.
Die von der Werkzeugspitze S aus zugängliche Gewindebohrung 16 ist
derart der Nutflanke 8 benachbart, dass der Schraubenkopf 17 zumindest
zum größten Teil
innerhalb des Querschnitts des Befestigungsschenkels 7 liegt.
Dabei kann die Fixierschraube 15 derart gedreht sein, dass
der Schraubenkopf 17 über
den Befestigungsschenkel 7 hinaus in eine Ausnehmung 20 des
Schneideinsatzes 4 ragt und somit diesen in der Schaftnut 3 fixiert.
(1a und b). Durch das Festschrauben der Fixierschrauben 15 kann
der in der Schaftnut 3 geklemmte Schneideinsatz 4 axial
bis zum Nutboden 9 verschoben werden. In der Darstellung
nach 1b befindet sich
der Schneideinsatz 4 in der zum Betrieb des Werkzeugs 1 geeigneten
Klemmposition.
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Zum Herausnehmen des Schneideinsatzes 4 aus
der Schaftnut 3 wird der Schraubenkopf 7 derart
gedreht, dass die Abflachung 18 der Ausnehmung 20 zugewandt
ist (1c). Der Schneideinsatz 4 kann
dann bei in den Befestigungsschenkeln 7 verbleibenden Fixierschrauben 15,
beispielsweise mittels eines Austreibwerkzeugs, aus der Schaftnut 3 entnommen
werden.
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Zur Kühlschmiermittelversorgung des
Zerspannungswerkzeugs 1 sind ein zentraler Kühlmittelkanal 21 im
Werkzeugschaft 2 sowie zwei an diesen angeschlossene Kühlmittelkanäle 22 innerhalb
des Schneideinsatzes 4 vorgesehen. Innerhalb der mechanisch
besonders belasteten Besfestigungsschenkel 7 befinden sich
somit keine Kühlmittelkanäle. Zwei
Kühlmittelauslassöffnungen 23 des
Schneideinsatzes 4 befinden sich auf dessen Freiflächen 24. Eine
zugeordnete Kühlmitteleinlassöffnung 25 des Schneideinsatzes 4 ist
entsprechend der zentralen Anordnung des Kühlmittelkanals 21 des
Werkzeugschaftes 2 im Bereich der Schaftachse A angeordnet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachfolgend
anhand der 2a bis 2d erläutert. In diesem Fall ist als
Ausnehmung 20 innerhalb des Schneideinsatzes 4 eine
Tasche 26 vorgesehen, welche in Richtung zur Werkzeugspitze
S an eine Überdeckung 27 grenzt.
Diese Überdeckung 27 gestattet es,
den Schneideinsatz 4 nicht nur beim Einsetzen in die Schaftnut 3 axial
mittels der Fixierschrauben 15 zu verlagern, sondern auch
beim Entfernen des Schneideinsatzes 4 diesen mittels der
Fixierschrauben 15 axial zu verschieben. Auch bei dieser
Ausführungsform
kann der Schraubenkopf 17 eine Abflachung 18 aufweisen,
sodass bei der Entnahme des Schneideinsatzes 4 aus der
Schaftnut 3 der zunächst festgeklemmte
Schneideinsatz 4 mit Hilfe der Fixierschrauben 15 gelockert
werden kann, um nach dem Lösen
der Klemmverbindung den Schneideinsatz 4 ohne Entfernung
der Fixierschrauben 15 aus der Schaftnut 3 herauszuschieben.
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Die 3 und 4 zeigen einen Schneideinsatz 4 sowie
einen Werkzeugschaft 2 in einer weiteren Ausgestaltung.
Hierbei ist an den Schneideinsatz 4 ein Zapfen 28 angeformt,
welcher in den Kühlmittelkanal 21 des
Werkzeugschaftes 2 einsetzbar ist. Der hohl ausgebildete
Zapfen 28 dient somit zugleich der Überleitung von Kühlmittel
in den Schneideinsatz 4 und der Fixierung des Schneideinsatzes 4,
welcher vorzugsweise aus HSS, Hartmetall, Cermet oder Keramik gefertigt
ist. Der Schneideinsatz 4 kann beispielsweise mit PKD (polykristalliner
Diamant) oder CBN (kubisches Bornitrit) belegt sein und unbeschichtet
oder beschichtet ausgeführt
sein. Das Zerspanungswerkzeug 1 ist insbesondere geeignet
für Bearbeitungsdurchmesser
bis 20 mm.
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- 1
- Zerspanungswerkzeug
- 2
- Werkzeugschaft
- 3
- Schaftnut
- 4
- Schneideinsatz
- 5
- Schneidkante
- 6
- Spannut
- 7
- Befestigungsschenkel
- 8
- Nutflanke
- 9
- Nutboden
- 10
- Führungsfläche
- 11
- Seitenfläche
- 12
- Gegenführungsfläche
- 13
- Spanfläche
- 14
- Spankanalbegrenzungsfläche
- 15
- Fixierschraube
- 16
- Gewindebohrung
- 17
- Schraubenkopf
- 18
- Abflachung
- 19
- Betätigungskontur
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Kühlmittelkanal
- 22
- Kühlmittelkanal
- 23
- Kühlmittelauslassöffnung
- 24
- Freifläche
- 25
- Kühlmitteleinlassöffnung
- 26
- Tasche
- 27
- Überdeckung
- 28
- Zapfen
- A
- Schaftachse
- D
- Werkzeugdurchmesser
- S
- Werkzeugspitze