DE112013003935T5

DE112013003935T5 - Schneidwerkzeuganordnung

Info

Publication number: DE112013003935T5
Application number: DE112013003935.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Taegu Tec Ltd. Choi Chang Hee; c/o Taegu Tec Ltd. Park Chang Gyu
Original assignee: Taegutec Ltd
Current assignee: Taegutec Ltd
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-05-21
Also published as: JP5932154B2; CN104507604A; US9868157B2; US20150151364A1; CN104507604B; WO2014025187A1; KR20150037791A; KR20140020192A; JP2015523229A

Abstract

Schneidwerkzeuganordnung mit einem Schneidwerkzeugkörper, einem Spannstift, einem Schneideinsatz und einer Spannschraube. Der Spannstift wird in den Schneidwerkzeugkörper eingefügt, um den Schneideinsatz in einer Einsatztasche zu befestigen. Die Spannschraube wird in einem Gewindeloch des Schneidwerkzeugkörpers festgezogen, um den Spannstift in Richtung der Einsatztasche zu drücken. Eine Seitenfläche des Schneideinsatzes berührt eine Seitenwand der Einsatztasche an einem ersten Kontaktabschnitt. Ein Kopf des Spannstifts berührt eine Innenumfangsfläche einer Bohrung des Schneideinsatzes an einem zweiten Kontaktabschnitt. Die ersten und zweiten Kontaktabschnitte sind so angeordnet, dass ein Moment auf den Schneideinsatz in Richtung der Basiswand der Einsatztasche um den ersten Kontaktabschnitt wirkt.

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidwerkzeuganordnung mit einem Spannstift zur Befestigung eines Schneideinsatzes an einem Schneidwerkzeugkörper.
Stand der Technik
Ein Schneidwerkzeug zur Verwendung in einem Dreh- oder Fräsvorgang hat einen Schneideinsatz, der in einem Werkzeugkopf oder in einem Schneidwerkzeugkörper auswechselbar befestigt ist. 1 zeigt ein bekanntes, durch das US-Patent 3316616 offenbartes Schneidwerkzeug. Bezugnehmend auf 1 hat das Schneidwerkzeug 30 einen Werkzeugkopf 31, einen Schneideinsatz 32, eine Winkelstiftanordnung und eine Zwinge 36. Die Winkelstiftanordnung weist einen Winkelstift 33, ein Zwischenteil 34 und eine Schraube 35 auf. Sowie die Schraube 35 im Werkzeugkörper 31 festgezogen wird, wird das Zwischenteil 34 in Richtung des Winkelstifts 33 gedrückt, und der Winkelstift 33 drückt dabei den Schneideinsatz 32 gegen einen Sitz 37. Ferner drückt die Zwinge 36 über einen Spanbrecher 38 auf den Schneideinsatz 32, wodurch der Schneideinsatz 32 am Werkzeugkopf 31 befestigt wird.
2 zeigt ein Fräswerkzeug nach einem anderen Stand der Technik. Bezugnehmend auf 2 hat der Fräser 40 einen Schneidwerkzeugkörper 41, einen Schneideinsatz 42, einen Spannbolzen 43 und eine Spannschraube 44. Der Spannbolzen 43 hat einen Körper 43a und einen Kopf 43b. Der Schneideinsatz 42 ist an einer im Fräserkörper 41 ausgebildeten Einsatztasche 41a platziert. Dann wird der Körper 43a des Spannbolzens 43 durch den Schneideinsatz 42 hindurch in ein im Fräserkörper 41 ausgebildetes Loch 41b eingefügt. Danach tritt die Spannschraube 44 mit dem Körper 43a des Spannbolzen 43 in Eingriff und bewegt dabei den Spannbolzen 43 entlang dem Loch 41b nach unten. Dadurch drückt der Kopf 43b den Schneideinsatz 42 auf den Schneidwerkzeugkörper 41 und befestigt den Schneideinsatz 42 am Schneidwerkzeugkörper 41.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Um den Schneideinsatz 32 vom Werkzeugkopf 31 in dem in 1 gezeigten Schneidwerkzeug 30 zu demontieren, müssen zuerst die Zwinge 36 und der Spanbrecher 38 entfernt werden. Daher ist der Austausch des Schneideinsatzes 32 unbequem, und für den Austausch des Schneideinsatzes 32 wird viel Zeit benötigt. Ferner kann ein Schneideinsatz mit einem positiven Freiwinkel an dem in 1 gezeigten Schneidwerkzeug montiert sein. In diesem Fall kann, wenn das Zwischenteil 34 stark auf den Winkelstift 33 drückt, der Schneideinsatz mit einem positiven Freiwinkel dann nach oben bewegt werden und kann vom Sitz 37 Abstand gewinnen. Somit kann eine Spannkraft zwischen dem Werkzeugkopf 31 und dem Schneideinsatz 32 geschwächt werden.
Um den Schneideinsatz 42 vom Schneidwerkzeugkörper 41 in dem in 2 gezeigten Fräser 40 zu demontieren, muss der Spannbolzen 43 vollständig vom Loch 41b des Schneidwerkzeugkörpers 41 getrennt werden. Dies führt außerdem zu einem unbequemen Austausch des Schneideinsatzes 42, und es wird viel Zeit für den Austausch des Schneideinsatzes 42 benötigt.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Lösung der oben erwähnten Probleme des Standes der Technik gerichtet. Die vorliegende Erfindung stellt eine Schneidwerkzeuganordnung bereit, die in der Lage ist, einen Schneideinsatz unter Verwendung eines Spannstifts unabhängig von den Schneideinsatztypen (z. B. ein negativer Schneideinsatz, ein positiver Schneideinsatztyp, ein doppelseitiger Schneideinsatz usw.) an einem Schneidwerkzeugkörper fest zu befestigen.
Die vorliegende Erfindung ist auch darauf gerichtet, Bequemlichkeit bei der Anwendung zu bieten. Die vorliegende Erfindung stellt eine Schneidwerkzeuganordnung bereit, die die Richtung eines Schneideinsatzes ändern oder den Schneideinsatz austauschen kann, ohne einen Spannstift von einem Schneidwerkzeugkörper vollständig zu trennen.
Lösung des Problems
In einer beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsform weist ein Schneidwerkzeug einen Schneidwerkzeugkörper, einen Spannstift, einen Schneideinsatz und eine Spannschraube auf. Der Schneidwerkzeugkörper weist auf: eine Einsatztasche mit einer Basiswand, zwei oder mehr Seitenwände und einem Eckabschnitt zwischen den Seitenwänden; ein Spannstiftloch, das sich von der Basiswand schräg erstreckt; und ein Gewindeloch, das in Bezug auf das Spannstiftloch geneigt ist und sich an seinem inneren Ende mit einem unteren Abschnitt des Spannstiftlochs vereint. Der Spannstift weist auf: einen Stiftkörper, der in das Spannstiftloch eingefügt ist und eine Mittelachse C1 hat, die sich in einer Längsrichtung erstreckt; einen Kopf, der sich entlang einer Mittelachse C2 erstreckt und dabei einen Winkel α mit der Mittelachse C1 bildet, wobei der Kopf eine Druckfläche hat, die auf den Eckabschnitt der Einsatztasche gerichtet ist; und eine Kerbe, die an einem unteren Abschnitt des Stiftkörpers ausgebildet ist. Der Schneideinsatz weist auf: eine obere Fläche; eine Bodenfläche; Seitenflächen, die sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche befinden und die Seitenwände der Einsatztasche berühren; und eine Bohrung mit einer Innenumfangsfläche, die die Druckfläche des Kopfes berührt. Die Spannschraube wird im Gewindeloch festgezogen, und die Spannschraube tritt mit der Kerbe des Spannstifts in Eingriff und drückt den Kopf des Spannstifts in Richtung der Basiswand der Einsatztasche. Ein erster Kontaktabschnitt P3, wo die Seitenfläche des Schneideinsatzes die Seitenwand der Einsatztasche berührt, und ein zweiter Kontaktabschnitt P4, wo die Druckfläche des Kopfes die Innenumfangsfläche der Bohrung berührt, sind so angeordnet, dass ein Moment auf den Schneideinsatz in Richtung der Basiswand der Einsatztasche um den ersten Kontaktabschnitt P3 wirkt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Kontaktabschnitt P3 ab der Basiswand höher als der zweite Kontaktabschnitt P4.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Kopf in einem Winkel γ bezüglich der Mittelachse C2 so verdreht, dass er auf den Eckabschnitt gerichtet ist. Der Winkel γ kann von 0 bis 90 Grad reichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zumindest ein Abschnitt der Seitenwand mit Ausnahme der ersten Kontaktfläche P3 in einem Winkel ε, ε' von der Seitenfläche P3 beabstandet. Der Winkel ε kann 1 Grad oder weniger betragen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Innenumfangsfläche der Bohrung in einem Winkel δ in Bezug auf eine Mittelachse C3 der Bohrung geneigt. Der Winkel δ kann von 10 bis 60 Grad, vorzugsweise von 15 bis 30 Grad reichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Winkel α von 30 bis 60 Grad, vorzugsweise von 40 bis 45 Grad reichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reicht ein Kontaktwinkel β zwischen der Druckfläche des Kopfes und der Innenumfangsfläche der Bohrung von 60 bis 150 Grad. Die Druckfläche des Kopfes berührt die Innenumfangsfläche der Bohrung innerhalb des Kontaktwinkels β teilweise.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Schneidwerkzeuganordnung ferner eine Feder auf, die zwischen einem geschlossenen Ende des Spannstiftlochs und einem unteren Ende des Stiftkörpers angeordnet ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Stiftkörper eine Positionierungsrippe auf, die gegenüber der Kerbe vom Stiftkörper vorsteht. Die Positionierungsrippe erstreckt sich in einer Längsrichtung des Stiftkörpers.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Stiftkörper einen Anschlagvorsprung auf, der gegenüber der Kerbe vom Stiftkörper vorsteht. Der Anschlagvorsprung befindet sich über einer Kehle der Kerbe in der Längsrichtung des Stiftkörpers.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben das Spannstiftloch und der Stiftkörper einen ovalen oder rennstreckenförmigen Querschnitt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
In der Schneidwerkzeuganordnung gemäß den Ausführungsbeispielen sind der erste Kontaktabschnitt dort, wo die Seitenfläche des Schneideinsatzes die Seitenwand der Einsatztasche berührt, und der zweite Kontaktabschnitt dort, wo die Druckfläche des Kopfes die Innenumfangsfläche der Bohrung berührt, so angeordnet, dass ein Moment auf den Schneideinsatz in Richtung der Basiswand der Einsatztasche um den ersten Kontaktabschnitt wirkt. Ferner ist die Höhe des ersten Kontaktabschnitts ab der Basiswand größer als die Höhe des zweiten Kontaktabschnitts ab der Basiswand. Somit drückt der Kopf des Spannstifts den Schneideinsatz in Richtung der Basiswand der Einsatztasche, wobei gleichzeitig die Seitenflächen des Schneideinsatzes gegen die Seitenwände der Einsatztasche gedrückt werden. Dementsprechend ist der Spannstift in der Lage, den Schneideinsatz an der Einsatztasche ungeachtet der Schneideinsatztypen fest zu befestigen.
In der Schneidwerkzeuganordnung gemäß den Ausführungsformen kann der Schneideinsatz im Schneidwerkzeugkörper montiert und von diesem demontiert werden, während der Spannstift des Schneidwerkzeugkörpers eingefügt ist. So kann der Bediener die Richtung des Schneideinsatzes ändern und den Schneideinsatz austauschen, ohne den Spannstift vom Fräserkörper vollständig zu trennen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, die ein bekanntes Schneidwerkzeug zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres bekanntes Schneidwerkzeug zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die eine Einsatztasche in 3 zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Spannstift in 3 zeigt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Spannstift in 3 in einer anderen Richtung zeigt.
7 ist eine Seitenansicht des Spannstifts in 3.
8 ist eine Draufsicht des Spannstifts in 3.
9 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 9-9 in 5.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schneideinsatz in 3 zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 11-11 in 10.
12 ist eine fragmentarische Draufsicht einer Schneidwerkzeuganordnung, wobei ein Schneideinsatz in einer Einsatztasche montiert ist.
13 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für die Montage und Demontage eines Schneideinsatzes zeigt.
14 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 14-14 in 12.
15 ist eine Schnittansicht, die ein weiteres Beispiel für eine erste Seitenwand zeigt.
16 ist eine Seitenansicht, die einen Spannstift einer Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
17 ist eine Schnittansicht, geschnitten entlang der Linie 17-17 in 16.
18 ist eine Schnittansicht, die zeigt, dass der in 16 gezeigte Spannstift in einem Schneidwerkzeugkörper montiert ist.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Beschreibungen bezüglich Ausführungsformen einer Schneidwerkzeuganordnung erfolgen nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Gleiche oder entsprechende Komponenten in den Zeichnungen sind mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.
Die Schneidwerkzeuganordnung gemäß hierin offenbarten Ausführungsformen kann als Fräser verwendet werden, der eine Basisfläche und eine tangentiale Fläche eines Werkstückes spanend bearbeitet. Die Anwendung der Schneidwerkzeuganordnung gemäß Ausführungsformen ist nicht auf einen solchen Fräser beschränkt. Die Schneidwerkzeuganordnung gemäß Ausführungsformen können als ein Werkzeug für verschiedene Metallschneidvorgänge verwendet werden.
Es wird Bezug genommen auf 3 bis 15, um eine Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer Ausführungsform zu beschreiben. Bezugnehmend auf 3 weist die Schneidwerkzeuganordnung 100 einen Schneidwerkzeugkörper 110, einen Spannstift 120, einen Schneideinsatz 130, eine Spannschraube 140 und eine Feder 150 auf.
Der Schneidwerkzeugkörper 110 ist beispielsweise an eine rotierende Welle einer Fräsmaschine montiert. Der Schneidwerkzeugkörper 110 weist eine Vielzahl von Einsatztaschen 111, eine Spannstiftloch 112, das jeder Einsatztasche zugeordnet ist, und ein Gewindeloch 113, das jeder Einsatztasche zugeordnet ist, auf.
Jede Einsatztasche 111 ist dafür konfiguriert, den Schneideinsatz 130 aufzunehmen. Bezugnehmend auf 4 weist die Einsatztasche 111 eine ebene Basiswand 111a, eine erste Seitenwand 111b, eine zweite Seitenwand 111c und einen Eckabschnitt 111d auf. Wenn der Schneideinsatz 130 in der Einsatztasche 111 montiert ist, sodass an einer oberen Fläche 131 des Schneideinsatzes 130 befindliche Schneidkanten ein Werkstück spanend bearbeiten, liegt die Basiswand 111a auf einer Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130 auf, und die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c liegen an Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 an. In der Einsatztasche 111 ist ein erster Freistich 111e zwischen der Basiswand 111a und der ersten Seitenwand 111b und ein zweiter Freistich 111f zwischen der Basiswand 111a und der zweiten Seitenwand 111c ausgebildet.
Die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c sind in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Basiswand 111a geneigt. Winkel zwischen den ersten und zweiten Seitenwänden 111b und 111c und der Basiswand 111a werden in Abhängigkeit von einem Winkel zwischen einer Bodenfläche 132 und Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 bestimmt. Wo beispielsweise der Schneideinsatz 130 einen positiven Freiwinkel hat (d. h. wo die obere Fläche 131 und die Seitenfläche 133 des Schneideinsatzes 130 einen spitzen Winkel zwischen sich bilden), sind die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c in einem stumpfen Winkel in Bezug auf die Basiswand 111a geneigt. Die erste Seitenwand 111b und die zweite Seitenwand 111c bilden einen vorbestimmten Winkel zwischen sich. Der Winkel zwischen der ersten Seitenwand 111b und der zweiten Seitenwand 111c wird in Abhängigkeit von einer planaren Form der oberen Fläche 131 oder der Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130 bestimmt. Beispielsweise bilden dort, wo die obere Fläche 131 oder die Bodenfläche 132 eine rechteckige planare Form hat, die erste Seitenwand 111b und die zweite Seitenwand 111c einen rechten Winkel zwischen sich. Der Eckabschnitt 111d befindet sich zwischen der ersten Seitenwand 111b und der zweiten Seitenwand 111c.
Unter Bezugnahme auf die 4,13 und 14 erstreckt sich das Spannstiftloch 112 schräg von der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 in Richtung der Innenseite des Schneidwerkzeugkörpers 110. Das Spannstiftloch 112 nimmt einen Stiftkörper 121 des Spannstifts 120 auf. Eine Positionierungsnut 112a, in die eine Rippe 123 des Spannstifts 120 eingefügt wird, ist im Spannstiftloch 112 vorgesehen. Das Gewindeloch 113 erstreckt sich schräg von einer Außenumfangsfläche des Schneidwerkzeugkörpers 110 in Richtung des Inneren des Schneidwerkzeugkörpers 110. Ferner ist das Gewindeloch 113 in einem vorbestimmten Winkel in Bezug auf das Spannstiftloch 112 geneigt. Die Gewindeloch 113 vereint sich an einem unteren Abschnitt des Spannstiftlochs 112 mit dem Spannstiftloch 112.
Unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 weist der Spannstift 120 den Stiftkörper 121, einen Kopf 122, die Rippe 123 und eine Kerbe 124 auf. Der Stiftkörper 121 wird in das Spannstiftloch 112 eingefügt und hat die Form eines Stabes mit einem annähernd kreisförmigen Querschnitt. Der Stiftkörper 121 weist an seinem unteren Ende eine Federführung 121a. Ein Durchmesser der Federführung 121a ist kleiner als der des Stiftkörpers 121.
Wie in 12 und 14 gezeigt, berührt der Kopf 122 an mindestens einem Abschnitt eine Innenumfangsfläche 134a einer Bohrung 134 des Schneideinsatzes 130, wobei er nicht nur den Schneideinsatz 130 gegen den Eckabschnitt 111d drückt, sondern auch den Schneideinsatz 130 gegen die Basiswand 111a der Einsatztasche 111 drückt. Der Kopf 122 erstreckt sich schräg von einem oberen Ende des Stiftkörpers 121. Das heißt, wie in 7 gezeigt, eine Mittelachse C2 des Kopfes 122 bildet einen vorbestimmten Winkel α mit einer Mittelachse C1 des Stiftkörpers 121. Vorzugsweise kann der Winkel von 30 bis 60 Grad reichen. Der Winkel α, der kleiner als 30 Grad ist, kann es erschweren, Platz für die Positionierung der Spannschraube 140 bereitzustellen, die den Spannstift 120 fixiert. In einem solchen Fall muss die Spannschraube 140 so konzipiert sein, dass sie eine kurze Länge hat, was zu einer Schwächung die Befestigungskraft zwischen der Spannschraube 140 und dem Spannstift 120 führt. Ferner kann sich in diesem Fall die Spannschraube 140 während des Schneidvorgangs leicht lockern oder aus dem Gewindeloch 113 lösen. Der Winkel α, der größer als 60 Grad ist, verringert den Winkel zwischen dem Spannstiftloch 112 und der Basiswand 111a der Einsatztasche 111, wodurch sich die Festigkeit des Schneidwerkzeugkörpers 110 in der Nähe der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 verschlechtert. Ferner sind in diesem Fall die Druckkräfte, die durch den Spannstift 120 auf Schneideinsatz 130 wirken, gegen die Seitenfläche 133 vorgespannt, und dadurch können die Basiswand 111a der Einsatztasche 111 und die Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130 voneinander Abstand gewinnen. Mehr bevorzugt ist der Winkel α, der von 40 bis 45 Grad reicht. Der Winkel α, der von 40 Grad bis 45 Grad reicht, maximiert eine Kraft zum engen Kontakt zwischen der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 und der Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130. Ferner ist es vorteilhaft, den Raum für die Positionierung der Spannschraube 140 bereitzustellen.
Der Kopf 122 hat eine Druckfläche 122a, die die Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134 berührt. Die Druckfläche 122a hat eine Kreisbogenform mit einem Mittelpunktswinkel (oder Kontaktwinkel) β (siehe 8). Vorzugsweise kann der Mittelpunktswinkel β von 60 bis 150 Grad reichen. Der Mittelpunktswinkel β, der kleiner ist als 60 Grad, verkürzt einen Kontaktabschnitt (z. B. eine Linie oder eine Fläche), an dem der Kopf 122 in Kontakt mit der Innerumfangsfläche 134a der Bohrung 134 ist. Somit können die Druckkräfte, die durch den Kopf 122 auf den Schneideinsatz 130 in Richtung der ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c ausgeübt werden, reduziert werden. Ferner kann ein zu kleiner Mittelpunktswinkel β mindestens eine der Druckkräfte, die durch den Kopf 122 auf den Schneideinsatz 130 in Richtung der ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c ausgeübt werden, beseitigen, wodurch die Spannkraft zwischen dem Spannstift 120 und dem Schneideinsatz 130 geschwächt wird. Je größer der Mittelpunktswinkel β ist, desto länger ist der Kontaktabschnitt, an dem der Kopf 122 in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134 ist, und desto stärker ist die Spannkraft, die den Schneideinsatz 130 in die Einsatztasche 111 einspannt. Wenn jedoch der Mittelpunktswinkel größer als 150 Grad ist, dann kann eine Größe des Kopfes 122 größer sein als ein Innendurchmesser der Bohrung 134. Dann kann, wenn der Spannstift 120 nicht vom Spannstiftloch 112 getrennt ist, der Schneideinsatz 130 in der Einsatztasche 111 nicht montiert oder von dieser demontiert werden.
Beispielsweise kann die Druckfläche 122a eine teilweise kugelförmige Fläche aufweisen. Das heißt, die Druckfläche 122a ist von der Seite gesehen mit einem Krümmungsradius R1 gerundet (siehe 7) und von oben gesehen mit einem Krümmungsradius R2 gerundet (siehe 8). Die Druckfläche 122a dieses Beispiels kommt in Linienkontakt mit der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134, und der Leitungskontakt hat die Form eines Kreisbogens.
In einem anderen Beispiel kann die Druckfläche 122a von der Seite gesehen gerade sein und von oben gesehen mit dem Krümmungsradius R2 gerundet sein. Die Druckfläche dieses Beispiels kommt in Flächenkontakt mit der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134, und der Flächenkontakt hat die Form einer abgeschrägten Fläche eines Kegels.
Der Kopf 122 hat die Mittelachse C2, die den Winkel α mit der Mittelachse C1 des Stiftkörpers 121 bildet. Der Kopf 122 ist relativ zum Stiftkörper 121 in einem vorbestimmten Winkel γ um die Mittelachse C2 verdreht. Bezugnehmend auf 8 bildet eine Winkelhalbierende L einer oberen Endfläche des Kopfes 122 den Winkel γ mit der Mittelachse C1 des Stiftkörpers 121. Alternativ kann der Kopf 122 relativ zum Stiftkörper 121 um den Winkel γ in einer Richtung entgegen der in 8 gezeigten Verdrehung verdreht sein. Der Winkel γ kann von 0 bis 90 Grad reichen. Wenn der Stiftkörper 121 in das Spannstiftloch 112 eingefügt ist und der Kopf 122 in die Bohrung 134 des Schneideinsatzes 130 eingefügt ist (siehe 12), ist die Druckfläche 122a auf den Eckabschnitt 111d der Einsatztasche 111 gerichtet. Sowie die Spannschraube 140 im Gewindeloch 113 festgezogen wird, drückt der Kopf 122 dann die Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 gegen die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c der Einsatztasche 111. Somit kann fester Kontakt zwischen den Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 und den ersten und zweiten Seitenwänden 111b und 111c erhalten bleiben.
Die Rippe 123 erstreckt sich in einer Längsrichtung des Stiftkörpers 121 über die gesamte Länge des Stiftkörpers 121. Ferner steht die Rippe 123 vom Stiftkörper 121 in radialer Richtung vor (siehe 9). Die Rippe 123 wird in die Positionierungsnut 112a des Spannstiftlochs 112 eingefügt wird, um dadurch den Spannstift 120 so zu positionieren, dass er sich relativ zum Spannstiftloch 112 nicht drehen kann. Die Festigkeit des Stiftkörpers 121 kann durch die Kerbe 124 verringert werden, aber die Rippe 123 kann die Festigkeit des Stiftkörpers 121 erhöhen.
Wie in 6 und 7 gezeigt, befindet sich die Kerbe 124 gegenüber der Rippe 123 in der Nähe des unteren Abschnitts des Stiftkörpers 121. Die Kerbe 124 ist ein Abschnitt, der vom Stiftkörper 121 in einer angenäherten V-Form ausgespart ist. Die Kerbe 124 hat zwei geneigte Flächen 124a und 124b und eine Kehle 124c zwischen den beiden geneigten Flächen 124a und 124b. Die Kerbe 124 nimmt einen Abschnitt der Spannschraube 140 zwischen den geneigten Flächen 124a und 124b auf. Die Spannschraube 140 tritt mit der Kerbe 124 an ihrem Endabschnitt in Eingriff. Die Spannschraube 140 berührt die geneigte Fläche 124a der Kerbe 124 mit ihrer Stirnfläche 140a.
Unter Bezugnahme auf 10 und 11 weist der Schneideinsatz 130 auf: eine rechteckige obere Fläche 131; eine rechteckige Bodenfläche 132; Seitenflächen 133, die sich zwischen der oberen Fläche 131 und der Bodenfläche 132 befinden; und eine Bohrung 134, die durch die oberen und Bodenflächen 131 und 132 reicht. Schneidkanten 135 sind zwischen der oberen Fläche 131 und den Seitenflächen 133 definiert. Die Bodenfläche 132 berührt die Basiswand 111a der Einsatztasche 111. Die Seitenflächen 133 berühren die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c. Eine Querschnittsform der Bohrung 134 kann einen Kreis, ein Polygon oder ein Polygon mit abgerundeten Ecken aufweisen.
Wie in 11 gezeigt, bildet die Seitenfläche 133 einen spitzen Winkel mit der oberen Fläche 131 und einen stumpfen Winkel mit der Bodenfläche 132. Die Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134 hat einen Winkel δ in Bezug auf eine Mittelachse C3 der Bohrung 134. Der Winkel δ kann von 10 bis 60 Grad reichen. Wenn der Winkel δ kleiner als 10 Grad ist, ist eine Kraft, die von einem Kontaktabschnitt zwischen der Druckfläche 122a und der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134 in Richtung der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 wirkt, kleiner als eine Kraft, die von dem Kontaktabschnitt in Richtung der ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c wirkt. Somit kann eine Druckkraft des Kopfes 122 des Spannstifts 120, die den Schneideinsatz 130 gegen die Basiswand 111a der Einsatztasche 111 drückt, geschwächt werden. Wenn der Winkel δ größer als 60 Grad ist, ist die Kraft, die vom Kontaktabschnitt zwischen den Druckflächen 122a und der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134 in Richtung der ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c wirkt, kleiner als die Kraft, die von dem Kontaktabschnitt in Richtung der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 wirkt. Somit kann eine Druckkraft des Kopfes 122 des Spannstifts 120, die den Schneideinsatz 130 gegen die ersten und zweiten Flächen 111b und 111c der Einsatztasche 111 drückt, geschwächt werden.
Diese Ausführungsform weist den Schneideinsatz 130 mit den rechteckigen oberen und Bodenflächen auf. Die Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer anderen Ausführungsform kann einen Schneideinsatz mit polygonaler Form sein, etwa ein Dreieck, ein Fünfeck usw. Ferner kann der in der Schneidwerkzeuganordnung gemäß den Ausführungsformen verwendeten Spannstift auf ein bekanntes Schneidwerkzeug angewendet werden, bei dem ein Schneideinsatz mittels einer Schraube an einem Schneidwerkzeugkörper befestigt wird.
Die Spannschraube 140 tritt mit dem Gewindeloch 113 in Gewindeeingriff, um den Spannstift 120 am Schneidwerkzeugkörper 110 zu befestigen. Obwohl die Spannschraube 140 nicht vollständig vom Gewindeloch 113 getrennt wird, kann der Spannstift 120 in einem gewissen Maß entlang dem Spannstiftloch 112 nach oben bewegt werden. Somit kann der Bediener den Schneideinsatz 130 schnell ersetzen, wenn er die Spannschraube 140 geringfügig lockert.
Die Feder 150 ist an einem geschlossenen Endabschnitt des Spannstiftlochs 112 angeordnet. Die Federführung 121a ist in die Feder 150 eingefügt. Der Spannstift 120 wird durch die Feder 150 elastisch gestützt. Somit muss der Spannstift 120 in Bezug auf das Spannstiftloch 112 nicht positioniert werden, wenn der Schneideinsatz 130 montiert und demontiert wird. Somit kann der Bediener den Schneideinsatz 130 leicht montieren und demontieren. Diese Ausführungsform weist als Komponente zum elastischen Stützen des Spannstifts 120 die Feder 150 auf, aber eine andere Ausführungsform kann ein elastisches Element, wie etwa Gummi, anstelle der Feder 150 aufweisen.
Beschreibungen bezüglich des Beispiels der Montage und Demontage von Schneideinsätzen sind unten unter Bezugnahme auf 13 und 14 angeführt.
Wie in 13 gezeigt, ist der Spannstift 120 in das Spannstiftloch 112 eingefügt, und die Federführung 121a ist in die Feder 150 eingefügt. Danach wird die Spannschraube 140 im Gewindeloch 113 festgezogen, und somit tritt die Stirnfläche 140a der Spannschraube 140 mit der Kerbe 124 in Eingriff. Dann wird der Spannstift 120 durch die Feder 150 elastisch gestützt und kann aufgrund der Spannschraube 140 nicht mehr vom Spannstiftloch 112 getrennt werden. Der Schneideinsatz 130 wird auf der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 platziert, während der Kopf 122 in die Bohrung 134 des Schneideinsatzes 130 eingefügt wird. Danach wird, sowie die Spannschraube 140 weiter im Gewindeloch 113 festgezogen wird, der Spannstift 120 aufgrund des Eingriffs mit der Spannschraube 140 entlang des Spannstiftlochs 112 nach unten bewegt. Während dieser Abwärtsbewegung wird die Feder 150 komprimiert. Ferner kommen die Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 in Kontakt mit den ersten und zweiten Seitenwänden 111b und 111c der Einsatztasche 111, und die Druckfläche 122a des Kopfes 122 kommt in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134. Sowie die Spannschraube 140 weiter im Gewindeloch 113 festgezogen wird, drückt der Kopf 122 den Schneideinsatz 130 gegen den Eckabschnitt 111d, die Basiswand 111a und die ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c. Infolgedessen wird der Schneideinsatz 130 durch den Spannstift 120 in der Einsatztasche 111 befestigt, wie in 14 gezeigt.
Um den Schneideinsatz 130 aus dem in 14 gezeigten Zustand heraus zu drehen oder zu ersetzen, muss der Bediener die Spannschraube 140 nur in einem kleinen Maß lockern. Wenn die Spannschraube 140 gelockert ist, wird der Spannstift 120 entlang des Spannstiftlochs 112 unter der elastischen Rückstellkraft der Feder 150 nach oben bewegt. In einem solchen Zustand kann der Bediener den Schneideinsatz 130 anhand der oben beschriebenen Prozeduren montieren, nachdem er den Schneideinsatz 130 gedreht oder durch einen neuen Schneideinsatz ersetzt hat.
Es wird Bezug genommen auf 14 und 15 zur Beschreibung der Kräfte, die auf den Spannstift und den Schneideinsatz wirken, wenn der Schneideinsatz durch den Spannstift in der Einsatztasche befestigt ist.
Die Mittelachse C4 des Gewindelochs 113 ist in Bezug auf die Mittelachse C1 des Stiftkörpers 121 in einem vorbestimmten Winkel geneigt. Sowie die Spannschraube 140 in einer Neigungsrichtung des Gewindelochs 113 auf den Spannstift 120 drückt, kommt der Stiftkörper 121 mit dem Spannstiftloch 112 an einem ersten Punkt P1 und einem zweiten Punkt P2 in Kontakt. Ferner kommt die Seitenfläche 133 des Schneideinsatzes 130 an einem ersten Kontaktabschnitt P3 in Kontakt mit der ersten Seitenwand 111b der Einsatztasche 111, und die Druckfläche 122a des Kopfes 122 kommt an einem zweiten Kontaktabschnitt P4 in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 134a der Bohrung 134. Die Seitenfläche 133 ist am ersten Kontaktabschnitt P3 in Linien- oder Flächenkontakt mit der ersten Seitenwand 111b. Die Druckfläche 122a ist am zweiten Kontaktabschnitt P4 in Linien- oder Flächenkontakt mit der Innenumfangsfläche 134a. Der erste Kontaktabschnitt P3 und der zweite Kontaktabschnitt P4 sind so angeordnet, dass ein Moment auf den Schneideinsatz 130 um den ersten Kontaktabschnitt P3 in Richtung der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 wirkt (in dem in 14 gezeigten Beispiel im Uhrzeigersinn). Zum Beispiel wirkt, wie in 14 gezeigt, das Moment am zweiten Kontaktabschnitt P4 in einer Richtung des Pfeils. Die Richtung dieses Pfeils ist eine tangentiale Richtung des zweiten Kontaktabschnitts P4 in einem imaginären Kreis, der einen Mittelpunkt des ersten Kontaktabschnitts P3 und einen Radius einer Strecke zwischen dem ersten Kontaktabschnitt P3 und dem zweiten Kontaktabschnitt P4 hat. Vorzugsweise liegt der erste Kontaktabschnitt P3 ab der Basiswand 111a höher als der zweite Kontaktabschnitt P4. Hierzu müssen die Höhen der ersten und zweiten Seitenwände 111b und 111c ab der Basiswand 111a kleiner sein als eine Höhe des Schneideinsatzes 130. Je größer die Differenz der Höhen der ersten und zweiten Kontaktabschnitte P3, P4 ab der Basiswand 111a ist, desto stärker ist das Moment, das auf den Schneideinsatz 130 wirkt. Daher kommt, wenn die Höhendifferenz groß ist, die Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130 in engen Kontakt mit der Basiswand 111a der Einsatztasche 111, und die durch den Spannstift 120 erzeugte Spannkraft wird erhöht.
Mindestens ein Abschnitt der ersten Seitenwand 111b mit Ausnahme des ersten Kontaktabschnitts P3 ist von der Seitenfläche 133 des Schneideinsatzes 130 um einen Winkel ε, ε' beabstandet. In einer Ausführungsform kommt, wie in 14 gezeigt, die erste Seitenwand 111b, die eine einzelne Fläche aufweist, in Linienkontakt mit der Seitenfläche 133. In diesem Beispiel ist der Winkel ε ein eingeschlossener Winkel zwischen der Seitenfläche 133 und der ersten Seitenwand 111b relativ zum ersten Kontaktabschnitt P3. In einer anderen Ausführungsform weist, wie in 15 gezeigt, eine erste Seitenwand 111b' und eine erste obere Seitenwand 111ba' und eine erste untere Seitenwand 111bb' auf. Die erste obere Seitenwand 111ba' der ersten Seitenwand 111b' kommt in Flächenkontakt mit der Seitenfläche 133. In diesem Beispiel ist der Winkel ε' ein eingeschlossener Winkel zwischen der Seitenfläche 133 und der ersten unteren Seitenwand 111bb' relativ zu einem untersten Punkt P3' des ersten Kontaktabschnitts P3. Wo die Seitenfläche 133 in partiellem Flächenkontakt mit der ersten Seitenwand 111b' ist, wie in 15 gezeigt, muss der Punkt P3' höher liegen als jeder Punkt des zweiten Kontaktabschnitts P4. Bei dem oben beschriebenen Winkel ε, ε' kann das Moment, das auf den Schneideinsatz 130 in Richtung der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 um den ersten Kontaktabschnitt P3 oder den Punkt P' wirkt, stärker werden. Dementsprechend kann die Bodenfläche 132 des Schneideinsatzes 130 in engen Kontakt mit der Basiswand 111a der Einsatztasche 111 kommen, und die Seitenflächen 133 des Schneideinsatzes 130 können in engen Kontakt mit den ersten und zweiten Seitenwänden 111b und 111c der Einsatztasche 111 kommen. Der Winkel ε kann 1 Grad oder weniger betragen, berücksichtigt man zulässige Toleranzen der Einsatztasche 111 und des Schneideinsatzes 130.
Es wird Bezug auf 16 bis 18 genommen, um eine Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform zu beschreiben.
16 bis 17 zeigen einen Spannstift 220 der Schneidwerkzeuganordnung gemäß einer anderen Ausführungsform. Der Spannstift 220 weist einen Stiftkörper 221, den Kopf 122, einen Anschlagvorsprung 223 und die Kerbe 124 auf. Der Kopf 122 und die Kerbe 124 des Spannstifts 220 gemäß dieser Ausführungsform haben die gleiche Konfiguration wie der Kopf 122 und die Kerbe 124 des Spannstifts 120 der in 3 bis 15 gezeigten Ausführungsform.
Der Stiftkörper 221, der in ein Spannstiftloch 212 der Einsatztasche 111 eingefügt wird, hat eine ovale, längliche, rennstreckenartige oder ähnliche Form (siehe 17). Ferner hat das Spannstiftloch 212 eine Querschnittsform entsprechend der Querschnittsform des Stiftkörpers 221. Hierbei bedeutet die längliche oder rennstreckenartige Form eine Form, bei der zwei Halbkreise jeweils mit gegenüberliegenden Seiten eines Rechtecks verbunden sind. Daher haben der Stiftkörper 221 und das Spannstiftloch 212 eine ovale oder längliche Querschnittsform. Somit kann sich, wenn der Stiftkörper 221 in das Spannstiftloch 212 eingefügt ist, der Spannstift 220 relativ zum Spannstiftloch 212 nicht drehen. Ferner verstärkt der ovale oder längliche Querschnitt die Festigkeit des Stiftkörpers 221, die aufgrund der Kerbe 124 geschwächt sein kann.
Der Anschlagvorsprung 223 befindet sich gegenüber der Kerbe 124 und steht von der Umfangsfläche des Stiftkörpers 221 vor. Eine Länge des Anschlagvorsprungs 223 in der Längsrichtung des Stiftkörpers 221 ist relativ kürzer als die Gesamtlänge des Stiftkörpers 221. Der Anschlagvorsprung 223 befindet sich über der Kehle 124c der Kerbe 124 in der Längsrichtung des Stiftkörpers 221. Wie in 18 gezeigt, ist das Spannstiftloch 212 des Schneidwerkzeugkörpers 110 mit einer Aussparung 212a versehen, die den Anschlagvorsprung 223 aufnimmt. Der Stiftkörper 221 kann während des Schneidvorgangs in der Nähe der Kerbe 124 brechen, und ein gebrochenes Teilstück des Stiftkörpers 221, das sich über der Kerbe 124 befindet, kann aus dem Spannstiftloch 212 entweichen. Jedoch kann, wenn der Stiftkörper 221 als solcher gebrochen ist, der Anschlagvorsprung 223, der sich an dem gebrochenen Teilstück des Stiftkörpers 221 befindet, durch die Aussparung 212a des Spannstiftlochs 212 abgefangen werden. Somit kann das gebrochene Teilstück des Stiftkörpers 221 nicht aus dem Spannstiftloch 212 entweichen.
Die vorliegende Erfindung ist zwar vorstehend unter Bezugnahme auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben, sie soll jedoch nicht darauf beschränkt sein. Es versteht sich für den Fachmann auf dem Gebiet, dass verschiedene Substitutionen, Änderungen oder Modifikationen ohne Abweichung vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung möglich sind.

Claims

Schneidwerkzeuganordnung, umfassend: einen Schneidwerkzeugkörper, umfassend: eine Einsatztasche mit einer Basiswand, zwei oder mehr Seitenwänden und einem Eckabschnitt zwischen den Seitenwänden; ein Spannstiftloch, das sich von der Basiswand schräg erstreckt; und ein Gewindeloch, das in Bezug auf das Spannstiftloch geneigt ist und sich an seinem inneren Ende mit einem unteren Abschnitt des Spannstiftlochs vereint; einen Spannstift, umfassend: einen Stiftkörper, der in das Spannstiftloch eingefügt ist und eine Mittelachse (C1) hat, die sich in einer Längsrichtung erstreckt; einen Kopf, der sich entlang einer Mittelachse (C2) erstreckt und dabei einen Winkel (α) mit der Mittelachse (C1) bildet, wobei der Kopf eine Druckfläche hat, die auf den Eckabschnitt der Einsatztasche gerichtet ist; und eine Kerbe, die an einem unteren Abschnitt des Stiftkörpers ausgebildet ist; einen Schneideinsatz, umfassend: eine obere Fläche; eine Bodenfläche; Seitenflächen, die sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche befinden und die Seitenwände der Einsatztasche berühren; und eine Bohrung mit einer Innenumfangsfläche, die die Druckfläche des Kopfes berührt; und eine Spannschraube, die im Gewindeloch festgezogen wird, wobei die Spannschraube mit der Kerbe des Spannstifts in Eingriff tritt und den Kopf des Spannstifts in Richtung der Basiswand der Einsatztasche drückt, wobei ein erster Kontaktabschnitt (P3) dort, wo die Seitenfläche des Schneideinsatzes die Seitenwand der Einsatztasche berührt, und ein zweiter Kontaktabschnitt (P4) dort, wo die Druckfläche des Kopfes die Innenumfangsfläche der Bohrung berührt, so angeordnet sind, dass ein Moment auf den Schneideinsatz in Richtung der Basiswand der Einsatztasche um den ersten Kontaktabschnitt (P3) wirkt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei eine Höhe des ersten Kontaktabschnitts (P3) ab der Basiswand größer ist als eine Höhe des zweiten Kontaktabschnitts (P4) ab der Basiswand.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei der Kopf in einem Winkel (γ) bezüglich der Mittelachse (C2) so verdreht ist, dass er auf den Eckabschnitt gerichtet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 3, wobei der Winkel (γ) von 0 bis 90 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Abschnitt der Seitenwand mit Ausnahme der ersten Kontaktfläche (P3) in einem Winkel (ε, ε') von der Seitenfläche beabstandet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 5, wobei der Winkel (ε) 1 Grad oder weniger beträgt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei die Innenumfangsfläche der Bohrung in einem Winkel (δ) in Bezug auf eine Mittelachse (C3) der Bohrung geneigt ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 7, wobei der Winkel (δ) von 10 bis 60 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 8, wobei der Winkel (δ) von 15 bis 30 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei der Winkel (α) von 30 bis 60 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 10, wobei der Winkel (α) von 40 bis 45 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei ein Kontaktwinkel (β) zwischen der Druckfläche des Kopfes und der Innenumfangsfläche der Bohrung von 60 bis 150 Grad reicht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 12, wobei die Druckfläche des Kopfes die Innenumfangsfläche der Bohrung innerhalb des Kontaktwinkels (β) teilweise berührt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Feder, die zwischen einem geschlossenen Ende des Spannstiftlochs und einem unteren Ende des Stiftkörpers angeordnet ist.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei der Stiftkörper eine Positionierungsrippe aufweist, die gegenüber der Kerbe vom Stiftkörper vorsteht, wobei die Positionierungsrippe sich in Längsrichtung des Stiftkörpers erstreckt.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei der Stiftkörper einen Anschlagvorsprung aufweist, der gegenüber der Kerbe vom Stiftkörper vorsteht.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 16, wobei der Anschlagvorsprung sich über einer Kehle der Kerbe in der Längsrichtung des Stiftkörpers befindet.
Schneidwerkzeuganordnung nach Anspruch 1, wobei das Spannstiftloch und der Stiftkörper einen ovalen oder rennstreckenförmigen Querschnitt hat.