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QUERVERWEISE ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber und die Rechtsvorteile aus der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 14/273,456, eingereicht am 8. Mai 2014, bei dem es sich um eine Teilfortsetzungsanmeldung (CIP) handelt, die Prioritätsvorteil gegenüber der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 13/950,407, eingereicht am 25. Juli 2013 beansprucht, „KOPPLUNGEMECHANISMUS FÜR SCHNEIDWERKZEUG,” die beide durch Verweis hier einbezogen sind.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kopplungsmechanismen zum Einsatz mit rotierenden Schneidwerkzeugen und, spezifischer ausgedrückt, auf rotierende Schneidwerkzeuge, die über solche Kopplungsmechanismen verfügen.
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Hintergrundinformationen
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In der Vergangenheit wurden Schaftfräsen für Metallschneidemaschinen als einzelne Einheit produziert, mit einem geriffelten Schneidabschnitt und einem zylindrischen oder konischen Schaftabschnitt, der zum Anfügen an eine Maschinenspindel geeignet war. Die zunehmend globale Preisgestaltung für moderne Werkzeuglegierungen sowie die kürzlich entwickelten komplexen Oberflächenbehandlungen haben solche Einzeleinheiten weniger wirtschaftlich werden lassen, da das teure Schaftmaterial meist nicht genutzt wird. Daher ist es allgemein üblich geworden, einen separaten Schneider aus qualitativ hochwertiger Legierung oder Sinterkarbid zu produzieren, der dann konzentrisch mit dem Ende eines wiederverwendbaren Stahlschafts verbunden wird.
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Es ist sehr wünschenswert, dass der Schneider bei Verschleiß leicht ersetzt werden kann, während der Schaft in der Maschinenspindel verbleibt, sodass keine weiteren Anpassungen nach dem Schneideraustausch notwendig sind. Eine besondere Anforderung in Zusammenhang mit solch genauen Fräsanwendungen ist es, dass jeder Ersatzschneider mehrfach genau auf die exakte Spindelrotationsachse ausgerichtet und axial korrekt positioniert ist.
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Eine derzeit für die Verbindung zwischen Schneider und Schaft verwendete Grundmethode wird beispielsweise in
US-Patent Nr. 5,114,286 offenbart, in dem ein austauschbares System für die Ausrichtung und Positionierung von Schneidwerkzeugen beschrieben wird, die über ein erstes Werkzeugsegment mit einem männlichen Kupplungssegment und ein zweites Werkzeugsegment mit einem weiblichen Kupplungssegment verfügen. Das männliche Kupplungssegment umfasst einen Piloten in Form einer ersten zylindrischen Fügefläche, einen konzentrischen Ausrichter in Form einer zweiten, vom Piloten getrennten, zylindrischen Fügefläche, ein Außengewinde, das sich zwischen Pilot und dem konzentrischen Ausrichter erstreckt, und einen Axialanschlag in Form einer ebenen Fläche. Das weibliche Kopplungssegment umfasst eine Pilotbohrung in Form einer komplementären zylindrischen Fügefläche, die der zylindrischen Fügefläche des Piloten entspricht, eine konzentrische Bohrung in Form einer komplementären zylindrischen Fügefläche, die der zylindrischen Fügefläche des konzentrischen Ausrichters entspricht, ein Innengewinde, das sich zwischen der Pilotbohrung und der konzentrischen Bohrung erstreckt, und einen Axialanschlag in Form einer komplementären ebenen Fläche.
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Der beschriebene Pilot, der konzentrische Ausrichter, die Pilotbohrung und die konzentrische Bohrung sind notwendig, da die Gewindekopplung allein nicht ausreichend präzise für einen derartigen wiederholten Austausch der Schneider ist.
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Weitere Verbesserungen des oben beschriebenen Grundkonzepts sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise offenbart das
US-Patent Nr. 6,485,220 eine frusto-konische Radialausrichtung statt einer zylindrischen Ausrichtung sowie eine verstärkte Gewindespindel, und
US-Patent Nr. 7,329,073 beschreibt angrenzende Axial- und Radialanschlagflächen.
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Dennoch leiden alle oben beschriebenen Lösungen an einschränkenden Produktionsanforderungen. Typische Produktionstoleranzen der zylindrischen Fügeflächen an Schneider und Schaft, die ausreichend sind, um die Notwendigkeit von austauschbaren Schneidern zu erfüllen, die wiederholt in den gewünschten Konzentrizitäts- und Achsenpositionsbereich fallen, sind geringer als 5 Mikrometer. Derartig kleine Toleranzen machen einen zusätzlichen Schleifvorgang notwendig.
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Darüber hinaus sind Sinterkarbidschneider von Natur aus sehr hart, jedoch auch sehr spröde. Die direkte Kopplung des harten Schneiders mit dem Stahlschaft führt zu einer Belastung der Kopplung, an der die zwei unterschiedlichen Materialien in Verbindung kommen. Genauer gesagt bricht in Fällen, bei denen ein Karbidschneider in einen Stahlschaft geschraubt wird, die Verbindung voraussichtlich an oder in der Nähe der Basis des Gewindeabschnitts des Karbidschneiders, was normalerweise auch den Stahlschaft beschädigt, und ihn für einen weiteren Gebrauch untauglich macht.
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Daher gibt es Bedarf an einer Verbesserung der Kopplungsmechanismen zum Einsatz mit rotierenden Schneidwerkzeugen und auch für rotierende Schneidwerkzeuge, die über solche Kopplungsmechanismen verfügen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein rotierendes Schneidwerkzeug bereitgestellt. Das rotierende Schneidwerkzeug umfasst einen im Allgemeinen zylindrisch geformten Schneider, der um eine zentrale Längsachse herum angeordnet ist. Der Schneider verfügt über ein erstes Ende mit einem aktiven geriffelten Abschnitt und ein entgegengesetztes zweites Ende, wobei das zweite Ende über einen Abschnitt mit daran angeordnetem Außengewinde verfügt. Das rotierende Schneidwerkzeug umfasst außerdem einen im Allgemeinen zylindrisch geformten Schaft, der um die zentrale Längsachse herum angeordnet ist, wobei der Schaft über einen vertieften Innengewindeabschnitt verfügt, der an einem ersten Ende ausgeformt ist. Der Außengewindeabschnitt umfasst eine Reihe von Gewinden, die über eine erste Steigung verfügen, und der Innengewindeabschnitt umfasst eine Reihe von Gewinden, die über eine zweite, von der ersten abweichenden, Steigung verfügen. Der Schneider und der Schaft sind über die Gewindeverbindung des Außengewindeabschnitts und des Innengewindeabschnitts selektiv gekoppelt.
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Die erste Steigung kann kleiner sein als die zweite Steigung.
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Die erste Steigung kann etwa 0,005 mm geringer sein als die zweite Steigung.
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Der Unterschied zwischen der ersten Steigung und der zweiten Steigung kann im Bereich von etwa 0,002 bis etwa 0,010 mm liegt.
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Der Schneider kann aus einem Karbidmaterial bestehen, und der Schaft aus einem Werkzeugstahl.
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Der Schneider kann eine nach außen zeigende Umfangsfläche umfassen, die sich über eine Distanz entlang der zentralen Längsachse zwischen dem aktiven geriffelten Abschnitt und dem Außengewindeabschnitt erstreckt, der Schaft kann eine nach innen zeigende Umfangsfläche umfassen, die sich über eine Distanz entlang der zentralen Längsachse zwischen dem Innengewindeabschnitt und dem ersten Ende des Schafts erstreckt, und die nach außen zeigende Umfangsfläche kann angrenzend an, und gegenüber der nach innen zeigenden Umfangsfläche angeordnet sein, wenn der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt über das Gewinde verbunden sind.
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Die nach außen zeigende Umfangsfläche kann im Allgemeinen die Form eines Teils eines Kegelstumpfes haben, der in einem ersten Winkel im Verhältnis zu der zentralen Längsachse angeordnet ist, und die nach innen zeigende Umfangsfläche weist im Allgemeinen die Form eines Teils eines Kegelstumpfes auf, die in einem zweiten Winkel im Verhältnis zur der zentralen Längsachse angeordnet ist.
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Der erste Winkel kann im Bereich von etwa 1° bis ungefähr 7° sein.
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Der zweite Winkel kann im Bereich von etwa 1° bis ungefähr 7° sein.
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Die nach außen zeigende Umfangsfläche kann im Allgemeinen eine zylindrische Fläche sein, die parallel zu der zentralen Längsachse angeordnet ist, und die nach innen zeigende Umfangsfläche im Allgemeinen eine zylindrische Fläche, die parallel zur zentralen Längsachse angeordnet ist.
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Der Schneider kann eine nach außen zeigende Umfangsfläche umfassen, die sich über eine Distanz entlang der zentralen Längsachse angrenzend an den Außengewindeabschnitt und gegenüber dem aktiven geriffelten Abschnitt erstreckt, der Schaft kann eine nach innen zeigende Umfangsfläche umfassen, die sich über eine Distanz entlang der zentralen Längsachse zwischen dem Innengewindeabschnitt gegenüber dem ersten Ende des Schafts erstreckt, und die nach außen zeigende Umfangsfläche kann angrenzend an, und gegenüber der nach innen zeigenden Umfangsfläche angeordnet sein, wenn der Außengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt über das Gewinde verbunden sind.
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Die nach außen zeigende Umfangsfläche kann in einem Winkel von ungefähr 0° bis ungefähr 6° in Bezug auf die zentrale Längsachse angeordnet sein.
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Die nach innen zeigende Umfangsfläche kann in einem Bereich von 0° bis 2° des Winkels der nach außen zeigenden Umfangsfläche angeordnet sein.
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Der Schneider kann eine erste nach außen zeigende Umfangsfläche umfassen, die sich eine Distanz entlang der zentralen Langsache erstreckt, die zwischen dem aktiven geriffelten Abschnitt und dem Außengewindeabschnitt angeordnet ist, und eine zweite nach außen zeigende Umfangsfläche, die sich eine Distanz entlang der zentralen Längsachse angrenzend an den Außengewindeabschnitt und gegenüber dem aktiven geriffelten Abschnitt erstreckt, der Schaft kann eine erste nach innen zeigende Umfangsfläche aufweisen, die sich eine Distanz entlang der zentralen Längsachse zwischen dem Innengewindeabschnitt und dem ersten Ende des Schafts erstreckt, und eine zweite nach innen zeigende Umfangsfläche, die sich eine Distanz entlang der zentralen Längsachse angrenzend an den Innengewindeabschnitt am entgegengesetzten ersten Ende des Schafts erstreckt, die erste nach außen zeigende Umfangsfläche kann angrenzend an und gegenüber der ersten nach innen zeigenden Umfangsfläche angeordnet sein, wenn der Außen- und der Innengewindeabschnitt über das Gewinde verbunden sind, und die zweite nach außen zeigende Umfangsfläche kann angrenzend an und gegenüber der zweigen nach innen zeigende Umfangsfläche angeordnet sein, wenn der Außen- und der Innengewindeabschnitt über das Gewinde verbunden sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein rotierendes Schneidwerkzeug bereitgestellt. Das rotierende Schneidwerkzeug umfasst: einen Schneider von allgemein zylindrischer Form, der um eine zentrale Längsachse angeordnet ist, wobei der Schneider über ein erstes Ende mit einem aktiven geriffelten Abschnitt verfügt und ein entgegengesetztes zweite Ende, wobei das zweite Ende einen darauf angeordneten Außengewindeabschnitt aufweist; und einen Schaft von allgemein zylindrischer Form, der an der zentralen Längsachse angeordnet ist, wobei der Schaft über einen vertieften Innengewindeabschnitt an einem ersten Ende verfügt. Der Außengewindeabschnitt umfasst eine Reihe von Gewinden, die mit einer ersten Steigung und einem ersten Kegelwinkel ausgeführt sind, der Innengewindeabschnitt umfasst eine Reihe von Gewinden, die mit einer zweiten Steigung und einem zweiten Kegelwinkel ausgeführt sind, der sich vom ersten Kegelwinkel unterscheidet, und der Schneider und der Schaft sind über die Gewindeverbindung des Außen- und des Innengewindeabschnitts selektiv gekoppelt.
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Der erste Kegelwinkel kann kleiner sein als der zweite Kegelwinkel.
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Die erste Steigung kann gleich der zweiten Steigung sein, oder die erste Steigung kann geringer sein als die zweite Steigung.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Konzepte der vorliegenden Erfindung werden nun in Verbindung mit bestimmten, nicht einschränkenden Ausführungsformen mit Bezug auf die folgenden Illustrationsdarstellungen beschrieben, damit sie besser verständlich sind.
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Mit spezifischem Bezug nun auf die Darstellungen im Einzelnen wird betont, dass die gezeigten Einzelheiten nur als Beispiele, sowie zum Zwecke einer veranschaulichenden Darstellung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verstehen sind, und zu dem Zwecke präsentiert werden, eine nach Ansicht der Autoren besonders nützliche und gut verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der Erfindung bereitzustellen. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Einzelheiten der Erfindung detaillierter darzustellen, als es für ein grundsätzliches Verständnis der Erfindung notwendig ist, da es die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen für Fachleute auf dem Gebiet deutlich macht, wie die verschiedenen Formen der Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
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1 zeigt eine isometrische Ansicht einer Beispielausführungsform eines modularen rotierenden Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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1B zeigt eine Seitenansicht des modularen rotierenden Schneidwerkzeugs aus 1, bei der der Schaftabschnitt im Querschnitt dargestellt ist.
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2 zeigt eine isometrische Explosivansicht des rotierenden Schneidewerkzeugs aus 1.
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3 zeigt eine Explosivseitenansicht des modularen rotierenden Schneidwerkzeugs aus 1, bei der der Schaftabschnitt im Querschnitt dargestellt ist, um Innendetails zu zeigen.
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4 zeigt eine detaillierte Seitenansicht des Schneidabschnitts des rotierenden Schneidwerkzeugs aus 1.
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5 zeigt eine detaillierte Seitenansicht eines Abschnitts des Schaftabschnitts des rotierenden Schneidwerkzeugs aus 1.
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6 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Beispielausführungsform eines Kopplungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung, die teilweise im Querschnitt dargestellt ist, um Innendetails zu zeigen.
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7 zeigt eine Explosivseitenansicht einer anderen Beispielausführungsform eines modularen Schneidwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der der Schaftabschnitt im Querschnitt dargestellt ist, um Innendetails zu zeigen.
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In den Darstellungen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Der Begriff „Anzahl” soll sich gemäß seiner Verwendung hierin auf eine Menge beziehen, die nicht Null ist (d. h. eins oder eine Menge größer als eins).
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Der Begriff „selektiv gekoppelt” soll sich gemäß seiner Verwendung hierin auf zwei oder mehrere Komponenten beziehen, die auf eine Art und Weise gekoppelt oder verbunden werden, die selektiv aufgehoben (d. h. entkoppelt) werden kann, ohne eine der Komponenten dabei zu beschädigen.
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Der Begriff „Steigung” soll sich gemäß seiner Verwendung hierin auf eine Distanz beziehen, die parallel zu einer Zentralachse eines Gewindestücks zwischen korrespondierenden Punkten auf angrenzenden Gewindeformen auf der gleichen Axialebene und auf der gleichen Seite der Achse liegt.
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Die 1–5 zeigen ein modulares rotierendes Schneidwerkzeug 10 entsprechend einer ersten Beispielausführung der Erfindung, angeordnet an einer zentralen Längsachse A. Das Schneidwerkzeug 10 umfasst einen wiederverwendbaren Schaft 12 und einen austauschbaren Schneider 14, die selektiv über einen Kopplungsmechanismus (nicht nummeriert) gekoppelt sind, der aus kooperierenden Abschnitten jeweils des Schafts 12 und des Schneiders 14 geformt sind, die im Detail im folgenden besprochen werden. In der in 1–5 dargestellten Beispielausführungsform hat der Schneider 14 die Form eines Schaftfräsers, der aus einem Karbidmaterial geformt ist, jedoch sollte darauf hingewiesen werden, dass ein anderes rotierendes Schneidwerkzeug, z. B., ohne Einschränkung, eine Stirnfräse, eine Rundkappenfräse, eine Schlitzfräse, ein Bohrer, eine Reibahle oder jede andere austauschbare Spitze zum Fräsen, Bohren, Reiben oder für sonstige Metallschneidanwendungen aus Karbid oder einem anderen geeigneten Material oder Materialien verwendet werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Schaft 12 kann aus Stahl, Karbid oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das in allgemein zylindrischer Form mit einem leicht verstärkten Abschnitt geformt ist, jedoch sollte darauf hingewiesen werden, dass andere Querschnitte, Formen und Materialien ebenfalls verwendet werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, dass der Schaft 12 als ein im Allgemeinen massives Teil geformt sein kann, wie in der Beispielausführungsform der 1–5 dargestellt, oder auch eine oder mehrere interne Passagen umfassen kann, durch den eine Kühlmittel- bzw. Schmiermittelzufuhr zum Schneider 14 erfolgen kann.
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Weiterhin mit Bezug auf 1 kann der exponierte Abschnitt des Schneiders 14 (wenn in Schaft 12 eingesetzt) über einen aktiven geriffelten Abschnitt 16 verfügen, der so strukturiert ist, dass er Schneidarbeiten an einem Werkstück (nicht gezeigt) vornehmen kann, gefolgt von einem kurzen zylindrischen Abschnitt 18. Der zylindrische Abschnitt 18 ist vorzugsweise mit mindestens zwei entgegengesetzten parallelen Ebenen 20 (nur in 1 zu sehen) ausgestattet, die darin/darauf ausgeformt sind, auf denen ein Standardspannschlüssel (nicht gezeigt) für das Einsetzen oder Entfernen des Schneiders 14 aus dem Schaft 12 einrasten kann, wie unten weitergehend beschrieben.
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Die Explosionszeichnungen der 2 und 3 und die Detailansichten in 4 und 5 zeigen Details der Abschnitte des Schafts 12 und des Schneiders 14, die den Koppelmechanismus zwischen dem Schneider 14 und dem Schaft 12 formen. Genauer gesagt umfasst der Koppelmechanismus als Teil des Schneiders 14: einen nach außen vorstehenden Außengewindeabschnitt 22, der sich dem aktiv geriffelten Abschnitt 16 entgegengesetzt erstreckt; einen Radialausrichtungsabschnitt 28, der konzentrisch zu der Längsachse A angeordnet ist und sich zwischen dem kurzen zylindrischen Abschnitt 18 und dem Gewindeabschnitt 22 erstreckt; und eine flache Axialanschlagschulter 30, die den Radialspalt zwischen dem kleineren Durchmesser, dem Radialausrichter 28, und dem größeren Durchmesser, dem kurzen zylindrischen Abschnitt 18 überbrückt. Wie in der dargestellten Beispielausführungsform gezeigt, kann die Schulter 30 senkrecht zur Längsachse A angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen kann die Schulter 30 leicht in Bezug auf eine als Referenz gezogene Senkrechte zur Längsachse A geneigt sein (bis zu +/–3°).
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Der Kupplungsmechanismus umfasst darüber hinaus als Teil des Schafts 12: eine im Allgemeinen glatte Ausrichtungsbohrung 24, die konzentrisch zur Längsachse A angeordnet ist, eine Innengewindebohrung 32, die sich von der Ausrichtungsbohrung 24 aus erstreckt, und eine Axialanschlagsfläche 34, die senkrecht zur Längsachse A an einem Ende des Schafts 12 angrenzend an die Ausrichtungsbohrung 24 angeordnet ist.
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Mit Bezug auf die Detailansicht des Schneiders 14 wie in 4 gezeigt, ist der Radialausrichtungsabschnitt 28 im Allgemeinen als ein Abschnitt eines Kegelstumpfes geformt und umfasst eine nach außen zeigende Umfangsfläche 29, die in einem Winkel δ1 relativ zur Längsachse A angeordnet ist. In den Beispielausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Winkel δ1 normalerweise im Bereich von etwa 1° bis etwa 7°. Alternativ kann der Radialausrichtungsabschnitt 28 im Allgemeinen zylindrisch geformt sein (d. h. δ1 = 0 Grad). Im Allgemeinen hat sich der Kegelstumpf als bevorzugt erwiesen, wenn der Schneider 14 mit Stahlschäften gekoppelt wird, während die Zylinderform bevorzugt wird, wenn der Schneider 14 mit Karbidschäften gekoppelt wird.
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Bezüglich der Querschnittsdetailansicht eines Endabschnitts eines Schafts 12 wie in 5 gezeigt, wird die Ausrichtungsbohrung 24 im Allgemeinen mit einer dem Ausrichtungsabschnitt 28 korrespondieren Form ausgeführt. Im Allgemeinen kann der Durchmesser des Ausrichtungsabschnitts 28 etwas größer (bevorzugt bei Stahlschäften) oder gleich (bevorzugt bei Karbidschäften) wie der/dem Durchmesser der Ausrichtungsbohrung 24 sein.
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Da die Ausrichtungsbohrung 24 in einer im Allgemeinen dem Ausrichtungsabschnitt 28 korrespondierenden Form ausgeführt ist, ist die Ausrichtungsbohrung 24 in der dargestellten Ausführungsform ebenfalls im Allgemeinen als Abschnitt eines Kegelstumpfes ausgeführt und umfasst eine nach innen zeigende Umfangsfläche 25, die in einem Winkel δ2 relativ zur Längsachse A angeordnet ist. Da die nach innen zeigende Umfangsfläche 25 des Schafts 12 im Allgemeinen mit der nach außen zeigenden Umfangsfläche 29 des Schneiders 14 kooperiert, ist der Winkel δ2 in den Beispielausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen im Bereich zwischen etwa 0° bis etwa 7°, je nach dem Winkel δ1 der nach außen zeigenden Umfangsfläche 29.
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Mit Verweis auf die 4 und 5 umfasst der Gewindeabschnitt 22 des Schneiders 14 eine Anzahl von Gewinden 22a, vorzugsweise mindestens 4 (wobei auch eine andere Anzahl verwendet werden kann), die mit einer ersten Steigung P1 an der Längsachse A ausgerichtet sind, und die Gewindebohrung 32 umfasst mindestens eine korrespondierende Anzahl von Innengewinden 32a, die an der Längsachse A mit einer zweiten Steigung P2, die nicht gleich ist wie P1, ausgerichtet sind. In der in 1–5 gezeigten Beispielausführungsform ist die zweite Steigung P2 um etwa 0,005 mm größer als die erste Steigung P1. Durch Verwenden einer größeren Steigung P2 in der Gewindebohrung 34 des Schafts 12 und daher einer geringeren Steigung P1 im Schneider 14 wird die entsprechende Belastung auf den Gewindeabschnitt 22 des Schneiders 14 bei Kopplung mit dem Schaft 12 gleichmäßiger auf die Gewinde 22a verteilt als in einer Ausführungsform, in der kooperierende Gewinde von im Allgemeinen gleicher Größe verwendet werden. In den Beispielausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden variierende Gewindesteigungen von etwa 0,002–0,010 mm zwischen den jeweiligen Gewinden des Schafts 12 und des Schneiders 14 verwendet. Im Gegensatz zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konzentriert sich bei Fällen, in denen kooperierende Gewinde von im Allgemeinen gleicher Steigung verwendet werden, die Belastung im Allgemeinen aufgrund der allgemeinen Starrheit des Karbid- oder Stahlschneiders 14 auf das Gewinde, das der Axialanschlagschulter 30 am nächsten liegt. Durch eine gleichmäßigere Verteilung der Belastung auf die Gewinde 22a des Gewindeabschnitts 22 ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Aufbringen von größeren Lasten auf die Verbindung vor deren Ausfall.
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Die Montage der Modularschneidwerkzeugbaugruppe 10 wird durchgeführt, indem der Gewindeabschnitt 22 des Schneiders 14 mit der Gewindebohrung 32 des Schafts 12 verbunden wird, und danach der Schneider 14 und/oder der Schaft 12 gedreht wird/werden, bis der Radialausrichtungsabschnitt 28 des Schneiders 14 in der Ausrichtungsbohrung 24 des Schafts 12 liegt und die Axialanschlagschulter 30 des Schneiders 14 an die Axialanschlagsfläche 34 des Schafts 12 angrenzt. Die Axialposition des Schneiders 14 in Bezug auf den Schaft 12 wird durch den ersten direkten Kontakt der Anschlagschulter 30 des Schneiders 14 mit der Axialanschlagsfläche 34 des Schafts 12 ermittelt. Sobald Anschlagschulter 30 und Anschlagfläche 34 verbunden sind, wird die Kopplung vorzugsweise weiter auf ein bestimmtes Drehmoment gefestigt, wobei ein Drehmomentbegrenzer verwendet wird, um übermäßige Spannung auf dem Schneider 14 zu vermeiden.
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6 zeigt eine Detailansicht einer anderen Ausführungsform eines Kopplungsmechanismus zwischen einem Schaft 12' (im Querschnitt dargestellt) und einem Schneider 14' eines modularen Schneidwerkzeugs 10'. Das Schneidwerkzeug 10' kann äußerlich dem Schneidwerkzeug 10 wie oben beschrieben ähneln, und Schneider 14' und Schaft 12' interagieren in ähnlicher Weise wie der Schneider 14 und der Schaft 12, abgesehen von der Einbindung eines zweiten Radialausrichtungsabschnitts 40, der angrenzend an den Gewindeabschnitt 22 gegenüber dem Radialausrichtungsabschnitt 28 angeordnet ist. Wenn der Schneider 14' mit dem Schaft 12' gekoppelt ist, wie in 6 gezeigt, erfasst die nach außen zeigende Umfangsfläche (nicht nummeriert) des zweiten Radialausrichtungsabschnitts 40 die nach innen zeigende Umfangsfläche (nicht nummeriert) einer zweiten Ausrichtungsbohrung 42, die in dem Schaft 12' angrenzend an die Gewindebohrung 32 gegenüber der ersten Ausrichtungsbohrung 24 geformt ist. In den Beispielausführungsformen der vorliegenden Erfindung verfügt der Radialausrichtungsabschnitt 40 über einen allgemein ähnlichen oder etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser der zweiten Ausrichtungsbohrung 42. Die Oberfläche (nicht nummeriert) des zweiten Radialausrichtungsabschnitts 40 kann darüber hinaus in Winkeln zwischen 0° und etwa 6° mit Bezug auf die zentrale Längsachse A angeordnet sein, wähnend die Oberfläche (nicht nummeriert) der zweiten Ausrichtungsbohrung 42 in dem gleichen Winkel oder in einem Bereich von 1°–2° des Winkels der Oberfläche des zweiten Radialausrichtungsabschnitts 40 angeordnet ist. Obwohl der zweite Radialausrichtungsabschnitt 40 zusätzlich zum Radialausrichtungsabschnitt 28 gezeigt wird, sollte darauf hingewiesen werden, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur den zweiten Radialausrichtungsabschnitt 40 ohne den Radialausrichtungsabschnitt 28 umfassen können.
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7 zeigt eine Explosionszeichnung einer weiteren Beispielausführungsform eines modularen Schneidwerkzeuge 50 entsprechend der vorliegenden Erfindung, die einen Schaft 52 und einen Schneider 54 umfasst, die über einen anderen Kopplungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung gekoppelt sind. Schaft 52 und Schneider 54 können im Allgemeinen ähnlich konstruiert sein wie die oben beschriebenen Schäfte 12, 12' und die Schneider 14, 14' und jeweils eine Innengewindebohrung 58 (einschließlich der Innengewinde 58a, 58b) und einen Außengewindeabschnitt 60 (einschließlich der Außengewinde 60a, 60b) umfassen. Dennoch erzielt die in 7 dargestellte Ausführungsform ein ähnliches Ergebnis durch Orientierung der Außen- und Innengewindeabschnitte in unterschiedlichen Winkeln in Bezug zueinander, im Gegensatz zu den oben besprochenen Ausführungsformen, bei denen unterschiedliche Gewindesteigungen für die Außen- und Innengewindeabschnitte verwendet wurden, um die Belastung gleichmäßiger auf die Gewinde zu verteilen, wenn die zwei Komponenten fest in einer Gewindekopplung miteinander stehen. In der in 7 dargestellten Ausführungsform sind beispielsweise die Gewinde 60a, 60b des Außengewindeabschnitts 60 in einem ersten Kegelwinkel ac (gemessen in Bezug auf einen Referenzwert, der parallel zur zentralen Längsachse A angeordnet ist), während die Gewinde 58a, 58b der Innengewindebohrung 58 in einem zweiten Kegelwinkel αs angeordnet sind (gemessen in Bezug auf einen Referenzwert, der parallel zur zentralen Längsachse A angeordnet ist). Genauer gesagt wird durch die Anordnung der Innengewinde 58a, 58b mit einem zweiten Kegelwinkel as, der größer ist als der erste Kegelwinkel ac der Außengewinde 60a, 60b, eine räumliche Beziehung zwischen den Außen- und Innengewindeabschnitten 58, 60 erzeugt, die derjenigen ähnelt, die durch den Einsatz von unterschiedlichen Gewindesteigungen erzeugt wird, wie oben besprochen, auch wenn die Gewindesteigungen Ps und Pc gleich sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine solche Ausführungsform auch mit unterschiedlichen Gewindesteigungen Ps und Pc alternativ zum Einsatz mit die gleiche Steigung aufweisenden Abschnitten verwendet werden könnte.
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Obwohl bei den besonderen hier beschriebenen Ausführungsformen der Schaft mit einer Gewindebohrung ausgestattet ist, um ein entsprechendes Außengewinde am Schneider aufzunehmen, auch der umgekehrte Fall möglich ist, bei der der Schaft mit einem vorstehenden Außengewindeabschnitt versehen ist und der Schneider eine Innengewindebohrung aufweist.
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Für Fachleute auf diesem Gebiet ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Details der oben dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist und dass die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Geist und den wesentlichen Eigenschaften der Erfindung abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeglicher Form als Veranschaulichung und nicht als Einschränkung zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung eher durch die nachfolgenden Ansprüche definiert wird als durch die vorstehende Beschreibung, und dass alle Änderungen, die im Sinne und im Umfang von äquivalenten Ansprüchen entstehen, daher als darin enthalten betrachtet werden sollten.
