DE1552296A1

DE1552296A1 - Schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE1552296A1
Application number: DE19661552296
Authority: DE
Inventors: Kelm Walter Harold
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1965-02-16
Filing date: 1966-02-15
Publication date: 1971-11-04
Also published as: BE676574A; DE1552296B2; CH447767A; ES321443A1; NO120562B; SE355975B; US3341920A; AT264966B; GB1091450A; NL150359B; NL6601973A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, uirLÜMCHEMIKER

5KDLn-I₁INDENTHAI. PETBR-KINTGEN-STRASSE 2

Dr. Expl.

Köln, den 11.2*1966 Bg/Ax/at

General Electric Company,

1 River Road_J Schenectady 5, New York (V.St.A.).

S ohne idwerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug für die Metallbearbeitung, bei dem ein Einsatz aus einem Hartschneidewerkstoff, der nach dem Verschleiß weggeworfen wird, lösbar in einem Werkzeughalter befestigt ist. Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug hat eine minimale Zahl von Einzelteilen, hält jedoch einen einstellbaren und umstellbaren Einsatz während eines Bearbeitungsvorganges mit festem Sitz fest.

Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug ist gekennzeichnet durch die Kombination eines wegwerfbaren Schneideinsatzes mit einem axialen Loch, einen Schaft mit einer Ausnehmung, die eine Grundfläche und wenigstens einen Stützabsatz für den Einsatz bildet, und einem Loch, das sich axial von der Grundfläche der Ausnehmung erstreckt und auf das axiale Loch des Einsatzes ausgerichtet werden kann, wobei der Teil des Loches neben der Grundfläche der Ausnehmung vom übrigen Teil des Loches zum Ansatz der Ausnehmung hin versetzt ist, und einem Arretierstift, der in das Loch im Schaft paßt, mit einem Ende in das Loch im Einsatz ragt und einen vorübergehenden Kontakt mit dem versetzten Teil des Loches im Schaft bildet, wobei der Einsatz lösbar in der Ausnehmung des Schaftes duroh axiale Bewegung des Aivretierstiftes gehalten wird. Das Schneidwerkzeug hat drei und in gewissen

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!•allen vier Einzelteile» einen Schaft, einen Arretierstift, einen Einsatz und gegebenenfalls einen Sitz für den Einsatz. Der Schaft enthält eine Ausnehmung, die eine Grundfläche und einen Stützansatz für den Einsatz bzw. für den Einsatz und den Sitz bildet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Abbildungen beschrieben·

Mg. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Schneidwerkzeuges gemäß der Erfindung.

Pig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsanaicht längs der Linie 2-2 von Pig. 1.

Fig. 3 zeigt auseinandergezogen den Kopfteil des in Pig. 1 und 2 dargestellten Schneidwerkzeuges.

Pig. 4 ist eine -perspektivische Ansicht des Kopfteils eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs unter Verwendung eines Schneideinsatzes mit positivem Neigungswinkel.

Pig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht längs der linie 5-5 von Fig«, 4.

Pig. 6 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug, das keinen Sitz für den Schneideinsatz enthält,

Fig. 7 und Fig. 8 sind perspektivische Ansichten und Fig. 9 eine Draufsicht auf drei weitere Ausführungsformen von Schneidwerkzeugen gemäß der Erfindung,

Die in Pig. 1,2 und 3 dargestellte Ausführungsform des Schneidwerkzeuges besteht aus Vier Hauptteilen, nämlich einem Schneideinsatz 1, einem Sitz 2 für den Schneideinsatz, einem Arretierstift 3 und einem Werkzeughalter 4. Der Schneideinsatz, der nach dem Verschleiß weggeworfen wird, hat gegenüberliegende parallele Flächen 5 und 6 und Umfangsflachen 7. Mehrere Schneidkanten S sind an jeder Seite des Einsatzes vorgesehen. Der in Fig. 1 - 3 darge-

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stellte linsatz hat einen negativen Neigungswinkel, d.h· die Umfangsfläche 7 steht senkrecht zu den parallelen Flächen 5 und 6. Das zentrale Loch 9 verläuft senkrecht zu beiden parallelen flächen. Jede Stirnseite des Einsatzes enthält durchgehende Spaneinstellnuten 10. Der Schaft oder Halter 4 enthält eine Ausnehmung 11 an seinem Kopfteil, die einen Stützansatz 12 und eine Grundfläche 13 als Auflage für den Einsatz 1 und den Sitz 2 bildet. Im Schaft befindet sich ein loch 13', dessen oberer Teil 14 sich zur Grundfläche der Ausnehmung öffnet und dessen unterer Teil 15 mit Gewinde versehen ist und sieh zur Außenseite des Schaftes öffnet. Die Ausdrücke "oben" und "unten" gelten hier für die normale Stellung des Schneidwerkzeuges, wie es in den Abbildungen dargestellt ist. Der Ausdruok "axial" bedeutet längs der Achse des Lochs 9 im Einsatz und des Lochs 13' im Schaft. Natürlich können diese Werkzeuge jede beliebige Stellung bei einem Schneid- oder Bearbeitungsvorgang einnehmen.

Wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich, verjüngt sich der obere Teil 14 des Lochs im Schaft, d.h. der Teil neben der Grundfläche der Ausnehmung, von der Grundfläche der Ausnehmung einwärts unter Ausbildung eines konischen Teils mit einer Mittelachse, die durch die Linie A-A angedeutet ist. Der übrige, mit Gewinde versehene Teil des Lochs in der Ausnehmung des Schaftes ist zylindrisch und hat eine Mittelachse B-B, die von der Achse A-A des konischen Teils des Lochs versetzt ist. Die Achse A-A ist von der Achse B-B in Richtung zum Stützansatz 12 der Ausnehmung im Schaft versetzt. Die Folge ist, daß der Teil des Lochs neben der Grundfläche der Ausnehmung vom übrigen Teil des Lochs in Richtung zum Ansatz der Ausnehmung versetzt ist.

Der Arretierstift 3 hat an einem Ende einen mit Gewinde versehenen Teil 16, einen erweiterten mittleren konischen Teil 1? und einen herausragenden, im wesentlichen zylindrischen Teil 18 am anderen Ende·

Der Arretierstift 3 ist im Gegensatz zum Loch 13' im

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Schaft symmetrisch um eine einzige Achse, Der Stift ist am Gewindeende durch Eingreifen in das Gegengewinde im Loch in der Ausnehmung des Schaftes gesichert. Aus Gründen, .auf die später näher eingegangen wird, ist der Eingriff zwischen dem Gewinde des Stiftes und des Lochs im Schaft verhältnismäßig lose. Der mittlere konische Teil ' 17 des Stiftes verklemmt sich mit dem konischen Seil des Lochs im Schaft. Der zylindrische herausragende Teil 18 des Stiftes 3 ragt in das zentrale Loch im Einsatz. Der Arretierstift enthält ferner einen erweiterten zylindrischen Teil 19» dessen Durchmesser ungefähr dem größten Durohmesser des konischen Teils 17 entspricht. Dieser erweiterte zylindrische Teil 19 paßt genau in das zentrale Loch im Sitz 2 und dient dazu, den Sitz in seine Lage zu bringen und festzustellen.

Das Befestigen und Lösen eines Schneideinsatzes im Schneidwerkzeug zur Einstellung, Umstellung oder Auswechslung des Einsatzes werden wie folgt vorgenommen: Wenn der Stift mit einem geeigneten Werkzeug", z.B .einem Sechskantschlüssel in der sechseckigen Ausnehmung 20 oder 20' am oberen oder unteren Ende des Stiftes in den Schaft geschraubt wird, legt sich der mittlere konische Teil 17 des Stiftes gegen den entsprechenden konischen Teil 14 des Lochs im Schaft (siehe Fig. 2). Bei weiterem Einschrauben wird der Stift seitlich in Richtung zum Ansatz 12 der Ausnehmung von der Achse B-B zur Achse A-A gedrückt. Der Stift wirkt in der Art eines Hebels, dessen Drehpunkt am unteren Gewindeteil liegt. Es leuchtet ein, daß der obere zylindrische Teil 18 des Stiftes aufgrund der Hebelgesetze um eine entsprechend größere Strecke als der mittlere konische Teil seitlich in Richtung zum Stützansatz 12 verschoben wird. Durch die Bewegung des vorspringenden Teils 18 zum Ansatz hin wird der Einsatz fest in seiner Lage gesichert. Eine gewisse Neigung der Spitze nach unten findet ebenfalls statt, weil der hervorragende Teil 18 des Stiftes sich in einem ungefähr bogenförmigen Weg, nämlich sowohl axial als auch seitlich, bewegt, wenn er angezogen wird.

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In der Praxis brauchen die Mittelachsen A-A und B-B nur um einige Tausendstel Zoll voneinander versetzt zu sein. Die Versetzung ist in Jig. 2 und 3 zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt. Diese sehr geringe Versetzung erwies sich als ausreichend, um den Einsatz mit weniger als einer vollen Umdrehung des Stiftes 3 fest gegen den Ansatz zu verriegeln.

Es ist zu bemerken, daß (wie insbesondere in Fig. 3 dargestellt) das Gewinde am unteren Teil des Stiftes an seinen Außendurchmessern einen konvexen Umriß hat. Dieser konvexe Umriß des Gewindes ist in Fig. 3 zur Veranschauliohung übertrieben dargestellt. Der Unterschied im Durchmesser zwischen dem weitesten und dem engsten Teil des Gewindes braucht nur (ebenso wie im Falle der Versetzung im Loch des Schaftes) einige Tausendstel Zoll betragen. Außerdem enthält der Stift nur eine geringe Zahl von Gewindegängen, so daß nur ein begrenzter Gewindeeingriff zwischen dem Stift und dem Schaft besteht. Ferner ist durch das Spiel zwischen dem Flankendurchmesser des Gewindes im Stift und dem entsprechenden Durohmesser des Gewindes im loch des Schaftes der Gewindeeingriff verhältnismäßig looker. Diese drei Merkmale, nämlich konvexe Krümmung des Gewindeumrisses, der begrenzte und lockere Eingriff, gestatten dem Stift eine Schwenkbewegung, wenn er angezogen (oder gelöst) wird, wobei er sich während seiner axialen Bewegung beim Einschrauben seitwärts in Richtung zum Verriegelungsansatz bewegt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Konizität des Stiftes 3 etwas größer als die entsprechende Konizität des Lochs 14. Durch diese Beziehung zwischen der Konizität des Stiftes und der Konizität des Lochs im Schaft soll erreicht werden» 1· Möglichst fester Kontakt zwischen Stift und Sohaft zum Einsatz, d.h. am oberen Ende des konischen Teils des Stiftes, um ein möglichst starkes Gegenlager für den Vorsprung 18 zu schaffen, der den Einsatz gegen den Ansatz hält. 2. Verhältnismäßig begrenzte Berührungsfläche zwischen dem Stift und dem Schaft, um eine genauere

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Bestimmung der verschiedenen Dimensionen zu erleichtern, die im Stift und im Schaft zur Erzielung eines festen Sitzes des Einsatzes notwendig sind. Wie ferner aus Pig. ersichtlich ist, ist der Winkel des Verriegelungsansatzes 12 zur Grundfläche 13 der Ausnehmung etwas kleiner als 90°, um eine feste Auflage des Einsatzes an der Schneidkante sicherzustellen. In der Praxis liegt der eingeschlossene Winkel zwischen dem Ansatz und der Grundfläche zwischen etwa 88 und 90°. Es ist ferner zu "bemerken, daß der oberste Teil des zylindrischen Vorsprungs 18 des Stiftes 3 einen etwas kleineren Durchmesser hat, damit bei 21 ein Spiel von beispielsweise einigen Tausendstel Zoll vorhanden ist. Aus diesem Grunde berührt der Vorsprung 18 einen axial niedrigeren Teil des Einsatzes, als durch den Verriegelungsansatz berührt wird. Wenn also der Einsatz in seiner Stellung verriegelt wird, wird ein Drehmoment auf den Einsatz ausgeübt, wodurch die Nase und die freiliegende

naon
Schneidkante des Einsatzes/unten und rückwärts gedrückt wird, so daß der Einsatz in der Schneidstellung fest gegen die Beanspruchungen eines Bearbeitungsvorganges verriegelt wird.

Die Erfindung hat den großen Vorteil, daß der Verriegelungsstift gemäß der Erfindung Schneideinsätze zum Schneiden sowohl mit positivem als auch negativem Neigungswinkel halten kann. Die in Fig. 1-3 dargestellten Einsätze haben einen negativen Neigungswinkel, d.h. die'Umfangsflächen 7 verlaufen senkrecht zu den parallelen Stirnflächen 5 und 6. Zum Schneiden mit positivem Neigungswinkel müssen Einsätze mit abfallender Schneide verwendet werden, wie sie in Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Bei diesem Einsatztyp steht die ümfangsfläche des Einsatzes nicht senkrecht zu den parallelen Stirnflächen des Einsatzes. Wie in Pig. 5 dargestellt, bildet die Oberseite 30 des Einsatzes 31 einen spitzen Winkel zur Umfangfläche 32 des Einsatzes, so daß sich ein positiver Neigungswinkel zur Oberfläche des Werkstücks ergibt. Der Ansatz 33 ist im wesentlichen parallel zu der Fläche 32, obwohl, wie bei Einsätzen mit

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negativem Neigungswinkel (Figo 1-3) die Konizität des Ansatzes vorzugsweise etwas geringer ist ale bei der Fläche 32 des Einsatzes. Es ist viel schwieriger, diese Einsätze mit positivem ITeigungswinkel mit bekannten Haltestiften zu sichern, da diese Einsätze aufgrund der im Winkel verlaufenden Berührungsflächen von Einsatz und Ansatz dit Neigung haben, am Verriegelungsansatz nach oben zu klettern.

Der erfindungsgemäße Arretierstift ist geeignet, einen Schneideinsatz mit positivem Neigungswinkel fest in einem Schneidwerkzeug zu halten, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt. Hier werden der Einsatz 31 und der Sitz 34 durch den Stift 35 in der gleichen Weise festgehalten, wie für die in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsformen beschrieben, und die Merkmale des Stiftes und des Lochs im Schaft und ihr Eingriff miteinander sind im wesentlichen die gleichen, wie dort beschrieben. Wie jedoch in Fig. 5 ersichtlich, enthält der obere herausragende Teil des Stiftes 35 einen konischen Teil 36, der sich gegen eine entsprechende kegelförmige Aufbohrung 37 im zentralen Loch des Einsatzes legt. Die Konizität des Lochs im Einsatz muß ungefähr die gleiche oder etwas größer sein als der eingeschlossene Winkel, der durch die parallele Oberseite 30 und die Umfangsfläche 32 des Einsatzes gebildet wird. Auch hier sind der Ansatz 33 und die Umfangsfläche 32 des Einsatzes mit positivem Neigungswinkel ebenso wie bei der in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsform nicht ganz parallel, sondern sie schließen einen Winkel von ein oder zwei Grad ein·

Es ist ersichtlich (Fig. 5), daß die Achse A-A des konischen Teils des Lochs im Schaft gegenüber dem restlichen Teil oder Gewindeteil des Lochs im Schaft seitwärts zum Verriegelungsansatz hin verschoben ist. Diese Verschiebung ist die gleiche, wie sie bei der Ausführungsform von Fig. 1-3 dargestellt ist. Bei Schneidwerkzeugen mit positivem Neigungswinkel des in Fig. 5 dargestellten Typs ist es jedoch zur Sicherstellung einer festen Verriegelung des Stiftes gegen den Einsatz vorzuziehen, daß die Mittellinie oder Achse C-C des Einsatzes 31 vom Ansatz 33 hinweg

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versetzt ist, wenn der Einsatz in seiner Lage verriegelt ist· Dieses Merkmal ist zwar besonders vorteilhaft bei Schneidwerkzeugen mit positivem Neigungswinkel, kann jedoch auch bei negativem Neigungswinkel verwendet werden, wenn beispielsweise die Einsätze sehr klein sind. Im allgemeinen sollte bei den erfindungsgemäßen Schneidwerkzeu- ■ gen die Achse des Lochs im Einsatz (C-C in Fig. 5) entweder mit der Achse des Gewindeteils des Lochs im Schaft zusammenfallen oder gegenüber der Achse des Gewindeteils des Lochs vom Verriegelungsansatz seitlich hinweg versetzt sein.

Fig. 6 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der kein Sitz für den Schneideinsatz verwendet wird. Abgesehen davon, daß kein Sitz vorhanden ist und der Teil des Stiftes, der den Sitz am Schaft des Schneidwerkzeuges in seiner Lage hält, weggelassen ist, sind die Konstruktion und die Arbeitsweise des Werkzeugs die gleichen wie bei der in Fig. 1 - 3 dargestellten Ausführungsform. Der Stift 40 enthält einen Vorsprung 41> der in der Verriegelungsstellung den Einsatz 42 gegen den Ansatz 43 im Schaft 44 drückt· Die Mittellinie oder Achse des konischen Teils des Lochs im Schaft ist gegenüber der Mittellinie des übrigen Gewindeteils des Lochs im Schaft ebenso wie im Falle der in Fig. 2 und 5 dargestellten Ausführungsformen zum Ansatz 43 hin versetzt.

Fig. .7, 8 und 9 stellen weitere Ausführungsformen der Erfindung für die Befestigung dreieckiger, runder und quadratischer Einsätze dar. In Fig. 7 wird ein dreieckiger Einsatz 50 gegen den Ansatz 51 gelegt. In Fig. 8 wird ein runder Einsatz 52 gegen einen entsprechend gekrümmten Ansatz 53 gedrückt. Die Verschiebung der Mittellinie im Loch des Schaftes erfolgt in Richtung einer Linie, die den Ansatz 53 halbiert. In Fig. 9 wird ein quadratischer Einsatz 54 in der Tasche gehalten, die durch zwei Ansätze 55 und 56 gebildet wird. Um völlig enges Anliegen des Einsatzes an beiden Ansätzen sicherausteilen, sind die Ansätze

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bei 57 hinterdreht. Bei dieser Ausführungsform ist die Mittellinie des loohs im Schaft in Richtung zu einer linie verschoben, wo die beiden Ansätze sioh theoretisch treffeno

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Claims

Patentansprüche

1.) Schneidwerkzeug,gekennzeichnet durch die Kombination eines axial durchbohrten Schneideinsatzes (l), eines Schaftes (4) mit einer Ausnehmung (11), die eine Grundfläche und wenigstens einen Stützabsatz (12) für den Einsatz (1) bildet und mit einem Loch, das sich axial von der Grundfläche (13) der Ausnehmung (11) erstreckt und das auf die axiale Bohrung ausgerichtet werden kann und dessen an die Grundfläche (13) angrenzender Teil (l4) vom übrigen Teil (15) in Richtung zum Stutzabsatz (12) der Ausnehmung (11) hin versetzt ist und eines in das Loch des Schaftes (4) passenden Arretierstiftes (3),der mit einem Ende in die Bohrung des Einsatzes ragt, in seitlichem Kontakt mit dem versetzten Teil des Loches des Schaftes (4) steht und einen vorspringenden Teil besitzt, der sich bei axialer Bewegung des Arretierstifts (3) in Richtung des Stützabsatzes (12) bewegt.

2.) Schneidwerkzeug naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Grundfläche der Ausnehmung (11) angrenzeftfis (l4) des Loches im Schaft (4) sich nach unten verjüngt, und daßySSran anschließende Teil zylindrisch und mit Gewinde versehen ist.

3.) Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arretierstift (3) einen mittleren konischen Teil (17), der sich etwas stärker verjüngt als der entsprechende konische Teil des Schaftes (l4) und einen daran anschließenden mit Gewinde versehenen, zylindrischen Teil (16) aufweist, das lose in das Gewinde des Schaftes (4) eingreift.

4.) Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des mit Gewinde versehenen zylindrischen Teiles (l6) des Arretierstifts (3) konvex ist.

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5.) Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneideeinsatz (l) parallele Stirnflächen (5) und dazu senkrechte Umfangsflächen (7) und eine zentrale axiale Bohrung aufweist , und daß der Stutzabsatz (12) der Ausnehmung (11) im wesentlichen senkrecht zu der Grundfläche der Ausnehmung ist.

6») Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (l) parallele Stirnflächen (5) und mit diesen einen spitzen Winkel einschließende Seitenflächen (7) und eine sich nach unten verjüngende zentrische axiale Bohrung aufweist, und daß sich der Stützabsatz (12) der Ausnehmung (11) so verjüngt, daß er im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen (7) des Schneideinsatzes (l) verläuft.

7.) Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Sitz (2) für den Schneideinsatz (l), der eine axiale Bohrung besitzt.

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