DE2646528B2

DE2646528B2 - Bohrstange mit Schneideinsatz, insbesondere Flachbohrer

Info

Publication number: DE2646528B2
Application number: DE19762646528
Authority: DE
Inventors: Guenther 8500 Nuernberg Hertel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1978-07-20
Also published as: DE2646528C3; DE2646528A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Spitzbohrwerkzeug nach

ίο dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei derartigen Spitzbohrwerkzeugen bildet die radiale Zurücksetzung der Spannbackenoberflächen gegenüber der Teilfuge zwischen den Backenschenkeln einen treppenartigen Absatz als in Axialrichtung wirksamen Anschlag für das zwischen die Backenschenkel eingeschobene, plattenförmige Schneideinsatzende. Die Drehmomentübertragung von dem Werkzeughalter auf den Schneideinsatz erfolgt durch die Spannbakken selbst, die zu diesem Zweck möglichst mit den in Radialrichtung äußeren Teilen ihrer Oberflächen auf den Deckflächen des Schneideinsatzendes aufliegen.

Bei derartigen Spitzbohrwerkzeugen mit auswechselbar befestigtem Schneideinsatz bildet die sichere Befestigung des Schneideinsatzes an dem Werkzeughalter ein besonderes Problem. Dieses Problem tritt im wesentlichen erst beim Herausziehen des Werkzeugs aus einem gebohrten Loch auf, weil der Schneideinsatz radial über den Umfang des Werkzeughalters hinaus steht und leicht innerhalb der Bohrung verklemmt mit der Folge, daß der Schneideinsatz bei nicht sicherer Fixierung an dem Werkzeughalter aus seiner Halterung zwischen den Spannbacken in Axialrichtung herausgezogen wird.
Um ein solches Herausziehen zu vermeiden, ist es bekannt, den Schneideinsatz mit einer etwa lotrecht zu seinen Deckflächen verlaufenden Durchgangsbohrung zu versehen, die von der die beiden Spannbacken miteinander verspannenden Spannschraube durchsetzt wird. Die Spannschraube sorgt dabei für eine form-ίο schlüssige Festlegung des Schneideinsatzes am Werkzeughalter (Prospekt »MICRO-BORE-Flachbohrer«; Information Nr. 8 »Madison«). Die Einbringung eines derartigen Durchgangsloches in die Schneideinsätze bedeutet eine Querschnittsschwächung und beeinträchtigt somit die Eigenfestigkeit des Schneideinsatzes. Darüber hinaus sind derartige Schneideinsätze in der Regel einstückig aus Hartmetall, einem verhältnismäßig teueren Werkstoff hergestellt. Die Anordnung des Durchgangsloches mit für die Festigkeit notwendigerweise hinreichendem Abstand vom rückseitigen Ende des Schneideinsatzes erfordert eine verhältnismäßig große Baulänge des Schneideinsatzes in Achsrichtung und dementsprechend einen erhöhten Werkstoffaufwand. Hierbei ist davon auszugehen, daß die Befestigungsbohrung von dem den Schneideinsatzschneiden zugewandten Ende der Spannbacken der Werkzeughalter ebenfalls einen hinreichenden Axialabstand aufweisen muß, weil in diesem Bereich die Drehmomentübertragung von den Spannbacken auf den Schneideinsatz

β" erfolgt, also gerade in diesem Bereich der Querschnitt des Schneideinsatzes und der Spannbacken nicht durch eine Durchgangsbohrung beeinträchtigt sein sollte.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Bohrstange der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß der Schneideinsatz allein durch Klemmung ohne Formschlußeingriff seitens der Spannschraube oder eines entsprechenden zusätzlichen Befestigungsmittels sicher spannbar ist. Diese Aufgabe

wird durch das Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst

An die Stelle der Durchgangsbohrung bei den bekannten Schneideinsätzen tritt zunächst gemäß dem ersten Kennzeichnungsmerkmal des Patentanspruches 1 beim Erfindungsgegenstand lediglich ein zapfenartiger Vorsprang. Dies bedeutet bereits eine Werkstoffersparnis gegenüber den herkömmlichen Schneideinsätzen weil die Baulänge des eigentlichen Schneieeinsatzes nur kurz zu sein braucht Die weiteren Kennzeichnuiigsmerkmale bewirken, daß durch ein Anziehen der Spannschraube die beiden Backenschenkel mit ihren Spannbacken nicht nur lotrecht in Richtung aufeinander, d. h. lotrecht zu den Deckflächen des Schneideinsatzendes, sondern zusätzlich in zu den Deckflächen des Schneideinsatzendes tangentialer Richtung zusammengezogen werden. Es erfolgt daher eine kraftschlüssige Festlegung des Schneideinsatzes zwischen den beiden Spannbacken nicht nur durch Klemmung der beiden Deckflächen des Schneideinsatzendes sondern auch rechtwinklig dazu durch zusätzliche, auf die zwischen den Ebenen der Deckflächen des Schneideinsatzendes befindlichen seitlichen Anlageseiten des Vorsprunges einwirkende Spanndruckkomponenten.

Durch das Kennzeichen des Patentanspruches 2 wird gewährleistet, daß die seitlichen Anlage seiten des Vorsprunges etwa über ihre gesamte Breite, d. h. vollständig mit dem zusätzlichen Spanndruck beaufschlagt werden können.

Das Kennzeichen des Patentanspruches 3 bewirk*, daß die auf die Deckflächen des Schneideinsatzendes und die rechtwinklig dazu auf den Vorsprung einwirkenden Spanndruckkomponenten etwa gleich groß sind. Diese Winkelstellung ist allerdings nicht bindend, sondern kann den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt werden. Die Merkmale des Patentanspruchs 4 sorgen für eine möglichst geringe Beeinträchtigung des Querschnittes der Backenschenkel durch die Teilfuge und für eine fertigungstechnische Vereinfachung.

Das Kennzeichen des Patentanspruches 5 bedeutet eine wesentliche Verbesserung der Spannung des Schneideinsatzvorsprunges, indem die Anlageseiten des Vorsprunges und entsprechend die zugeordneten Seitenwandungen der Backenschenkel schwalbenschwanzförmig ausgestaltet sind und somit eine zusätzliche Formschlußverbindung gewährleistet ist, die insbesondere beim Herausziehen der Bohrstange aus der Bohrung im Sinne einer sicheren Halterung des Schneideinsatzes wirksam wird. Das Merkmal des Anspruches 6 bedeutet eine fertigungstechnische Vereinfachung zur Herstellung der Ausnehmung für den Schneideinsatzvorsprung.

Der Gegenstand der Erfindung wird an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Spitzbohrwerkzeugs gemäß der Erfindung mit gespanntem Schneideinsatz,

Fig.2 einen Schnitt entsprechend der Linie H-II durch das Spitzbohrwerkzeug gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine schematische Erläuterung der Spannungswirkung analog der Darstellung in F i g. 2,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Schneidende gemäß Pfeil IV in F ig. 1,

Fig.5 einen Schnitt entsprechend der Linie V-V in Fig.2 durch das Spitzbohrwerkzeug mit eingelegtem Schneideinsatz,

F i g. 6 eine Seitenansicht des Schneideinsatzes,

F i g. 7 eine Draufsicht auf das rückwärtige Ende des Schneideinsatzes entsprechend Pfeil VII in F i g. 6,

F i g. 8 eine perspektivische Vorderansicht des Spitzbohrwerkzeugs mit eingesetzten-. Schraubschlüssel, jedoch ohne Schneideinsatz,

Fig.9 eine perspektivische Ansicht der Spannseite des Schneideinsatzes.

Der Werkzeughalter 1 ist an seinem den Schneideinsatz 2 aufnehmenden Ende mit den beiden Backenschenkeln 3, 4 versehen. Die Backenschenkel 3, 4 sind durch in Richtung der Längsachse 5 von dem vorderen Stirnende 6 her erfolgte Teilung des Werkzeughalters hergestellt Im Bereich der Stirnenden 6 der Backenschenkel 3, 4 sind die Spannbacken 7, angeformt, die exzentrisch zur Längsachse 5 liegen und mit ihren ebenen Oberflächen beidseitig parallel zur die Längsachse 5 enthaltenden Mittellängsebene des Werkzeughalters 1 verlaufen. Der Abstand 9 zwischen den Spannbacken 7,8 ist um ein Mehrfaches größer als die Stärke 10 des Querschnittes der Teilfuge II. Die Teilfuge 11 erstreckt sich — ausgehend von der sich an die Stirnenden 6 anschließenden, zwischen den Spannbacken 7,8 liegenden Aufnahme für den Schneideinsatz 2 — weit nach hinten in Richtung auf das Einspannende

12 des Werkzeughalters 1 an einer Werkzeugmaschine, um beim Spannen ein Zusammenfedern der Backenschenkel 3, 4 zu ermöglichen. Das Einspannende 12 kann beispielsweise ein Morsekegel sein.

Der Schneideinsatz 2 ist in Form einer Platte mit zueinander parallelen Deckflächen 13, 14 ausgebildet, die im Bereich des rückseitigen Schneideinsatzendes 15 von den Spannbacken 7, 8 des Werkzeughalters 1 beaufschlagt werden, wobei die Oberflächen der Spannbacken 7,8 eben und parallel zu den Deckflächen

13 14 ausgerichtet sind. Das Schneideinsatzende 15 ist mittig mit einem in Axialrichtung (Längsachse 5) vorstehenden, zapfenartigen Vorsprung 16 versehen. In eingespannter Stellung ragt der Vorsprung 16 in eine zentrale Ausnehmung 17 zwischen den Backenschenkeln 3, 4 hinein. Die Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3, 4 liegen in gespanntem Zustand der Backenschenkel 3, 4 an den zwischen den Ebenen der Deckflächen 13,14 des Schneideinsatzes 2 befindlichen seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 aa

Die seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 bilden die Schenkel eines sich in Richtung der Längsachse 5 zur Schneidspitze 22 des Schneideinsatzes 2 hin schließenden spitzen Winkels 23. Dieser spitze

so Winkel kann z. B. 4° betragen, so daß einerseits ein Einschieben des Vorsprunges 16 in die Ausnehmung 17 zwischen den Seitenwandungen 18,19 in ungespanntem Zustand der Spannbacken 3,4 jedoch ein formschlüssiger Halt gegeben ist. Ein dem spitzen Winkel 23 zwischen den Anlageseiten 20, 21 des Vorsprunges 16 entsprechender spitzer Winkel 24 wird durch die die seitlichen Anlageseiten 20,21 beufschlagenden Anlagebereiche der Seitenwandungen 18, 19 der Ausnehmung 17 des Werkzeughalters 1 gebildet

Die zentrale Ausnehmung 17 ist im wesentlichen als Teil einer vom Stirnende 6 des Werkzeughalters 1 in Axialrichtung eingebrachten Bohrung 25 ausgebildet wöbe· die Ausnehmung 17 die Umrißform eines Kegelmantels mit der Schneidspitze 22 des Schneideinsatzes 1 zugewandter Kegelspitze hat Die seitlichen Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 des Schneideinsatzes 2 weisen dementsprechend eine Konvexkrümmung (F i g. 7) auf und bilden ebenfalls den Teil eines

Kegelmantels, wodurch eine satte Anlage zwischen den Anlageseiten 20,21 des Vorsprunges 16 des Schneideinsatzes 2 an den Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3, 4 gewährleistet ist, wenn die Backenschenkel 3,4 miteinander verspannt sind.

Vorstehend wurde von einer Teilfuge 11 gesprochen, die die beiden Backenschenkel 3,4 voneinander trennt. Die Bohrung 25, die sich zu diesem Zwecke in Richtung der Längsachse 5 über die gesamte Länge der Backenschenkel 3,4 erstreckt, bildet technisch-funktionell den zentralen Teil der Teilfuge 11, wenn auch dieser Bereich wegen des vergleichsweise großen Durchmessers der Bohrung 25 schlecht als »Fuge« bezeichnet werden kann. Die eigentliche Teilfuge U ist durch die beiden radialen Teilfugenteile 26,27 gebildet, die jeweils die Verbindung zwischen der Bohrung 25 und dem Außenumfang des Werkzeughalters 1 herstellen und deren Stärke 10 kleiner ist als der Spannbackenabstand 9.

Die Mittelebenen der radialen Teilfugenteile 26, 27 verlaufen zueinander parallel und stehen auf beiden Seiten in radialer Richtung neben der Längsachse 5. Sie sind gegenüber der zu ihnen parallellaufenden Mittellängsebene 28 des Werkzeughalters 1 in jeweils entgegengesetzter Richtung verschoben. Hierdurch weist die Teilfuge 11 mit ihren Teilfugenteilen 26,27 und der Bohrung 25 einen zur Längsachse 5 symmetrischen S-förmigen Querschnitt auf, wobei die durch die radialen Teilfugenteile 26,27 gebildeten S-Endschenkel in Radialrichtung gegenüber der Mittellängsebene 28 voneinander weg versetzt sind.

Diese in Fig.3 schematisch dargestellte Querschnittsform der gesamten Teilfuge 11 hat die abstrakte Wirkung, daß die Teilfuge 11 im wesentlichen in einem spitzen Winkel 29 zur Mittellängsebene 28 und damit zu den zur Mittellängsebene 28 parallelen Deckflächen 13, 14 des Schneideinsatzes 2 steht.

Die beiden Backenschenkel 3, 4 werden durch die Spannschraube 30 miteinander verspannt Die Spannschraube 30 ist in Achsrichtung neben dem Schneideinsatz 2 vor dem stirnseitigen Ende des Vorsprunges 16 angeordnet Sie durchsetzt die Backenschenkel 3, 4 in zur Längsachse 5 diametraler Richtung. Mit ihrer Längsachse 31 steht sie in ebenfalls einem spitzen Winkel 32 von vorzugsweise etwa 45° zu der zu den Deckflächen 13, 14 parallelen Mittellängsebene 28 des Werkzeughalters 1, jedoch jeweils auf der der Teilfugenteilen 26,27 gegenüberliegenden Seite (F i g. 3 und 4).

Zum Einsetzen und Spannen des Schneideinsatzes 2 braucht die Spannschraube 30 nur leicht gelöst zi werden derart, daß die beiden Backenschenkel 3, 4 ir ihre Ruhelage auseinanderfedern und der Schneideinsatz 2 in die Ausnehmung zwischen den Spannbacken 7 8 eingeschoben werden kann. Etabei dringt seir Vorsprung 16 in die Ausnehmung 17 zwischen der beiden Backenschenkeln 3, 4 ein. Der Schneideinsatz 7 legt sich mit seinen in Radialrichtung außenliegender Rückenflächen 33, 34 an die jeweiligen, axialen stufenartigen Absätze 35,36 der Backenschenhel 4,3 an die zwischen den Spannbacken 7, 8 die stirnseitige Begrenzung der Backenschenkel 3,4 bilden.

Durch ein Anziehen der Spannschraube 30 werder die Backenschenkel 3,4 in Richtung der Längsachse 31 der Spannschraube 30 aufeinander zu gezogen (Spann richtung = Pfeil 37 in F i g. 3). Durch die gegenüber dei Mittellängsebene 28 spitzwinklige (Winkel 32) Anordnung der Längsachse 31 der Spannschraube 30 übi dieser Spanndruck einen gegenüber der Mittellängsebe ne 28 lotrechten Druck (Druckkompionente 38 aus, dei über die Spannbacken 7, 8 auf die Deckflächen 13, U des Schneideinsatzes 2 wirksam ist. Der Spanndrucl seitens der Spannschraube 30 übt eine weiten Druckkomponente 39 in Richtung der Mittellängseben« 28 aus, durch welchen die beiden Spannbacken etwj nach Art der Schließbewegung einer Schere zusätzlich in Richtung parallel zur Mittellängsebene 28 aufeinan der zu bewegt werden. Diese Schließbewegung dei Backenschenkel 3,4 wird als Spannbewegung zwischer den Seitenwandungen 18, 19 der Backenschenkel 3,1 und den Anlageseiten 20, 21 des Vorsprunges K wirksam. Diese Spannung aufgrund der Druckkompo nenten 39 wird durch die schwalbcnschwanzförmigc Ausbildung der Seitenwandungen 18, 19 und dei entsprechenden Anlageseiten 20,21 des Schneideinsat zes 2 formschlüssig gestaltet. Die Relativbewegung zwischen den beiden Backenschenkeln 3, 4 bei dei Spannung des Schneideinsatzes wird durch Eigenelasti zität aufgrund der lichten Weite (Stärke 10) und dei Axiallänge der Teilfuge 11 ermöglicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spritzbohrwerkzeug mit zwei im wesentlichen durch eine in Halterlängsrichtung verlaufende Teilfuge voneinander getrennten, durch eine diametral wirksame Spannschraube miteinander verspannbaren Backenschenkeln, zwischen deren stirnseitig angeordneten Spannbacken das rückseitige, etwa plattenförmige Ende eines Schneideinsatzes gespannt ist, wobei der Backenabstand größer ist als die Teilfugenstärke, dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Ende (15) des Schneideinsatzes mittig mit einem in Axialrichtung vorstehenden, zapfenartigen Vorsprung (16) versehen ist, daß der Vorsprung (16) in eine zentrale Ausnehmung (17) zwischen den Backenschenkeln (3,4) hineinragt, daß die Backenschenkel (3,4) mit Seitenwandungen (18, 19) an den zwischen den Ebenen der Deckflächen (13, 14) des Schneideinsatzendes befindlichen, seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) anliegen, daß die Spannschraube (30) in Richtung der Halterachse und axial versetzt zum Schneideinsatz (2) mit ihrer Längsachse (31) in einem spitzen Winkel (32) zur zu den Deckflächen (13,14) des Schneideinsatzes (2) parallelen Mittellängsebene (28) des Werkzeughalters (1) steht und daß die beiden radial neben der zentralen Ausnehmung (17) liegenden äußeren Teilfugenteile (26, 27) in Radialrichtung gegenüber der Mittellängsebene (28) des Werkzeughalters (1) voneinander weg gegeneinander versetzt sind.

2. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilfuge (11) einen symmetrischen, im wesentlichen S-förmigen Querschnitt mit je den äußeren Teilfugenteil (26, 27) bildenden S-Endschenkeln aufweist.

3. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (31) der Spannschraube (30) in einem Winkel (32) von etwa 45° zu der zu den Deckflächen (13, 14) des Schneideinsatzes parallelen Mittellängsebene (28) steht.

4. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder äußere Teilfugenteil (26, 27) jeweils etwa gleichebig in die Oberfläche einer der beiden Spannbacken (7,8) übergeht.

5. Spitzbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) am Schneideinsatz (2) und mindestens der entsprechende Anlagebereich der Seitenwandungen (18, 19) der zentralen Ausnehmung (17) die Schenkel je eines sich in Achsrichtung zur Schneideinsatzspitze (22) hin schließenden spitzen Winkels (23) bilden.

6. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Ausnehmung (17) im wesentlichen als vom Halterstirnende (6) in Axialrichtung eingebrachte Bohrung (25) ausgebildet ist.

7. Spitzbohrwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) des Schneideinsatzes (2) eine der Bohrungswandung entsprechende Konvexkrümmung aufweisen.

8. Spitzbohrwerkzeug nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Anlageseiten (20,21) des Vorsprunges (16) des Schneideinsatzes (2) und der ihnen zugeordnete Teil der Bohrungswandung der zentralen Ausnehmung (17) jeweils mindestens Teile eines Kegelmantels bilden.