DE2922536A1 - Schneideinsatz und halter dafuer - Google Patents

Description

	Patentanwälte	Dipl.-lng.
Dipl.-lng.	Dipl.-Chem.	G. Leiser
E. Prinz	Dr. G. Hauser
	Ernsbergerstrasse 19
	8 München 60

zeichens K 1O41 31.Mai 1979

Kennametal Inc.

One Lloyd Avenue

Latrobe, Pennsylvania 15650 , V.St.A.

Schneideinsatz und Halter dafür.

Die Erfindung betrifft umsetzbare Gewindeschneideinsätze für die Metallbearbeitung und insbesondere einen umsetzbaren Gewindeschneideinsatz, der in einen Halter mit negativem Spanwinkel einsetzbar ist, dessen Schneidkanten dabei jedoch dem Werkstück mit einem Nullgrad- oder positiven Spanwinkel ausgesetzt werden.

Bei dem besonderen, erfindungsgemäß ausgebildeten Gewindeschneideansatz wird weiterhin eine spezielle Spanbrechnut verwendet.

Umsetzbare Gewinde - und Nutschneideinsätze sind bekannt und in der Metallverarbeitungsindustrie in großem Umfang gebräuchlich. Umsetzbare Einsätze zum Gewindeschneiden und zum Nutschneiden sowie der diese Einsätze aufnehmende Werkzeughalter sollten so ausgebildet sein, daß der Einsatz bei der Ausführung der Arbeiten an dem Werkzeughalter exakt positioniert und starr festgehalten wird.

Die Einsätze müssen üblicherweise schmal und mit geringer Breite ausgebildet werden, wobei sie einen Abschnitt aufweisen, der zur

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Ausführung der Gewindeschneidarbeitüber den Werkzeughalter vorsteht. Unter diesen Bedingungen werden ideale Gestaltungen für derartige Einsätze und Werkzeughalter ständig gesucht. Es sind verschiedene Arten von Gewinde- und Nutschneidkombxnationen bekannt, von denen eine Gestaltung eines Einsatzes und Werkzeughalters in der US-PS 3 754 309 beschrieben ist. Die in dieser Patentschrift beschriebenen umsetzbaren Einsätze sind seit etlichen Jahren auf dem Markt erhältlich, werden erfolgreich verkauft und sind inzwischen den meisten Menschen in der Metallverarbeitungsindustrie, insbesondere auf dem Gebiet des Gewinde- und Nutschneidens bekannt. Die Schneidkanten der Einsätze können für die Gewindeschneidarbeit verschiedene komplexe Formen annehmen, können jedoch auch einfache Formen für Nutschneidarbeiten erhalten.

Eine andere Art eines auf dem Markt befindlichen umsetzbaren Schneideinsatzes, der normalerweise für Dreh-, Bohr- und Profilarbeiten, nicht jedoch für Gewinde- und Nutschneidarbeiten verwendet wird, ist in der US-PS 3 399 442 offenbart. Diese Patentschrift beschreibt einen Einsatz, der in einem Werkzeughalter mit negativem Spanwinkel verwendet werden kann, jedoch mit Schneidkanten an dem Werkstück angreift, die einen positiven Spanwinkel haben. In manchen Fällen werden, wie in dieser Patentschrift erläutert ist, Schneidbedingungen mit positivem Spanwinkel gegenüber Schneidbedingungen mit negativem Spanwinkel bevorzugt.

Umsetzbare Schneideinsätze sollten ihrem Wesen nach so viele Schneidkanten am Einsatzkörper haben wie möglich. Die zuvor beschriebenen umsetzbaren Einsätze zum Gewinde- und Nutschneiden haben nur zwei Schneidbereiche am Körper des Einsatzes. Durch die Erfindung wird vorgeschlagen, einen umsetzbarenGewindeschneideinsatz entsprechend den zuvor beschriebenen Gewinde- und Nutenschneideinsätzen herzustellen, den Einsatzkörper jedoch mit vier Schneidbereichen zu versehen anstatt mit zwei Schneidbereichen, wie dies bisher nur möglich war.

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Die Erfindung schafft einen Gewindeschneideinsatz und einen Werkzeughalter, von denen der Schneideinsatz parallele Seitenflächen und parallele Ober- und Unterflächen hat, die senkrecht zu den Seitenflächen verlaufen. Der Schneideinsatz weist Stirnflächenbereiche für die Schneidarbeit auf, wobei er um eine senkrechte zu den Seitenflächen verlaufende Achse umsetzbar ist und in eine Tasche des Halters so eingesetzt werden kann, daß ein Endbereich freiliegt.

Die Stirnflächenbereiche weisen wenigstens zwei Stirnwände auf, die vom Mittelteil des Einsatzes her zueinander konvergieren, während auf wenigstens einer der Oberoder Unterflachen eine Ausnehmung hergestellt ist. Die Ausnehmung besitzt einen äußeren Bereich, der sich an der Außenkante der Ober- und Unterfläche entlang erstreckt, während am Übergang dieses Außenbereichs zu den konvergierenden Stirnwänden Schneidkanten ausgebildet sind.

Die Aussparung weist auch einen Innenbereich in Form eines plötzlichen Anstiegs auf, der von dem untersten Teil des Außenbereiches aufwärts zur Ebene der Oberwand oder der Unterwand führt, wobei die Schneidkanten eine Ebene bilden, die einen spitzen Winkel mit; der Ebene entweder der Oberfläche oder der Unterfläche einschließt.

Entweder in der Oberfläche oder in der Unterfläche des Einsatzes ist eine Einspannaussparung ausgebildet. Die Aussparung ist vorzugsweise eine diagonale Nut, die sich zwischen den parallelen Seiten des Einsatzes erstreckt. Die Aussparung kann jedoch auch eine kreisförmige Vertiefung in der Nähe des Mittelbereichs entweder der Oberfläche oder der Unterfläche des Einsatzes sein.

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Der Einsatz wird in eine Einsatzaufnahmetasche eines erfindungsgemäß ausgebildeten Werkzeughalters aufgenommen. Die Einsatzaufnahmetasche hat einen Stirnwandbereich, eine Seitenwand und eine Bodenwand und ist zu den anderen drei Seiten hin geöffnet. Der Stirnwandbereich der Tasche umfaßt zwei gegenüberliegende Wände, die mit im wesentlichen rechten Winkel zur Bodenwand der Tasche verlaufen. Die gegenüberliegenden Wände konvergieren aufeinander zu, wobei die der Seitenwand ■ gegenüberliegende Wand des Einsatzes vorzugsweise auf die Ebene der Seitenwand zu konvergiert.

Zur Festhaltung des Einsatzes in der Tasche ist an dem Werkzeughalter ein oberes Klemmglied vorgesehen. Das Klemmglied erstreckt sich vorzugsweise mit einem Winkel zur Längsrichtung des Einsatzes und zieht, wenn es im Eingriff mit der Aussparung des Einsatzes ist, diesen gemeinsam gegen die Rückwand, die Bodenwand und die gegenüberliegende Wand der Werkzeughaltertasche. Wenn die Aussparung des Einsatzes einer kreisförmigen Vertiefung entspricht, kann das Klemmglied sich über die Länge des Einsatzes erstrecken, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung entweder eines rechtsseitigen oder eines linksseitigen Einsatzes entfällt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäß gestalteten Werkzeughalters mit dazugehörigem Schneideinsatz,

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Fig. 2 eine Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schneideinsatzes,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Schneideinsatzes,

Fig. 4 eine Seitenansicht mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz, der eine Diagonalaussparung aufweist,

Fig. 5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes mit einer Diagonalaussparung,

Fig. 6 eine Draufsicht eines Schneideinsatzes mit einer modifizierten mittigen Vertiefung,

Fig. 7 einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz und einen Werkzeughalter bei Angriffstellung an einem Werkstück bei einem Span winkel von nahe Null Grad, jedoch mit einem ausreichenden Freiraum für die zusätzlichen Schneidkanten des Einsatzes,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Werkzeughalter mit dem darin befindlichen Schneideinsatz.

Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeughalter 10, der an seinem vorderen Ende eine Aufnahmetasche 12 für einen Schneideinsatz besitzt. Die Aufnahmetasche 12 für den Schneideinsatz weist eine Seitenwand 14, eine Bodenwand 16 und einen Stirnwandbereich 18 auf, während sie an den anderen drei Seiten offen ist. Der Stirnwandbereich 18 hat gegenüberliegende Wände 20 und 22, die vom Vorderende des Werkzeughalters aus aufeinander zu konvergieren.

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Die Wand 20 des Stirnwandbereiches 18, die der Seitenwand 14 gegenüberliegt, konvergiert zu der Ebene der Seitenwand 14. In die Tasche 12 des Werkzeughalters 10 ist der Schneideinsatz 24 einsetzbar.

Die Fig. 1 zeigt auch ein Klemmglied 26, das einen Schenkel 28 hat, welcher zur Aufnahme in einen Schlitz 30 geeignet ausgebildet ist, welcher seinerseits auf der Oberseite des Werkzeughalters 10 hergestellt ist. Das Klemmglied 26 weist einen abgerundeten Nasenteil 32 auf, der an der Oberseite des Einsatzes 24 angreift. Eine Klemmschraube 34 erstreckt sich durch ein Loch in dem Klemmglied 26 und in ein Gewindeloch 36 hinein, daß in der Oberseite des Werkzeughalters 10 ausgebildet ist. Der Schneideinsatz 24 besitzt Stirnflächenbereiche 38, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, und parallele Seitenwände 14, wie sie die Fig. 2 erkennen läßt.

Die Fig. 3 läßt erkennen, daß der Einsatz auch parallele Ober- und Unterflächen 42 hat, die senkrecht zu den Seitenflächen 40 verlaufen und daß der Einsatz um eine senkrecht zu den Seitenflächen 40 verlaufenden Achse umsetzbar ist. Der Schneideinsatz 24 sitzt in einer Tasche 12 und liegt mit einem Endabschnitt zum Einschneiden eines Gewindes in ein ^werkstück frei, v/obei das Klemmglied den Einsatz an der Seitenwand 14 der Bodenwand 16 und der STirnwand 20 festhält.

Endabschnitte 3 8 des Schneideinsatzes 24 haben wenigstens zwei Stirnflächen 44 und 46, die von einem durch das Bezugszeichen 48 bezeichneten Mittelbereich her aufeinander zu konvergieren. Auf wenigstens einer der Ober- oder Unterflächen, vorzugsweise jedoch auf beiden Flächen ist eine Aussparung 50 ausgebildet.

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Die Aussparung 50 weist einen äußeren Abschnitt 52 auf, der sich am Außenrand der Ober- oder Unterwand entlang erstreckt, wobei an den Übergangsstellen des Außenbereiches 52 zu den konvergierenden Stirnwänden 44 und 46 Schneidkanten 54 ausgebildet sind. Die Ausparung 50 umfaßt auch einen inneren Bereich 56 in Form eines plötzlichen Anstieges, der von dem untersten Teil des Außenbereiches 52 aufwärts zu der Ebene entweder der Oberfläche oder der Unterfläche führt.

In Fig. 3 sind die Schneidkanten 54 an beiden Endbereichen 3 8 des Schneideinsatzes 24 dargestellt. Die Schneidkanten 54 bewirken an beiden Stirnwänden 44 und 46 tatsächlich eine Ebene, die eine spitzen Winkel mit der Ebene der entsprechenden Oberfläche oder Unterfläche einschließt. Der Winkel ist vorzugsweise klein gehalten und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5-7 <^rad, je nachdem , in welcher Art von Halter der Schneideinsatz eingesetzt wird.

Die Fig. 2 läßt erkennen, daß der Schneideinsatz 24 einen runden Mittelbereich 48 mit einer kreisrunden Vertiefung 60 hat, die einen Nasenabschnitt 32 des Klemmgliedes 26 aufnimmt. Die mittige Vertiefung 60 ist in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 4 ist ein Schneideinsatz 24 dargestellt, bei dem in Endbereichen 3 8 wiederum Schneidkanten 54 ausgebildet sind. Die Schneidkanten 54 sind gegenüber den Schneidkanten dor in Fiq. 3 dargestellten Ausführungsform etwas modifiziert nie Schneidkanten 54 sind gekrümmt dargestellt, sie bilden jedoch tatsächlich eine Ebene, die mit einer Ebene der zugehörigen Oberfläche oder Bodenfläche 42 einen spitzen Winkel einschließt.

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In der Oberfläche oder in der Bodenfläche 42 ist eine von Seitenfläche zu Seitenfläche verlaufende diagonale Ausnehmung 62 sichtbar, die den Nasenabschnitt 32 des Klemmgliedes 26 aufnehmen kann. Die Nut 62 dient damit der Halterung des Einsatzes 24 in der Tasche 12. Das Klemmglied muß in einem Winkel zur Richtung der Tasche 12 verlaufen, um den Einsatz gegen die drei Wände der Tasche drücken zu können.

Wenn, wie in Fig. 2 dargestellt ist, die mittige Vertiefung 60 verwendet wird, kann das Klemmglied 26 so ausgerichtet werden, daß der Schlitz 30 hinter dem Endwandbereich 20 der Tasche 12 liegt, wodurch der Schneideinsatz gegen vier Wände der Tasche festgehalten wird, bei denen es sich um die Seitenwand 14, die Bodenwand 16 und die gegenüberliegenden Wände 20 und 22 handelt. Wenn dies erfolgt, kann der Schneideinsatz entweder in rechtsseitigen oder linksseitigen Werkzeughaltern für Gewindeschneidarbeiten verwendet werden.

In Fig. 5 ist ein Schneideinsatz dargestellt, der zwei diagonale Nuten 62 und 64 aufweist, welche sich quer über die Fläche 42 des Einsatzes erstrecken, sodaß der Einsatz ebenfalls in einem rechtsseitigen oder linksseitigem Werkzeughalter verwendet werden kann.

Die Fig. 6 zeigt ein Schneideinsatz, der wiederum einen zentralen Vertiefungsbereich 66 aufweist, der jedoch nicht kreisförmig ist und im Winkel zueinander verlaufende Seitenwände 68 und 70 hat, die ein Parallelogramm bilden, sodaß eine Nase 32 eines Klemmgliedes 26 in dem Vertiefungsbereich eingreifen und den Schneideinsatz 24 in dem Werkzeughalter 10 festhalten kann.

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Die Fig. 8 zeigt einen Werkzeughalter 1.0 mit einem Schneideinsatz, wie er in Fig. 2 dargestellt ist und der eine mittige Vertiefung 60 zur Aufnahme der Nase 32 des Klemmgliedes 26 hat. Der Schneideinsatz 24 wird auf diese Weise in den Werkzeughalter durch die vier,vorangehend aufgezählten Wände festgehalten.

Die Fig. 7 zeigt, wie ein Werkstück 72 durch einen erfindungsgemäßen Schneideinsatz 24 mit einem Gewindeschnitt versehen wird. Der Endbereich 38 ist Teil einer Umfangsflache des Einsatzes 24 und mit einem vorderen Freiwinkel A gegenüber der schneidend zu bearbeitenden Oberfläche versehen. Der Winkel A kann zwischen 5 und 10 Grad liegen, abhängig von dem besonderen Material, der Schnittiefe und anderen Faktoren.

Der Schneideinsatz hat eine Ausnehmung 50 in der oberen Fläche, die sich am Außenrand der Oberfläche oder der Unterfläche entlang erstreckt, während im Zusammentreffbereich der Flächen des Endabschnittes und der Aussparung Schneidkanten 54 ausgebildet sind.

Die von den Schneidkanten 54 gebildete Ebene schließt mit der Ebene der Oberfläche oder der Unterfläche einen kleinen, spitzen Winkel ein. Diese Ausbildung erlaubt es, die Schneidkanten dem Werkstück mit einem Spanwinkel von im wesentlich 0 Grad zuzuwenden, selbst wenn der Schneideinsatz in einem Werkzeughalter mit negativem Spanwinkel sitzt.

Wie bereits erwähnt, sind die dargestellten Ausführungsformen nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung, in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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■Patentanwälte : Dipl.-lng. Dipl.-Chem. Dipl.-lng. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G, Leiser E rusher cjorstrass« I!) 8 München 60 Unser Zeichen; K 1O41 KENNAMETAL INC. 31.Mai 1979 One Lloyd Avenue Latrobe, Pennsylvania 15 650, V.St.A. Ansprüche :

1.J Gewindeschneideinsatz mit Stirnwandbereichen sowie mit parallelen Seitenflächen und dazu senkrecht verlaufenden, jedoch untereinander parallelen Ober- und Unterflächen, der um eine senkrecht zu den Seitenflächen verlaufende Achse umsetzbar und mit einem freiliegenden Endbereich in eine Tasche eines Halters einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Endbereiche wenigstens zwei Stirnflächen aufweisen, die von einem Mittelbereich des Einsatzes her aufeinanderzu konvergieren, wobei die Schnittlinien dieser konvergierenden Flächen senkrecht zu der Ober- und der Unterwand verlaufen, daß weiterhin eine Ausnehmung an wenigstens einer der Ober- bzw. Unterflächen ausgebildet ist, die einen an dem Außenrand der zugehörigen Wand entlang verlaufenden Außenbereich hat, an dessen Übergangsstelle zu den konvergierenden Stirnflächen Schneidkanten ausgebildet sind, daß die Aussparung

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auch einen Innenbereich in Form eines steilen Anstieges vom untersten Teil des Außenbereiches aufwärts zur Ebene der Oberfläche oder der Unterfläche hat, daß die Schneidkanten tatsächlich eine Ebene bilden, die einen spitzen Winkel mit der Ebene der zugehörigen Oberfläche oder Unterfläche einschließt, und daß in der Ober- oder der Unterfläche eine Klemmaussparung zum Festklemmen des Einsatzes in der Tasche ausgebildet ist.

2. Schneideinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmaussparung in dem Einsatz eine Diagonalaussparung ist, die sowohl in der Oberfläche als auch in der Unterfläche des Einsatzes ausgebildet ist und mit einem Winkel über die entsprechende Fläche verläuft, bei dem die Aussparung in ihrer oberen Lage mit im wesentlichen dem gleichen spitzen Winkel zu den Seiten des Einsatzes verläuft.

3. Werkzeughalter mit einer darin ausgebildeten Tasche

für einen Schneideinsatz, dadurch gekennzeich net, daß die Tasche einen Stirnwandbereich, eine Seitenwand und eine Bodenwand aufweist, während die drei anderen Seiten offen sind, und daß der Stirnwandbereich zwei gegenüberliegende Stirnwände aufweist, die in rechten Winkeln zu der Bodenwand verlaufen und aufeinanderzu konvergieren, wobei sich die Bodenwand, die Seitenwand und die gegenüberliegenden Stirnwände dem Schneideinsatz anlegen, wenn dieser in die Tasche eingeklemmt ist.

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4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die der Seitenwand gegenüberliegende Stirnwand der Tasche zu der Ebene der Seitenwand hin konvergiert.

5. Werkzeughalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Oberklairaner zur Festhaltung eines Einsatzes in der Tasche.

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