DE3873471T2

DE3873471T2 - Schneideinsatz und werkzeughalter dafuer.

Info

Publication number: DE3873471T2
Application number: DE8888308979T
Authority: DE
Inventors: Amir Satran
Original assignee: ISARC Ltd
Current assignee: ISARC Ltd
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2008-09-29
Also published as: SU1720479A3; AU607256B2; JPH01115504A; AR245393A1; DE3873471D1; ES2034255T3; EP0312223A1; ZA886407B; JP2546443Y2; IL84171A; IL84171A0; HUT49514A; JPH0737504U; ATE79065T1; PL275262A1; AU2168088A; EP0312223B1; US4992007A; PL154294B1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Schneideinsatz gemäß der Präambel von Anspruch 1, der aus hartem verschleißfreiem Material wie Hartmetall besteht, und zum Einstechen, Trennen, Abdrehen und Bohren von Metall bestimmt ist, sowie einen Werkzeughalter gemäß der Präambel von Anspruch 8.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Einsätze sind im allgemeinen auswechselbar und so beschaffen, daß sie in einem entsprechenden Aufnahmelager eines Einsatzhalters festgehalten werden. Der Einsatz kann aus einem sich verjüngendem, keilförmigen Hauptteil geformt sein, um in einen entsprechenden keilförmigen Schlitz des Einsatzhalters keilgeklemmt zu werden. Alternativ kann der Einsatz zwischen ein Klauenpaar des Einsatzhalters eingeklemmt werden, wobei die Klauen einen Aufnahmeschlitz bilden und so vorgespannt sind, daß sie den Einsatz durch geeignete mechanische Mittel einklemmen.
Da bei Metallschneidarbeiten Metallspäne (vom zu schneidenden Werkstück) entfernt werden, ist es im Interesse der Sicherheit und des einwandfreien Arbeitens erforderlich, diese Späne wirksam aus dem Schneidebereich zu entfernen. Zu diesem Zweck sind derartige Schneideinsätze mit spanbrechenden und/oder spanformenden Mitteln bekannt, die gewährleisten, daß die Späne kurz nach ihrer Bildung so geformt und/oder gebrochen werden, daß sie schnell aus dem Arbeitsbereich entfernt werden können, ohne auf den fortlaufenden Arbeitsprozeß einzuwirken und ohne das Arbeitspersonal zu gefährden.
Beim Gebrauch solcher Schneideinsätze für die angegegebenen Zwecke wird bekanntlich zwischen Werkzeugen für Trennund Einstecharbeiten einerseits, und Werkzeugen für Längsdreharbeiten (z.B. Zylinderdreharbeiten) andererseits, unterschieden. Im ersten Fall erfolgt eine Radialbewegung des Werkzeugs in das rotierende Werkstück, das eingestochen oder getrennt wird, während im zweiten Fall eine Längs- oder Querbewegung des Werkzeugs entsteht. Bei der Durchführung dieser verschiedenen Betriebsarten ist es bekanntlich beim Wechsel von einer zur anderen Betriebsart erforderlich, den Halter und den Schneideinsatz auszuwechseln, da der verwendete Schneideinsatz für eine einzelne Betriebsart konzipiert ist, so daß er nur die Anforderungen dieser Betriebsart erfüllt.
Die erforderliche Auswechslung des Schneideinsatzes entsprechend der Schneidebetriebsart ist zeitaufwendig und erfordert eine schnelle Verfügbarkeit verschiedener Betriebsarten. In Anbetracht der vorhandenen Situation wurde ein neues, unter der Handelsbezeichnung CUT-GRIP bekanntes Schneidwerkzeugsystem entwickelt, bei dem derselbe Schneideinsatz sowohl einerseits für Trenn- und Einstecharbeiten, als andererseits auch für Längsdreharbeiten verwendet werden kann. Ein derartiger Einsatz wird nachstehend als "Mehrrichtungs-Schneidwerkzeugeinsatz" bezeichnet.
Derartige Mehrrichtungs-Schneidwerkzeugeinsätze werden angepaßt, um durch speziell konzipierte Werkzeughalter mit einem damit und miteinander einstückigen Paar Klemmklauen festgehalten zu werden, wobei zwischen den Klemmklauen ein Aufnahmeschlitz gebildet wird, in den der Einsatz eingeklemmt wird, wobei der Aufnahmeschlitz mit einem im Halter gebildeten länglichen Spalt verbunden ist und sich darin in Längsrichtung vom Schlitz weg erstreckt. Eine Schraubenklemme erstreckt sich derart im Bereich des Spalts durch den Werkzeughalter, daß durch das Einfügen des Einsatzes in den Schlitz und das Anziehen der Schraubenklemme eine feste Klemmverbindung der obersten Klaue mit der Oberfläche des Einsatzes entsteht. Vorzugsweise werden die aneinanderliegenden Flächen des Einsatzes und der Klaue mit in Eingriff stehenden Keilschlußflächen gebildet, um bei der Verklemmung im Werkzeughalter eine einwandfreie Ausrichtung des Einsatzes zu gewährleisten bzw. dessen seitliche Versetzung zu verhindern.
Bisher war es erforderlich, unterste Klauen von Werkzeughaltern auszubilden, die an ihren äußersten Ecken spitzwinklig sind, um derartige Mehrrichtungs-Einsätze mit Einsätzen, die bezüglich der Längsachse des Werkzeughalters in spitzen Winkeln gerichtet sind, festzuklemmen. Daher offenbart US-A-3,894,322 ein Schneidwerkzeug mit festgeklemmtem Einsatz, das Dreharbeiten in jeweils entgegengesetzten Richtungen ausführen kann. Da der Werkzeughalter und insbesondere dessen äußerste Ecken während des Arbeitsvorgangs beträchtliche Kräfte aushalten müssen, bedeutet eine spitzwinklig geformte äußerste Ecke zwangsläufig, daß die Ecke relativ schwach ist und unter Belastung brechen kann.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Mehrrichtungs-Schneideinsatz bereitzustellen, mit dem die vorstehend erwähnten Nachteile bewältigt werden können. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuartigen Werkzeughalter bereitzustellen, der einen derartigen erfindungsgemäßen Mehrichtungs-Schneideinsatz verwendet.
Erfindungsgemäß wird ein Metallschneideinsatz bereitgestellt mit länglicher, im wesentlichen prismatischer Form und mit einer Oberseite, einer Unterseite, einer Vorderseite, einer Rückseite und einem Paar seitlichen Umfangsflächen, mit einem ersten Schneidende des Einsatzes mit einer vorderen Schneidkante, die an der Schnittlinie der Oberseite und der vorderen Umfangsfläche ausgebildet ist, und ersten und zweiten Seitenschneidkanten, die entsprechend an den Schnittlinien zwischen Oberseite und den beiden seitlichen Umfangsflächen gebildet werden, und mit einer spanbildenden Einrichtung, die an der Oberseite innerhalb eines durch die Schneidkanten gebildeten Bereichs angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten und die Unterseiten von den Seitenflächen her gesehen konvex bzw. konkav sind.
Die in der vorliegenden Patentschrift verwendeten Ausdrücke "konvex und konkav" schließen sowohl konvex und konkav gebogene Flächen, als auch Flächen ein, die aus mehreren aufeinanderfolgenden ebenen Abschnitten bestehen, die jeweils zusammenwirkend konvex oder konkav sind.
Weiterhin wird ein erfindungsgemäßes Metallschneidwerkzeug zum Trennen, Einstechen oder Drehen mit einem Werkzeughalter mit oberen und unteren Klemmklauen, zwischen denen ein Aufnahmeschlitz für den Einsatz gebildet wird, bereitgestellt, wobei die oberen und unteren Klemmklauen entsprechend Klemmflächen derart aufweisen, daß die Klemmfläche der unteren Klaue einen Winkel α von mindestens 90º mit einer benachbarten Außenkante des Werkzeughalters bei einer Seitenansicht des Werkzeughalters bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der oben beschriebene Metallschneideinsatz in den Aufnahmeschlitz aufgenommen wird.
Damit ermöglicht die Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes die Verwendung eines Einsatzhalters mit einer unteren Klaue, die mit der benachbarten Kante des Werkzeughalters einen Winkel von mindestens 90º bildet, wodurch der Werkzeughalter im wesentlichen so verstärkt wird, daß er beim Schneiden darauf ausgeübten Beanspruchungen widersteht.
Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und ihrer praktischen Anwendung wird nun auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen; es zeigen:
Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Drehwerkzeugsystems mit einem erfindungsgemäßen Schneideinsatz und Werkzeughalter,
Fig. 2 die von oben gezeigte perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes,
Fig. 3 die von unten gezeigte perspektivische Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Einsatzes,
Fig. 4 die von unten gezeigte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen modifizierten Einsatzes,
Fig. 5 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeughalters,
Fig. 6 die Draufsicht des in Fig. 5 dargestellten Werkzeughalters,
Fig. 7 den Längsschnitt eines Details des in Fig. 6 dargestellten Werkzeughalters,
Fig. 8 das in Fig. 7 dargestellte Detail mit einer eingesetzten Klemmschraube.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Unter Bezug auf Fig.1 wird zunächst das Einbauverfahren eines Mehrrichtungs-Werkzeugeinsatzes in einen Werkzeughalter beschrieben. Die Figur zeigt einen Mehrrichtungs-Schneidwerkzeugeinsatz 1 (dessen detaillierte mögliche Ausführungsformen nachstehend unter Bezug auf die verbleibenden Figuren beschrieben werden) mit im wesentlichen koaxialen, längsgerichteten oberen und unteren konkaven Flächen 2a und 2b, der zwischen entsprechend geformte Flächen 3a und 3b von Klauen 4 und 5, die einstückig mit einem Werkzeughalterkörper 6 gebildet werden, festgeklemmt wird, wobei die Flächen 3a und 3b einen Aufnahmeschlitz für den Einsatz 1 bilden. Dieser Aufnahmeschlitz ist mit einem rückwärtig gerichteten Spalt 7 verbunden, der die für das erforderliche Verklemmen notwendige Spannkraft ermöglicht. Der Einsatz 1 wird im Aufnahmeschlitz durch Anziehen der Klemmschraube 8 festgeklemmt, wodurch die Klauen 4 und 5 Klemmdruck auf die entsprechenden Flächen 2a und 2b des Einsatzes ausüben.
Die Flächen 2a und 2b weisen jeweils längsgerichtete Vförmige Flächen auf, in die entsprechende konvexe V-förmige Schienen der entsprechenden Klauenflächen 3a und 3b eingreifen. Durch das konkav auf konvexe Eingreifen der Schienen der Klauen 4 und 5 mit den Flächen 2a und 2b wird die seitliche Bewegung des Einsatzes bezüglich des Einsatzhalters 6 verhindert.
Die Zeichnung zeigt einen in der inneren Ecke des Aufnahmeschlitzes angeordneten Drucklagerstift 9, der die Einsetztiefe des Einsatzes 1 in den Schlitz begrenzt und dadurch den Kontakt des innersten Schneidendes des Einsatzes mit dem Schlitzende verhindert.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schneideinsatzes 11 unter Bezug auf Fig. 2 und 3.
Die Zeichnungen zeigen einen Schneideinsatz, der aus einem vieleckigem Körper mit im wesentlichen konvexen und konkaven Ober- und Unterseiten 12a und 12b besteht. Weiterhin weist der Einsatz vordere und hintere Umfangsflächen 13a und 13b und seitliche Umfangsflächen 14a und 14b auf. Die Ober- und Unterseiten 12a und 12b weisen längsgerichtete konkave Keilnuten 15a und 15b mit V-förmigem Querschnitt auf.
Der Einsatz besteht an seinen gegenüberliegenden Ecken aus jeweiligen Schneidenden 16a und 16b, die zum Gebrauch abwechselnd freigelegt werden können, wenn der Einsatz 11 auf dem Einsatzhalter entsprechend Fig. 1 befestigt ist. Die Schneidenden 16a und 16b sind von gleicher Bauart; eine davon (16a) wird nachstehend beschrieben.
An der Schnittlinie der Oberseite 12a und der seitlichen Umfangsflächen 14a und 14b werden erste und zweite Schneidkanten 17a und 17b gebildet, die sich jeweils von den Einsatzecken 18a und 18b zu einer Zwischenposition längs des Einsatzes 11 erstrecken. An der Schnittlinie der Oberseite 12a und der vorderen Umfangfläche 13a wird zwischen den Ecken 18a und 18b eine gebogene vordere Schneidkante 19 gebildet. Auf dem Schneidende 16a ist außerdem ein Spanbildungsgrat 20 mittig ausgebildet, während die vordere Umfangfläche 13a eine Aussparung 21 aufweist.
Die Oberseiten 12a der Einsätze werden etwas breiter als deren Unterseiten 12b ausgebildet. Unter Bezug auf die jeweils konvex und konkav geformten Ober- und Unterseiten 12a und 12b der Einsätze 11 gilt dieser Ausdruck sowohl für die Konvexität und Konkavität, die, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, durch durchlaufende Krümmungen 22 entsteht, als auch für die Konkavität, die, wie in Fig 4 dargestellt, durch aufeinanderfolgende ebene Abschnitte 13 entsteht.
Der in den Fig. 2 bis 4 dargestellte Einsatz 11 mit konkaven Keilnuten 15a und 15b kann auch mit einem oder zwei konvexen Keilschienen bereitgestellt werden, die so angepaßt werden, daß sie in die entsprechenden Keilnuten der Klauen des Werkzeughalters eingreifen.
Fig. 5 zeigt einen Wekzeughalter 6 mit Klauenflächen 3a und 3b, dessen Unterseite 3b aus ebenen Abschnitten gebildet wird, die der konkaven Fläche des Einsatzes entsprechen.
Die Bereitstellung des Schneideinsatzes 11 mit gekrümmter vorderer Schneidkante 19 und der Aussparung 21 gewährleistet, daß die vordere Schneidkante 19 und die vordere Umfangsfläche 13a minimalen Kontakt mit dem Werkstück bilden, wenn der Einsatz 11 zum Längsdrehen verwendet wird, wodurch der Reibungswiderstand verringert wird.
Unter Bezug auf Fig. 6, 7 und 8 folgt nun eine Beschreibung des neuartigen erfindungsgemäßen Klemmverfahrens des Einsatzes.
Fig. 6 zeigt die Klauen 4 und 5 des Werkzeughalters, die miteinander und mit dem Werkzeughalter entlang einer Linie 24 verbunden sind, die in einem spitzen Winkel zur Längsachse des Werkzeughalterkörpers 6 führt. Fig. 7 und 8 zeigen die Klemmschraube 8, die so geformt ist, daß sie in ein Bohrloch 25 paßt, das mit einem Lagerabsatz 26 versehen ist, der im Winkel bezüglich der Oberseite der Klaue 4 versetzt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die festgezogene Klemmschraube 8 an einen oberen Abschnitt des Absatzes festklemmend anliegt, wodurch die Klaue 4 in Richtung der Linie 27 abwärts vorgespannt wird, so daß die Klauenspitze 28 maximale Klemmkraft auf die Oberseite des Einsatzes 11 ausübt. Dadurch wird gewährleistet, daß der Einsatz 11 infolge der Abwärtsklemmung der Klaue 4 keine seitliche Verschiebung erfährt.
Zwischen der Vorderkante 5a des Werkzeughalters und der Tangente der Klauenfläche 3b am Punkt, wo diese auf die Vorderkante 5a trifft, entsteht, wie in Fig. 1 und 5 dargestellt, ein Winkel α. Der Winkel α kann, wie dargestellt, 90º betragen. Der Winkel α kann sogar einen stumpfen Winkel von mindestens 90º annehmen. Dadurch kann die untere Klaue 5 Belastungen, die normalerweise auf sie ausgeübt werden, einen vergrößerten Widerstand entgegensetzen, wenn das Werkzeug im Schneidgebrauch ist. Die Bereitstellung der unteren Klaue mit stumpfem Winkel wird durch die besondere Form des erfindungsgemäßen Einsatzes ermöglicht.

Claims

1. Metallschneideinsatz (1) mit länglicher, im wesentlichen prismatischer Form und mit einer Oberseite (12a), einer Unterseite (12b), einer Vorderseite (13a), einer Rückseite (13b) und einem Paar seitlichen Umfangsflächen (14a, 14b), mit einem ersten Schneidende des Einsatzes mit einer vorderen Schneidkante (19), die an der Schnittlinie der Oberseite (12a) und der vorderen Umfangsfläche (13a) ausgebildet ist, und ersten (17a) und zweiten (17b) Seitenschneidkanten, die entsprechend an den Schnittlinien zwischen der Oberseite (12a) und den beiden seitlichen Umfangsflächen (14a, 14b) gebildet werden, und mit einer spanbildenden Einrichtung (20), die an der Oberseite (12a) innerhalb eines durch die Schneidkanten (17a, 17b, 19) gebildeten Bereichs angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten und die Unterseiten (12a, 12b) von den Seitenflächen (14a, 14b) her gesehen konvex bzw. konkav sind.

2. Metallschneideinsatz (1) nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (12b) bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist.

3. Metallschneideinsatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite (12b) aus einer Folge von ebenen Abschnitten (13) ausgebildet ist.

4. Metallschneideinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseiten und Unterseiten (12a bzw. 12b) mit Keilnuten (15a, 15b) ausgebildet sind.

5. Metallschneideinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz mit einem Paar Schneidenden (16a, 16b) ausgebildet ist, die an entgegengesetzten Enden seiner Oberseite (12a) angeordnet sind.

6. Metallschneideinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Schneidkante (19) gekrümmt ist.

7. Metallschneideinsatz (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Umfangsfläche (13a) im Bereich der vorderen Schneidkante (19) ausgespart (21) ist.

8. Metallschneidwerkzeug zum Trennen, Einstechen oder Abdrehen, mit einem Werkzeughalter (6) mit oberen und unteren Klemmklauen (4, 5), zwischen denen ein Aufnahmeschlitz für einen Einsatz gebildet wird, wobei die oberen und unteren Klemmklauen (4, 5) entsprechend Klemmflächen (3a, 3b) derart aufweisen, daß die Klemmfläche (3b) der unteren Klaue (5) einen Winkel (α) von mindestens 90º mit einer benachbarten Außenkante des Werkzeughalters (6) bei einer Seitenansicht des Werkzeughalters (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallschneideinsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche in dem Aufnahmeschlitz vorgesehen ist.