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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, das wendbare Schneideinsätze verwendet,
und insbesondere einen Fräser,
der runde Schneideinsätze aufnimmt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Schneidwerkzeuge
mit Schneideinsätzen
mit runden Schneidkanten sind bekannt. Normalerweise weist ein Schneideinsatz
dieser Art eine runde obere Fläche,
eine runde untere Fläche
und eine sich zwischen der oberen und unteren Fläche erstreckenden Seitenfläche auf.
Die Überschneidung
der oberen Fläche
und der Seitenfläche
bildet eine runde Schneidkante. Ein Beispiel für einen Schneideinsatz dieser
Art ist im US-Patent
5 934 844 von Woolley offenbart. Normalerweise wird der Schneideinsatz
in einer Einsatzaufnahme-Tasche festgehalten, die in einem vorderen
Abschnitt des Werkzeugs ausgebildet ist.
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Eine
einfache Möglichkeit
zur Befestigung des Schneideinsatzes in der Einsatzaufnahme-Tasche
ist die Verwendung einer Befestigungsschraube, die durch eine Durchgangsbohrung
im Schneideinsatz hindurchreicht und mit einer Gewindebohrung in
einer Basiswand der Einsatzaufnahme-Tasche in Gewindeeingriff ist.
Ein Nachteil dieser Art von Schneidwerkzeug besteht darin, daß sich der Schneideinsatz
während
der Bearbeitung um seine Achse drehen kann. Außerdem wirken radiale und axiale
Schneidkräfte
auf den Schneideinsatz, der nur von der Befestigungsschraube gehalten
wird, eine Tatsache, die die Verwendung eines solchen Schneidwerkzeugs
auf leichte Bearbeitungsbedingungen beschränkt.
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Es
gibt bekannte Schneidwerkzeuge, die an der Seite des Einsatzes festgehalten
werden. Beispielsweise offenbart das US-Patent 5 346 336 von Roscigno
einen metallischen Schneid einsatz, der eine obere Fläche aufweist,
die von einer kegelstumpfförmigen
Randfläche
geschnitten wird, um mit jener eine runde Schneidkante zu bilden.
Fünf gleichmäßig beabstandete
flache Facetten sind in der Schneidfläche ausgebildet. Obere Enden
der Facetten sind unter der Schneidkante beabstandet. Eine Befestigungsschraube
hält den
Einsatz im Sitz eines Halters fest, so daß zwei der Facetten gegen jeweilige
flache Kontaktflächen
gedrückt
werden, die an einer Anordnungsfläche des Halters ausgebildet
sind. Jede Facette bildet einen spitzen Winkel zu einer Mittelachse
des Einsatzes.
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Ein
Nachteil des Einsatzes und des Halters aus 5 346 336 besteht darin,
daß die
Anzahl der Wendstellungen begrenzt ist, und sie hängt vom
erforderlichen Winkel zwischen den beiden flachen Kontaktflächen des
Halters ab. Ferner ist der Einsatz nicht mit einer Stützeinrichtung
versehen, die das Belasten und Verbiegen der Befestigungsschraube
als Ergebnis der radial nach außen
gerichteten Kräfte verhindert,
die beispielsweise in der Richtung des Pfeils mit dem Bezugszeichen
10 in
4 von
US 5 346 336 wirken.
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Weitere
Schneideinsätze
mit flachen Auflageflächen
an ihren Seitenflächen
sind beispielsweise im US-Patent 6 053 671 von Stedt et al., 6 152
658 von Satran et al. und 6 164 878 von Satran et al. gezeigt. In
diesen Patenten liegt eine untere Fläche des Einsatzes an einer
Basiswand der Einsatzaufnahme-Tasche an, und die Seitenfläche des
Einsatzes wird gegen eine Seitenwand der Einsatzaufnahme-Tasche
gedrückt.
Um jeden dieser Schneideinsätze
in eine neue Schneidstellung zu wenden, muß die Befestigungsschraube
vollständig
gelöst
werden, und der Schneideinsatz muß aus seiner Tasche nach oben
gehoben werden, bis seine Seitenanschlagflächen nicht mehr an den Seitenwänden der
Einsatzaufnahme-Tasche anliegen. Nur dann kann der Einsatz in eine
neue Wendstellung gedreht werden.
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Im
US-Patent 5 658 100 von Deiss et al. ist ein Schneideinsatz offenbart,
dessen untere Fläche an
einer Basiswand der Einsatzaufnahme-Tasche anliegt. Der Einsatz
ist mit der Basiswand mittels einer Befestigungsschraube fest verbunden.
Um eine Drehung des Schneideinsatzes um seine Achse zu verhindern,
ist der Schneideinsatz mit einer Vielzahl von Ab senkungen in der
oberen Fläche
versehen. Die Absenkungen sind in Eingriff mit einer Spannbacke,
die auf dem Werkzeugkörper
angeordnet ist und mittels einer Sicherungsschraube an diesem festgehalten
wird.
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Die
Spannbacke aus der
US 5 658 100 kompliziert
den Aufbau des Werkzeugs und kann den Spanfluß während der Verarbeitung stören. Ferner besteht
ein Nachteil des Werkzeugs aus 5 658 100 darin, daß es notwendig
ist, sowohl die Sicherungsschraube der Spannbacke als auch die Befestigungsschraube
des Schneideinsatzes zu lösen,
um eine Drehung des Einsatzes in eine andere Wendstellung zu ermöglichen.
Während
der Drehung des Schneideinsatzes in eine neue Wendstellung muß auf die
genaue Drehstellung des Schneideinsatzes geachtet werden, um zu
garantieren, daß die
gewünschte
Absenkung gegenüber
der Spannbacke liegt, um deren gegenseitigen Eingriff zu ermöglichen.
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Im
US-Patent 5 236 288 von Flueckiger wird ein runder wendbarer Schneideinsatz
offenbart, dessen untere Fläche
an einer Basiswand einer Einsatzaufnahme-Tasche anliegt. Der Schneideinsatz
wird mittels einer Befestigungsschraube in der Tasche festgehalten.
Der Schneideinsatz ist in einer festen Winkelstellung in der Tasche
durch eine Schraube mit kegelförmiger
Spitze verriegelt, die in einer Aussparung sitzt, die in der hinteren
Fläche
des Einsatzes ausgebildet ist.
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Ein
Nachteil des Fräsers
aus der
US 5 236 288 besteht
darin, daß der
Schneideinsatz nicht gut gegen die radial nach außen gerichteten
Schneidkräfte
unterstützt
wird, die die Neigung haben, den Schneideinsatz aus seiner Tasche
herauszuziehen. Um den Schneideinsatz in die nächste Wendstellung zu drehen,
ist es ferner erforderlich, sowohl die Befestigungsschraube als
auch die Schraube mit kegelförmiger
Spitze zu lösen.
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Ein
weiteres Beispiel zur Befestigung von runden Schneideinsätzen in
ihren Taschen ist im US-Patent 5 810 518 von Wiman et al. gezeigt.
Wie in
5 der
US 5
810 518 gezeigt, ist der Schneideinsatz auf einer Auflagefläche eines
Einsatzhalters angeordnet. Der Einsatz weist eine Bodenfläche mit
Nuten und ebenen Flächenabschnitten auf,
die zwischen den Nuten angeordnet sind. Die Auflagefläche weist
Rippen auf, die in die jeweiligen Nuten des Einsatzes passen. Einige
der ebenen Flächenabschnitte
des Einsatzes liegen an einem ebenen rippenfreien Abschnitt der
Auflagefläche
an.
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Trotz
der Tatsache, daß die
Rippen-Nuten-Anordnung eine Drehung des Schneideinsatzes verhindert,
reduziert diese Anordnung die Gesamtfläche der gegenseitigen tangentialen,
axialen und radialen Berührungsflächen zwischen
den Schneideinsatz und seinem Halter erheblich, und daher ist eine solche
Anordnung für
schwere Bearbeitungsbedingungen nicht angemessen, da sie von der
Belastbarkeit der Befestigungsschraube, die den Schneideinsatz an
seinem Halter festhält,
abhängig
ist.
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Im
US-Patent 4 812 087 von Stashko ist ein Schaftfräser offenbart, der eine Vielzahl
von runden Schneideinsätzen
festhält.
Jeder der Einsätze
ist gemäß einer
Ausführungsform
in einem Einsatzsitz mit mindestens einem Paar flachen Seitenflächen in
Berührungsbeziehung
mit zugeordneten Flächen
in der Tasche angeordnet, um eine maximale Festigkeit in der Sitzanordnung
zu erreichen und eine Drehung des Einsatzes zu verhindern. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist jeder Einsatzsitz eine sich nach hinten erstreckende Aussparung
mit einer hinteren Wand mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt, der in einem
unteren zylindrischen Abschnitt endet. Die Schneideinsätze haben
eine Form, die der Form der Sitze entspricht. Da die Schneideinsätze hochkantig oder
tangential angeordnet sind, fließen die Späne, die während der Bearbeitung erzeugt
werden, über den
konischen Abschnitt und den zylindrischen Abschnitt in der Seite
der Schneideinsätze.
Daher kann die Seitenfläche
der Schneideinsätze
beschädigt werden
und das Anliegen der Schneideinsätze
beeinträchtigen,
wenn sie in eine neue Schneidstellung gewendet werden.
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Da
bei den runden Schneideinsätzen
aus der
US 4 812 087 die
Bodenfläche
59 auf
der Sitzfläche
50 der
Tasche sitzt, können
sie in Rückwärtsrichtung entweder
in den konischen Sitz, wie in
5 gezeigt, oder
in eine flache Flächentasche,
wie in
14 gezeigt, eingesetzt werden.
Ferner ist der Aufbau des Schneideinsatzes derartig, daß er nicht
als radial angeordneter runder Schneideinsatz mit einem positiven
Spanwinkel fungieren kann.
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Ein
weiterer Typ eines runden Schneideinsatzes, der einen Vorsprung
hat, der sich von seiner unteren Fläche nach unten erstreckt, ist
in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung 11-197906 offenbart.
Wie in der JP 11-197906 gezeigt, hat die Wegwerfspitze 10 einen
Vorsprung 13, der sich von der hinteren Fläche der
scheibenähnlichen
Spitze 11 erstreckt. Dieser Vorsprung ist mit flachen Verriegelungsflächen 15 versehen,
die sich an flache Haftflächen 22 am
Zusatzwerkzeug anfügen. Es
wird also verhindert, daß sich
die Wegwerfspitze 10 in ihrer Tasche dreht.
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Ein
Nachteil des Werkzeugs aus der JP 11-197906 besteht darin, daß es nur
zwei Wendstellungen des Schneideinsatzes ermöglicht. Um den Schneideinsatz
zu wenden, muß die
Befestigungsschraube 30 vollständig gelöst werden, und der Schneideinsatz
muß aus
der Tasche entfernt werden, so daß er in eine neue Wendstellung
gedreht werden könnte.
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In
der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 2000-52111
ist ein Schneideinsatz mit einem Vorsprung offenbart, der sich von
seiner hinteren Fläche
erstreckt. Der Schneideinsatz aus der JP 2000-52111 ist jedoch mit
seiner Tasche mittels Wärmekopplung
verbunden. Dies bedeutet, daß der
Innendurchmesser der Aussparung 25 der Einsatz-Tasche 23 geringfügig kleiner
ist als der Außendurchmesser
des Vorsprungs 32 des Einsatzes 26. Durch Wärmekopplung
ist der konvexe Teil 32 des Einsatzes 26 mit einem
konvex ausgesparten Teil 25 der Einsatz-Tasche 23 gekoppelt,
und gleichzeitig üben
ein konkav ausgesparter Teil 25 und die Seitenwände 23b und 23c Druck
zwischen dem konvexen Teil 32 und der Seitenwand 29 aus.
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Ein
Nachteil des Werkzeugs aus der JP 2000-52111 besteht darin, daß dadurch,
daß ein
Anliegen an den Seitenwänden 23b und 23c der
Tasche notwendig ist, der Arbeitsbereichswinkel, der mit einem solchen
Werkzeug erreicht werden kann, begrenzt wird. Ferner wird durch
das Festhalten des Schneideinsatzes mittels Wärmekopplung das einfache Wenden
des Schneideinsatzes in seiner Tasche beschränkt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Schneidwerkzeug und einen runden
Schneideinsatz dafür
bereitzustellen, der/das die oben erwähnten Nachteile reduziert oder überwindet.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere
Spannanordnung zur Befestigung des Schneideinsatzes am Schneidwerkzeug bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehbegrenzungseinrichtung
bereitzustellen, um ein leichtes Wenden des Schneidwerkzeugs in
seiner Tasche zu ermöglichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein
Schneidwerkzeug mit einer Längsachse
(A) bereitgestellt, das Schneidwerkzeug weist einen Werkzeugkörper mit
mindestens einem an einem vorderen Abschnitt desselben ausgebildeten
Montagefuß auf,
der mindestens eine Montagefuß weist
eine Einsatzaufnahme-Tasche und einen darin festgehaltenen Schneideinsatz
auf;
die Einsatzaufnahme-Tasche weist eine Basiswand und eine
quer zur Basiswand angeordnete Seitenwand auf,
eine im wesentlichen
kreisförmige
Aussparung erstreckt sich von der Basiswand nach unten, die Aussparung
hat eine untere Wand, die durch eine aufrechte Umfangswand begrenzt
ist, und
eine Gewindebohrung mit einer Gewindebohrungsachse
(B) erstreckt sich von der unteren Wand der Aussparung nach unten;
der
Schneideinsatz weist eine obere Fläche, eine untere Fläche und
eine sich zwischen der oberen Fläche
und der unteren Fläche
erstreckende Seitenfläche
auf,
eine Überschneidung
zwischen der oberen Fläche und
der Seitenfläche
definiert sich ununterbrochen am Umfang erstreckende Schneidkantenabschnitte,
ein
zylindrischer Vorsprung erstreckt sich von der unteren Fläche nach
unten, der Vorsprung hat eine Bodenfläche, die von einer Umfangsfläche umgeben
ist, und
eine Durchgangsbohrung mit einer Bohrungsachse (E)
erstreckt sich zwischen der oberen Fläche und der Bodenfläche;
eine
Befestigungsschraube reicht durch die Durchgangsbohrung und steht
mit der Gewindebohrung in Gewindeeingriff, die Umfangsfläche liegt
an der Umfangswand an, und die untere Fläche liegt an der Basiswand
an.
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Bei
Bedarf begrenzt der Schneideinsatz einen Arbeitsbereichswinkel (δ) von 330° an der Bohrungsachse
(E).
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Vorzugsweise
ist die aufrechte Umfangswand mit einem Ausschnitt versehen, der
sich in bezug auf die Längsachse
axial nach hinten und radial nach innen erstreckt.
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Normalerweise
begrenzt der Ausschnitt einen Freiwinkel (α) an der Achse der Gewindebohrung
(B) in dem Bereich von 30° bis
60°.
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Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform der
Erfindung ist der Freiwinkel (α)
40°.
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Vorzugsweise
liegt der Umfangsabschnitt an der Umfangswand entlang zweier beabstandeter Kontaktbereiche
benachbart dem Ausschnitt an.
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Vorzugsweise
weist die Seitenwand eine Drehbegrenzungseinrichtung auf, wobei
die Seitenfläche
Drehbegrenzungsflächen
aufweist und wobei die Drehbegrenzungsflächen angepaßt sind, um an der Drehbegrenzungseinrichtung
anzuliegen.
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Vorzugsweise
definieren die Schneidkantenabschnitte eine sich ununterbrochen
am Umfang erstreckende runde Schneidkante.
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Normalerweise
ist die Drehbegrenzungseinrichtung ein flexibles Teil.
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Ferner
ist die Drehbegrenzungseinrichtung normalerweise ein nach außen gedrückter Stößel bzw.
Kolben.
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In
einem noch typischeren Fall wird der Stößel mittels einer Feder nach
außen
gedrückt.
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Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der Stößel ein Kugelstößel.
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Normalerweise
sind die Drehbegrenzungsflächen
Wendanschlagflächen,
die angepaßt
sind, um am Stößel anzuliegen.
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Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die Wendanschlagflächen des Schneideinsatzes flach.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die Wendanschlagflächen des Schneideinsatzes gezahnt.
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Normalerweise
hat der Schneideinsatz mindestens drei Wendanschlagflächen.
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Vorzugsweise
liegt die Drehbegrenzungseinrichtung an einer einzelnen Drehbegrenzungsfläche an,
die eine wirkende Drehbegrenzungsfläche bildet, wobei die Seitenfläche mit
Ausnahme der wirkenden Drehbegrenzungsfläche unberührt bleibt.
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Normalerweise
befinden sich die Drehbegrenzungsflächen an der Seitenfläche benachbart zur
unteren Fläche.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform befinden
sich die Drehbegrenzungsflächen
an der Seitenfläche
und sind zur unteren Fläche
offen.
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Vorzugsweise
bildet der Stößel einen
spitzen Innenwinkel (β)
mit der Achse (B) der Gewindebohrung.
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Normalerweise
ist der spitze Innenwinkel (β) im
Bereich von 70° bis
80°.
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Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist der spitze Innenwinkel (β) 73°.
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Vorzugsweise
hat die Aussparung einen ersten Durchmesser (D1), der Vorsprung
hat einen zweiten Durchmesser (D2), wobei der erste Durchmesser größer ist
als der zweite Durchmesser.
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Normalerweise
ist der erste Durchmesser (D1) um 0,01 mm bis 0,03 mm größer als
der zweite Durchmesser (D2).
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Vorzugsweise
ist die aufrechte Umfangswand senkrecht zur Basiswand.
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Ferner
ist die Umfangsfläche
vorzugsweise senkrecht zur unteren Fläche.
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Noch
mehr bevorzugt ist die Achse (B) der Gewindebohrung parallel zur
Achse (E) der Bohrung und von dieser um einen ersten Abstand (L)
beabstandet, wobei die Achse der Gewindebohrung näher am Ausschnitt
ist als die Achse der Bohrung.
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Wenn
der Vorsprung in der Aussparung ist, ohne daß die Befestigungsschraube
mit der Gewindebohrung in Gewindeeingriff ist, trägt die Drehbegrenzungseinrichtung
im allgemeinen dazu bei, daß die
Achse der Bohrung so ausgerichtet ist, daß sie parallel zur Achse der
Gewindebohrung ist.
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Wenn
der Vorsprung in der Aussparung ist, ohne daß die Befestigungsschraube
mit der Gewindebohrung in Gewindeeingriff ist, verhindert die Drehbegrenzungseinrichtung
im allgemeinen ferner das Herausfallen des Schneideinsatzes aus
der Einsatzaufnahme-Tasche.
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Vorzugsweise
sind die Drehbegrenzungsflächen
um die Seitenfläche
gleichmäßig am Umfang beabstandet
und bilden eine Vielzahl von Wendstellungen, wobei, wenn der Vorsprung
in der Aussparung ist, ohne daß die
Befestigungsschraube mit der Gewindebohrung in Gewindeeingriff ist,
oder wenn die Befestigungsschraube mit der Gewindebohrung teilweise
in Eingriff ist, der Schneideinsatz um die Achse der Bohrung aus
einer Wendstellung in eine andere Wendstellung gedreht werden kann.
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Normalerweise
ist ein mechanisches Signal vorgesehen, wenn der Schneideinsatz
aus einer Wendstellung in eine andere Wendstellung gewendet wird.
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Im
allgemeinen erzeugt der Widerstand gegen die Drehung des Schneideinsatzes
das mechanische Signal.
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Bei
Bedarf ist das mechanische Signal ein Klicken.
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Ferner
sind bei Bedarf die Wendstellungen an der oberen Fläche mit
Indexziffern markiert.
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Es
wird außerdem
erfindungsgemäß ein Schneideinsatz
bereitgestellt mit:
einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und
einer sich zwischen der oberen Fläche und der unteren Fläche erstreckenden
Seitenfläche,
eine Überschneidung
zwischen der oberen Fläche und
der Seitenfläche
bildet sich ununterbrochen am Umfang erstreckende Schneidkantenabschnitte,
ein
zylindrischer Vorsprung erstreckt sich von der unteren Fläche nach
unten, wobei der Vorsprung eine Bodenfläche hat, die von einer Umfangsfläche umgeben
ist,
eine Durchgangsbohrung mit einer Bohrungsachse (E) erstreckt
sich zwischen der oberen Fläche
und der Bodenfläche;
wobei die Seitenfläche
Drehbegrenzungsflächen
aufweist, die an die untere Fläche angrenzen
und zu dieser offen sind.
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Vorzugsweise
definieren die Schneidkantenabschnitte eine sich ununterbrochen
am Umfang erstreckende runde Schneidkante.
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Im
allgemeinen sind die Drehbegrenzungsflächen Wendanschlagflächen.
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Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die Wendanschlagflächen flach.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die Wendanschlagflächen gezahnt.
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Normalerweise
hat der Schneideinsatz mindestens drei Wendanschlagflächen.
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Vorzugsweise
ist die Umfangsfläche
senkrecht zur unteren Fläche.
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Ferner
sind die Drehbegrenzungsflächen vorzugsweise
gleichmäßig am Umfang
um die Seitenfläche
herum beabstandet und bilden eine Vielzahl von Wendstellungen.
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Bei
Bedarf sind die Wendstellungen an der oberen Fläche mit Indexziffern markiert.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung und um darzustellen, wie diese in der
Praxis ausgeführt
werden kann, wird nachstehend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen,
die folgendes zeigen:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs;
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2 ist
eine auseinandergezogene Ansicht des Schneidwerkzeugs aus 1 und
zeigt einen Schneideinsatz, der aus seiner Tasche entfernt ist.
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3 ist
eine Seitenansicht des Schneidwerkzeugs aus 1 und zeigt
eine Draufsicht eines der Schneideinsätze und eine Seitenansicht
eines weiteren Schneideinsatzes mit flachen Wendanschlagflächen;
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4 ist
eine Stirnseitenansicht des Schneidwerkzeugs aus 1 und
zeigt in gestrichelten Linien den Vorsprung eines der Schneideinsätze und
zeigt rund gezahnte Wendanschlagflächen;
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5 ist
eine Draufsicht der in 2 gezeigten Einsatzaufnahme-Tasche;
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6 ist
eine perspektivische Unteransicht des in 2 gezeigten
Schneideinsatzes;
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7 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in 3;
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8 ist
eine schematische Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 4,
wobei die Abstände
zwischen den verschiedenen Teilen der Deutlichkeit halber übertrieben
dargestellt worden sind;
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9 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 7;
und
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10 ist
eine vergrößerte Schnittansicht des
eingekreisten Teils X in 7.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Wir
betrachten 1 bis 7. Wie gezeigt, weist
ein Schneidwerkzeug 10 mit einer Längsachse A einen Werkzeugkörper 12 und
vier Schneideinsätze 14 auf,
die in Einsatzaufnahme-Taschen 16 angeordnet
sind, die in einem vorderen Abschnitt 18 des Werkzeugkörpers ausgebildet
sind. Obwohl das Schneidwerkzeug 10 mit vier darin angeordneten Schneideinsätzen 14 dargestellt
ist, ist die Erfindung ebenso auf ein Schneidwerkzeug mit mindestens
einer Einsatzaufnahme-Tasche mit einem einzelnen darin angeordneten
Schneideinsatz anwendbar. Wie in 1 und 2 deutlich
dargestellt ist, ist jede Einsatzaufnahme-Tasche 16 an einem Montagefuß 20 ausgebildet.
Jeder Montagefuß 20 erstreckt
sich in bezug auf die Längsachse
A axial nach vorn und radial nach außen. Alle Einsatzaufnahme-Taschen sind
identisch, und daher wird hier nur eine Einsatzaufnahme-Tasche 16 beschrieben.
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Die
Einsatzaufnahme-Tasche 16 weist eine Basiswand 22 und
eine Seitenwand 24 benachbart zur Basiswand und quer zu
dieser angeordnet auf. Eine Spannut 25 erstreckt sich von
der Seitenwand 24 nach hinten. Die Basiswand 22 ist
im wesentlichen parallel zur Längsachse
A angeordnet, die in einer Vorderansicht und einer Seitenansicht
des Schneidwerkzeugs 10 zu sehen ist. Eine im wesentlichen kreisförmige Aussparung 26 mit
einem ersten Durchmesser D1 erstreckt sich von der Basiswand 22 nach unten.
Die Aussparung 26 hat eine untere Wand 28, die
durch eine aufrechte Umfangswand 30 begrenzt ist. Vorzugsweise
ist die Umfangswand 30 senkrecht zur Basiswand 22.
Eine Gewin debohrung 32 mit einer Gewindebohrungsachse B
erstreckt sich von der unteren Wand 28 der Aussparung 26 nach
unten. Die Gewindebohrung 32 ist so angepaßt, daß eine Befestigungsschraube 34 mit
einem Schraubenkopf 35 durch Gewindeeingriff aufgenommen
werden kann, wie später
beschrieben ist.
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Die
aufrechte Umfangswand 30 ist mit einem Ausschnitt 36 versehen,
der sich in bezug auf die Längsachse
A axial nach hinten und radial nach innen erstreckt. Die Umfangserweiterung
des Ausschnitts 36 ist derartig, daß der Ausschnitt einen Freiwinkel α an der Achse
B der Gewindebohrung im Bereich von 30° bis 60° begrenzt. Normalerweise ist
der Freiwinkel α 40°. Eine Stößelhaltebohrung 38 mit
einer Stößelachse
C erstreckt sich nach hinten zum Ausschnitt 36 und ist
mit der Gewindebohrungsachse B in einer Ebene. Die Stößelhaltebohrung 38 befindet sich
an der Seitenwand 24 der Einsatzaufnahme-Tasche, öffnet sich
teilweise zum Ausschnitt 36 durch eine Stößelführungssnut 37 und
bildet einen spitzen Innenwinkel β mit
der Gewindebohrungsachse B. Der spitze Innenwinkel β ist normalerweise
im Bereich von 70° bis
80°. Gemäß einer
spezifischen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der spitze Innenwinkel 73°.
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Eine
normale Stößelanordnung 39 ist
in die Stößelhaltebohrung 38 eingefügt und bildet
eine Drehbegrenzungseinrichtung des Werkzeugkörpers 12 zur Begrenzung
der Drehung des Schneideinsatzes 14. Die Stößelanordnung 39 weist
ein Gehäuse 40,
eine belastete Feder 41, die im hinteren Abschnitt des
Gehäuses
festgehalten wird, und einen Kugelstößel 42 auf, der von
der Feder 41 nach außen
gedrückt
wird. Eine vordere Lippe 43 des Gehäuses 40 verhindert,
daß der
Kugelstößel aus
dem Gehäuse herausfällt. Der
Kugelstößel 42 hat
also einen vorderen Abschnitt 44, der durchgehend über die
vordere Lippe 43 herausragt. Es versteht sich, daß die Erfindung
nicht darauf begrenzt ist, einen Kugelstößel zu verwenden, sondern jede
andere Art von Stößel oder flexiblem
Teil gleichermaßen
anwendbar ist.
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Der
Schneideinsatz 14 weist eine obere Fläche 46, eine untere
Fläche 48 und
eine sich zwischen der oberen Fläche 46 und
der unteren Fläche 48 erstreckende
Seitenfläche 50 auf.
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Eine Überschneidung
zwischen der oberen Fläche 46 und
der Seitenfläche 50 definiert
sich ununterbrochen am Umfang erstreckende Schneidkantenabschnitte,
die in der beschriebenen Ausführungsform
eine sich ununterbrochen am Umfang erstreckende runde Schneidkante 51 bilden.
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Ein
zylindrischer Vorsprung 52 erstreckt sich von der unteren
Fläche 48 nach
unten. Der Vorsprung 52 hat eine Bodenfläche 54,
die von einer Umfangsfläche 56 umgeben
ist. Vorzugsweise ist die Umfangsfläche 56 senkrecht zur
unteren Fläche 48. Der
Vorsprung 52 hat einen zweiten Durchmesser D2, der geringfügig kleiner
ist als der erste Durchmesser D1 der Aussparung 26. Die
Differenz zwischen dem ersten Durchmesser D1 und dem zweiten Durchmesser
D2 sollte so klein sein, daß ein
festes Anliegen des Vorsprungs 52 in der Aussparung 26 ermöglicht wird,
und so groß sein,
daß ein
freies Einfügen
des Vorsprungs 52 in die Aussparung 26 ermöglicht wird.
Als praktischer Bereich ist der erste Durchmesser D1 um 0,01 mm
bis 0,03 mm größer als
der zweite Durchmesser D2. Eine Durchgangsbohrung 57 mit
einer Bohrungsachse E erstreckt sich zwischen der oberen Fläche 46 und
der Bodenfläche 54.
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Die
Seitenfläche 50 des
Schneideinsatzes 14 ist mit gleichmäßig am Umfang verteilten Wendanschlagflächen 58 versehen.
Die Wendanschlagflächen 58 bilden
Drehbegrenzungsflächen.
Die Wendanschlagflächen 58 befinden
sich im unteren Teil der Seitenfläche 50 und sind zur
unteren Fläche 48 offen. Die
Wendanschlagflächen 58 sind
in bezug auf die Seitenfläche 50 gezahnt
und bilden weit geöffnete V-förmige Nuten.
Jede Nut hat zwei nach innen konvergierende Nutenseitenwände 59 und 60 und
eine obere Nutenwand 61. Die Nutenseitenwände 59 und 60 sind
in bezug auf eine Halbierungslinie der V-förmigen Nut symmetrisch. Die
Halbierungslinie liegt in einer radialen Richtung r des Schneideinsatzes 14. Die
Wendanschlagflächen 58 müssen nicht
V-förmig sein,
sondern sie können
beispielsweise flache Flächen
sein, die einen Ausschnitt in der Seitenfläche 50 bilden, wie
in 3 gezeigt, oder runde Einkerbungen, wie in 4 gezeigt,
solange sie darin den vorderen Abschnitt 44 des Kugelstößels 42 aufnehmen können. Normalerweise
ist der Schneideinsatz 14 mit mindestens drei Wendanschlagflächen 58 versehen.
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Wenn
man den Schneideinsatz 14 in die Einsatzaufnahme-Tasche 16 anordnet,
wird zunächst der
Vorsprung 52 in die Aussparung 26 eingefügt, dann
wird der Schneideinsatz nach unten gedrückt, bis die untere Fläche 48 des
Schneideinsatzes an der Basiswand 22 der Einsatzaufnahme-Tasche
anliegt. In dieser Stellung bleibt die Bodenfläche 54 des Vorsprungs 52 immer
von der unteren Wand 28 der Aussparung 26 entfernt.
Während
des Einfügens
des Vorsprungs 52 in die Aussparung 26 kommt die
Seitenfläche 50 des
Schneideinsatzes mit dem vorderen Abschnitt 44 des Kugelstößels 42 in
Kontakt und drückt
den Kugelstößel allmählich gegen
die Spannung der Feder nach hinten. Infolgedessen übt der Kugelstößel eine
Gegenkraft gegen die Seitenfläche des
Schneideinsatzes aus.
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Die
Stößelanordnung 39 bringt
dem Schneidwerkzeug 10 drei Vorteile. Wenn während des
Einfügens
des Vorsprungs 52 in die Aussparung 26 die Befestigungsschraube 34 noch
nicht mit der Gewindebohrung 32 in Gewindeeingriff ist,
dann trägt erstens
die Kraft, die durch den Stößel auf
die Seitenfläche
des Schneideinsatzes ausgeübt
wird, dazu bei, die Achse E der Bohrung so auszurichten, daß sie parallel
mit der Achse B der Gewindebohrung ist. Durch diesen Vorteil kann
der Schneideinsatz in seine Tasche frei eingefügt werden, ohne daß sich der Vorsprung 52 in
der Aussparung 26 verklemmt.
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Ein
zweiter Vorteil der Stößelanordnung 39 besteht
darin, daß,
wenn der Vorsprung 52 in der Aussparung 26 ist,
ohne daß die
Befestigungsschraube 34 mit der Gewindebohrung 32 in
Gewindeeingriff ist, der Stößel den
Schneideinsatz von dort weggedrückt,
so daß die
Umfangsfläche 56 des
Vorsprungs gegen die Umfangswand 30 der Aussparung 26 gedrückt wird,
so daß verhindert
wird, daß der Schneideinsatz 14 aus
seiner Tasche 16 herausfällt. Dieser Vorteil ist besonders
praktisch für
einen Bediener während
der Montage und Demontage eines Schneideinsatzes 14 im
bzw. aus dem Werkzeugkörper 12.
Anhand des oben beschriebenen Aufbaus kann der Bediener den Schneideinsatz 14 in
seine Tasche 16 mit nur einer Hand einsetzen, da der Schneideinsatz
in der Tasche selbsthaltend ist. Die Monta ge des Schneideinsatzes
wird also leichter, da der Bediener die Befestigungsschraube 34 in
einer Hand halten kann, während
er den Schraubenschlüssel
in der anderen Hand hält,
ohne durch ein mögliches
Herausfallen des Schneideinsatzes aus seiner Tasche gestört zu werden.
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Ein
dritter Vorteil der Stößelanordnung 39 ist seine
Verwendung als Drehbegrenzungseinrichtung für Wendzwecke. Wenn also der
Vorsprung 52 in der Aussparung 26 ist und die
untere Fläche 48 an
der Basiswand 22 anliegt, wird der Schneideinsatz 14 geringfügig mit
der Hand gedreht, bis der vordere Abschnitt 44 des Kugelstößels 42 mit
einer der Wendanschlagflächen 58 in
Eingriff ist. Wenn ein solcher Eingriff erfolgt, nimmt der Bediener
ein Klicken und einen erhöhten
Widerstand gegen die Drehung des Schneideinsatzes wahr. Das Klicken
bewirkt auch ein mechanisches Signal. In dieser Stellung weiß der Bediener,
daß sich
der Schneideinsatz in der gewünschten
Wendstellung befindet und beendet das Drehen des Schneideinsatzes.
Nunmehr wird die Befestigungsschraube 34 in Gewindeeingriff
mit der Gewindebohrung 32 gebracht.
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Wie
in 7 zu sehen ist, ist die Achse B der Gewindebohrung 32 parallel
zur Achse E der Bohrung 57 und von dieser um einen ersten
Abstand L beabstandet. Die Achse B befindet sich näher am Ausschnitt 36 als
die Achse E. Wenn also die Befestigungsschraube 34 mit
der Gewindebohrung 32 in Eingriff ist, drückt der
Schraubenkopf 35 den Schneideinsatz 14 in Richtung
des Ausschnitts 36 gegen die Gegenkraft der Feder 41.
Während
dieser Bewegung des Schneideinsatzes unter Einwirkung der Befestigungsschraube
bewirkt der Stößel, daß sich der
Schneideinsatz geringfügig
dreht, bis die beiden Nutenseitenwände 59 und 60 gleichmäßig am vorderen
Abschnitt 44 des Stößels anliegen.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich der Schneideinsatz 14 in
der gewünschten
Wendstellung befindet. In dieser Stellung bleibt die obere Nutenwand 61 unberührt.
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Wenn
in einer Endstellung die Befestigungsschraube 34 vollständig angezogen
ist, drückt
der Vorsprung 52 gegen die Aussparung 26, bis
die Umfangsfläche 56 an
der Umfangswand 30 zusammen mit zwei beabstandeten Kontaktbereichen 62 und 63 be nachbart
an den Ausschnitt 36 anliegt, und der Ausschnitt schafft
einen Abstand zwischen den beiden Kontaktbereichen, so daß der Schneideinsatz
in seiner Tasche sicher festgehalten wird.
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Vorzugsweise
ist die obere Fläche 46 des Schneideinsatzes 14 mit
Indexziffern 64 markiert, die die Wendstellung des Schneideinsatzes
anzeigen. In der beschriebenen Ausführungsform ist der Schneideinsatz 14 mit
acht Wendanschlagflächen 58 und
somit mit acht Indexziffern 64 versehen, die mit den Ziffern
1, 2, ..., 8 bezeichnet sind.
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Der
Aufbau des Schneidwerkzeugs 10 mit der Vorsprung-Aussparung-Anordnung
stellt eine feste Halterung für
den Schneideinsatz 14 gegen Schneidkräfte dar, die dazu neigen, ihn
aus seiner Tasche herauszuziehen. Wenn der Schneideinsatz 14 in
seiner Tasche festgehalten wird, liegt der Stößel an einer bestimmten Wendanschlagfläche 58 an,
die eine wirkende Wendanschlagfläche 66 bildet.
Man beachte, daß die
gesamte Seitenfläche 50 mit
Ausnahme der wirkenden Wendanschlagfläche 66 unberührt bleibt.
Da der Vorsprung 52 in der Aussparung 26 festgehalten
wird, wird also verhindert, daß der Schneideinsatz
an jeder Verschiebungsbewegung relativ zu seiner Tasche gehindert
wird.
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Wenn
der Schneideinsatz jedoch großen Schneidkräften ausgesetzt
ist, die dazu neigen, den Schneideinsatz in eine Richtung zu bewegen,
die im wesentlichen der Richtung entgegengesetzt ist, in der die
Befestigungsschraube 34 den Schneideinsatz drückt, dann
wird die maximale Verschiebungsbewegung des Schneideinsatzes zur
Differenz zwischen dem ersten Durchmesser D1 der Aussparung und
dem zweiten Durchmesser D2 des Vorsprungs. Eine solche Differenz
ist normalerweise kleiner als die maximal zulässige Deformation der Befestigungsschraube,
die immerhin 0,2 mm groß sein kann,
so daß sich
die Befestigungsschraube nicht über
ihren elastischen Bereich hinaus verbiegt. Der Vorsprung 52 ist
also in der Aussparung 26 fest angeordnet, und die Befestigungsschraube 34 ist
keiner problematischen Deformation unterworfen, und das Schneidwerkzeug 10 kann
in einer großen
Vielzahl verschiedener Richtungen und unter Grobschneidbedingungen
schneiden.
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Da
der Schneideinsatz 14 in seiner Tasche durch den Vorsprung 52,
der in der Aussparung 26 festgehalten wird, fest angeordnet
ist und da die gesamte Seitenfläche 50 des
Schneideinsatzes mit Ausnahme der einzelnen wirkenden Wendanschlagfläche 66 unberührt bleibt,
ist verständlich,
daß nur dieser
Abschnitt der Schneidkante 51 in der Nähe der wirkenden Wendanschlagfläche 66 nicht
an einem Schneidvorgang teilnehmen kann. Das heißt, der Rest der Schneidkante 51,
der nicht benachbart der wirkenden Wendanschlagfläche 66 ist,
kann an Schneidvorgängen
teilnehmen. Daher kann der Schneideinsatz 14 einen relativ
großen
Arbeitsbereichswinkel δ begrenzen,
der auch durch den relativ dünnen
Aufbau des Montagefußes 20 erleichtert wird.
Der Arbeitsbereichswinkel definiert die maximale ununterbrochene
Länge der
Schneidkante 51, die in Schneidvorgängen verwendbar ist. Gemäß einer spezifischen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung begrenzt der Schneideinsatz einen Arbeitsbereichswinkel
von 330° an
der Bohrungsachse E. Das Schneidwerkzeug 10 ist also zur
Durchführung einer
großen
Vielzahl verschiedener Kopieranwendungen unter Grobschneidbedingungen
sehr gut geeignet.
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Man
wird anerkennen, daß der
maximale Arbeitsbereichswinkel δ nur
von der erforderlichen Steifigkeit des Schneidwerkzeugs abhängt. Wenn
eine bestimmte Bearbeitungsanwendung eine Bearbeitung von Innenschultern
erfordert, ist es daher möglich,
die Bearbeitung unter leichten Bearbeitungsbedingungen durchzuführen, der
Arbeitsbereichswinkel δ kann
immerhin 330° groß sein.
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Der
dritte Vorteil der Stößelanordnung 39 ist besonders
geeignet, wenn es erwünscht
ist, einen Schneideinsatz in eine neue Wendstellung weiterzuwenden.
Um den Schneideinsatz 14 in eine neue Wendstellung weiterzuwenden,
muß die
Befestigungsschraube 34 nur wenige Umdrehungen gelöst werden.
In dieser Stellung kann der Schneideinsatz um die Bohrungsachse
E aus einer Wendstellung in eine andere Wendstellung gedreht werden.
Wie oben beschrieben, zeigen die mechanischen Klicksignale und der
erhöhte
Widerstand gegen das Drehen des Schneideinsatzes dem Bediener an,
daß eine
neue Wendstellung erreicht worden ist. Selbst wenn der Schneideinsatz
schmutzig ist und die In dexziffer 64 nicht sichtbar ist,
muß also
der Bediener diese nicht reinigen, sondern er kann den Schneideinsatz
mit Hilfe der mechanischen Signale in die nächste Wendstellung weiterwenden,
die der Stößel und
die Wendanschlagflächen 58 ermöglichen.
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Obwohl
die Erfindung mit einem bestimmten Grad an Genauigkeit beschrieben
worden ist, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er
in den Ansprüchen definiert
ist. Beispielsweise kann das Schneidwerkzeug 10 ebenfalls
ohne den Stößel und
die Wendanschlagflächen
betrieben werden, da es, wenn ein runder Schneideinsatz verwendet
wird, nicht notwendig ist, eine genaue Lokalisierung der runden
Schneidkante am Umfang zu erreichen. Durch das Festhalten mittels
der Befestigungsschraube und das Drücken des Vorsprungs 52 in
den Ausschnitt 36 wird sichergestellt, daß der Schneideinsatz
in der Tasche fest angeordnet ist. In der Praxis wirkt der größte Teil
der Schneidkräfte,
die auf den Schneideinsatz ausgeübt werden,
in einer Richtung, so daß der
Schneideinsatz in seiner Tasche weiter festgehalten wird. Da normalerweise
ein sehr geringes Drehmoment vorhanden ist, das dazu neigt, den
Schneideinsatz um die Achse E der Bohrung zu drehen, kann dieses
Drehmoment durch Anziehen der Befestigungsschraube überwunden
werden. Das Schneidwerkzeug 10 kann somit auch ohne das
Vorhandensein des Ausschnitts in der Einsatzaufnahme-Tasche arbeiten.