DE69422301T2

DE69422301T2 - Verbessertes schneidwerkzeug für metall mit automatisch verstellbarem spanbrecher

Info

Publication number: DE69422301T2
Application number: DE69422301T
Authority: DE
Inventors: John P. Ashley; Kenneth Niebauer
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: RU2107589C1; US5704734A; ATE187910T1; DE724495T1; CN1044098C; CN1133573A; EP0724495B1; KR100193086B1; EP0724495A1; AU675886B2; JP2843151B2; US5538367A; WO1995011102A1; ES2141263T3; DE69422301D1; AU7959294A; CA2172821C; CA2172821A1; JPH09501875A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft allgemein Metallschneidwerkzeuge, und sie betrifft insbesondere eine verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Metallschneidwerkzeugvorrichtungen, bei denen ein Metallschneideinsatz in Kombination mit einem Spanbrecher verwendet wird, sind im Stand der Technik bekannt. Die Einsätze bestehen normalerweise aus sehr harten, verschleißfesten Materialien, zum Beispiel aus Sinterhartmetallen mit einer feuerfesten Beschichtung. Diese Einsätze können zwar jede aus einer Anzahl von verschiedenen geometrischen Formen annehmen, doch besitzen sie alle wenigstens eine Schneidkante, die an einem Werkstück aus Metall angreift und dieses schneidet. Im Betrieb ist der Schneideinsatz lösbar am Ende eines Werkzeughalters befestigt, und seine Schneidkante greift mit Kraft an einem Werkstück aus Metall an, das von einer Werkzeugmaschine, zum Beispiel einer Drehmaschine, relativ zu dem Werkstück in Drehung versetzt wird. Wenn die Schneidkante des Einsatzes das Werkstück aus Metall schneidet, wird ein im Stand der Technik als "Span" bekannter, langer Metallstreifen geschaffen, der über die Schneidkante des Einsatzes gleitet. Ist keine Einrichtung zum Brechen dieser Späne zu kurzen Segmenten vorgesehen, könnten sich die Späne über die physischen Grenzen der Werkzeugmaschine hinaus zusammenrollen oder sich um das Werkstück und die Werkzeugmaschine wickeln und dadurch das eine oder das andere beschädigen.
Im Hinblick darauf wurden im Stand der Technik spanbrechende Mechanismen entwickelt, um diese Späne zu kurzen, handlichen Stücken von weniger als zwei Zoll Länge zu brechen.
Spanbrecher nach dem Stand der Technik lassen sich in zwei allgemeine Kategorien unterteilen, die folgendes umfassen: (1) Spanbrecher, die mechanisch von dem an dem Werkzeughalter befestigten Schneideinsatz getrennt werden können, und (2) Spanbrecher, die einstückig als Teil des Einsatzes selbst ausgebildet sind. In Fällen, wo der Spanbrecher mechanisch von dem Einsatz getrennt ist, kann an dem Spanbrecher eine einzelne Nut oder eine muldenförmige Fläche direkt hinter der Schneidkante des Einsatzes vorgesehen sein. Im Betrieb wird der Metallspan von der Schneidfläche des Einsatzes in die von der Nut des Spanbrechers begrenzte Fläche gebogen, was wiederum bewirkt, daß sich der Span wieder in Richtung zu dem Werkstück aufrollt. Da der Metallspan durch das Aufrollen kaltverfestigt und spröde gemacht wird, bricht der Span kurz nach dem Aufrollen. In manchen Fällen rollt sich der Span zurück auf die Oberfläche des Werkstücks und bricht dann. Unter diesen Umständen ist der Einsatz jedoch so ausgelegt und ausgerichtet, daß der Span in Richtung zu einem vor dem Einsatz liegenden Abschnitt des Werkstücks gelenkt wird, so daß die bereits bearbeitete Fläche nicht durch Kontakt mit dem Span beschädigt wird. Spanbrecher, die einstückig in die Schneideinsätze selbst eingeformt sind, funktionieren ungefähr nach demselben Prinzip. Die spanbrechende Fläche eines einstückig ausgebildeten Spanbrechers kann eine erste Fläche umfassen, die von der Schneidkante konisch nach unten verläuft und als hintere Fasenspanwinkelwand bezeichnet wird, eine zweite ebene Fläche, die mit der unteren Hinterkante der ersten Wand verbunden ist, die als Spannutboden bekannt ist, und eine dritte Fläche, die als hintere Wand bekannt ist und von der Hinterkante des Spannutbodens konisch nach oben verläuft.
Einer der mit beiden Spanbrecherarten verbundenen Nachteile ist, daß die Nut oder Mulde, die die spanbrechende Fläche begrenzt, hinsichtlich der Dicke der Späne eingeschränkt ist, die sie wirksam brechen kann. Wenn der Schneideinsatz zur Herstellung von Endbearbeitungsschnitten an einem Werkstück aus Metall verwendet wird, sind die entstehenden Metallspäne dünn und folienartig, und die Nut oder Mulde, die die spanbrechende Fläche begrenzt, muß eine relativ enge Krümmung bilden, damit diese dünnen Späne wirksam aufgerollt, kaltverfestigt und gebrochen werden. Eine solche Nut mit enger Krümmung könnte zwar in der Lage sein, Späne mittlerer Dicke zu brechen, doch kann die infolge der größeren Reibungswerte zwischen den dickeren Spänen und den spezifischen Stellen der Nutoberfläche, die diese Späne erfassen, an der Nut entstehende übermäßige Wärme dazu führen, daß es zu einem örtlich begrenzten Schmelzen auf der Oberfläche des Spanbrechers kommt, was schließlich zur Auskolkung führt. Ein solcher Zustand ist in der Technik als übersteuertes Spanbrechen bekannt und sollte vermieden werden, da es zu einem übermäßigen Verschleiß auf der Oberfläche des Spanbrechers führt. Werden immer dickere Schnitte mit einem Spanbrecher ausgeführt, der nur in Verbindung mit Endbearbeitungsschnitten verwendet werden soll, werden die Späne zu einem gewissen Zeitpunkt so dick, daß sie einfach vollständig über die von der spanbrechenden Fläche begrenzte Mulde gleiten und ganz und gar nicht wirksam gebrochen werden. Ein solcher Zustand ist in der Technik als untersteuertes Spanbrechen bekannt. Selbst wenn die spanbrechende Nut oder Mulde so bemessen ist, daß sie wirksam einen ziemlich weiten Bereich von Spänen mit mittleren Dicken bricht, wurde noch keine statische Nut- oder Muldengeometrie entwickelt, die den gesamten Bereich von dünnen und dicken Metallspänen brechen kann, die infolge unterschiedlicher Schnitttiefen entstanden sind.
Zwar ist es möglich, den in Verbindung mit einem speziellen Schneideinsatz verwendeten Spanbrecher zum Brechen von Spänen auszuwechseln, die wesentlich dicker oder dünner sind als die vorher erzeugten Späne, doch führt die Stillstandszeit des Schneidwerkzeugs in Verbindung mit dem Auswechseln eines trennbaren Spanbrechers zu teuren Produktivitätseinbußen und ist eine Unannehmlichkeit und Belastung für den Bediener des Werkzeugs. Natürlich muß der Einsatz in dem Fall, wo der Spanbrecher einstückig in dem Einsatz selbst ausgebildet ist, jedesmal dann ausgewechselt werden, wenn der Bediener des Werkzeugs Schnitte mit einer stark unterschiedlichen Tiefe in dem sich drehenden Werkstück ausführen muß. Dies führt ebenfalls zu unproduktiver Stillstandszeit und im wesentlichen zu dem gleichen Maß von Unannehmlichkeit und Belastung für den Bediener des Werkzeugs. Diese Einschränkungen bei Spanbrechern nach dem Stand der Technik sind besonders unangenehm bei Bearbeitungsvorgängen an kohlenstoffarmem Stahl, wo die Spandicken sehr stark variieren können.
Es wird ganz klar eine Metallschneidwerkzeugvorrichtung mit einem Spanbrecher benötigt, der Metallspäne mit einem weiteren Bereich von Dicken brechen kann, als dies bisher im Stand der Technik möglich war. Idealerweise sollte ein solcher Spanbrechermechanismus einfach aufgebaut sein und sich leicht zur Verwendung bei vorhandenen Revolverköpfen oder Spindeln in Werkzeugmaschinen anpassen lassen. Schließlich sollte ein solcher Spanbrecher in der Lage sein, eine große Vielzahl von Spänen mit unterschiedlichen Dicken sowohl ohne Untersteuerung der resultierenden Späne (d. h. wo die Späne Längen von mehr als 2 Zoll erreichen können) als auch ohne Übersteuerung zu brechen, bei der eine so starke Biegekraft auf die Späne ausgeübt wird, daß übermäßige kolkungsbildende Reibungswärme an der Oberfläche des Spanbrechers erzeugt wird.
In der Deutschen Offenlegungsschrift 2 043 605 wird ein Schneidwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Schneiden von zähen Materialien offenbart, bei dem das Schneidwerkzeug aus einem Spanbrecher besteht, der federbelastet ist und bei einem Bearbeitungsvorgang horizontal von der Schneidkante weggebogen wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Allgemein gesagt handelt es sich bei der Erfindung um eine verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Merkmalen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der Spanbrecher durch den Befestigungsmechanismus verschiebbar auf dem Werkzeughalter befestigt, so daß sich die spanbrechende Fläche ver tikal bezüglich der Richtung hin- und herbewegt, in der die Späne von dem Einsatz abgleiten. Das elastische Teil (das eine Schraubenfeder mit linearen Druckeigenschaften sein kann) spannt den Spanbrecher in Richtung zu dem Einsatz vor.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Ende des Spanbrechers entweder über ein Schwenkelement in bezug auf den Werkzeughalter schwenkbeweglich sein oder mit Hilfe eines Zinkungsmechanismus schwenkbar auf dem Werkzeughalter befestigt sein. Das Ausmaß der Winkelbewegung des zweiten Endes des Spanbrechers in bezug auf die Schneidkante des Einsatzes kann zwischen einer Anschlagschraube und einer gegenüberliegenden Fläche des Werkzeughalters begrenzt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das erste Ende des Spanbrechers mit Hilfe einer an dem Spanbrecher befestigten Welle, die in einer in dem Halter vorhandenen Bohrung ganz wie ein gewöhnliches Scharnier schwenkt, schwenkbar an dem Halter befestigt sein. Der Halter kann einen parallel zu der Achse der Bohrung angeordneten Schlitz umfassen, damit die an dem Spanbrecher befestigte Welle ungehindert eingesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann die Schwenkbewegung des zweiten Endes des Spanbrechers durch die Breite des Schlitzes in der Bohrung begrenzt werden, die die an dem ersten Ende des Spanbrechers befestigte Welle aufnimmt.
Bei einer letzten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das elastische Teil der Befestigungseinrichtung eine Blattfeder, die an einem Ende freitragend an dem Halter angebracht ist und den Spanbrecher am anderen Ende abstützt. Das elastische Teil kann ferner einen elastomeren Schaumstoff umfassen, der zwischen dem Spanbrecher und dem Halter zur Versteifung und Verstärkung der Blattfeder angeordnet ist, die einen Spanbrecher freitragend an dem Halter befestigt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die spanbrechende Fläche getrennte Abschnitte zum Erfassen und Brechen von Spänen mit geringer, mittlerer bzw. großer Dicke aufweisen, und die von diesen Spänen auf die spanbrechende Fläche ausgeübten Angriffskräfte können die Blattfeder so schräg biegen, daß Späne mit geringer, mittlerer und großer Dicke von ihren jeweiligen Abschnitten der spanbrechenden Fläche erfaßt werden.
Alle Ausführungsformen der Erfindung können automatisch und wirksam Späne in einem weiten Bereich von Spandicken brechen, ohne daß der Spanbrecher der Schneidwerkzeugvorrichtung gewechselt zu werden braucht.

KURZE BESCHREIBUNG DER EINZELNEN FIGUREN

Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht einer Metallschneidwerkzeugvorrichtung nach dem Stand der Technik, die einen Befestigungsmechanismus umfaßt, mit dem sich der Spanbrecher während eines Bearbeitungsvorgangs verschieblich über eine Oberseite des Werkzeughalters bewegen kann;
die Fig. 2A und 2B sind seitliche Querschnittsansichten der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugvorrichtung längs der Linien 2A, B-2A, B, die das Ausmaß veranschaulichen, in dem dünnere bzw. dickere Metallspäne die spanbrechende Fläche des Spanbrechers von der Schneidkante des Einsatzes wegschieben und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 3 ist eine perspektivische Teilansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung, die einen Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher elastisch und hin- und herbeweglich vertikal innerhalb einer Ausnehmung in dem Werkzeughalter bewegen kann;
die Fig. 4A und 4B sind seitliche Querschnittsansichten der in Fig. 3 veranschaulichten Metallschneidwerkzeugvorrichtung längs der Linien 4A, B-4A, B, die das Ausmaß veranschaulichen, in dem dünnere und dickere Metallspäne den Spanbrecher nach unten in den Werkzeughalter schieben und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 5 ist eine perspektivische Teilansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung, die einen Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher wie bei der ersten Ausführungsform elastisch und hin- und herbeweglich vertikal innerhalb von Ausnehmungen in dem Werkzeughalter bewegen kann;
die Fig. 6A und 6B sind seitliche Querschnittsansichten der Metallschneidwerkzeugvorrichtung nach Fig. 5 längs der Linien 6A, B-6A, B, die das Ausmaß veranschaulichen, in dem die durch dünnere und dickere Späne auf die Oberfläche des Spanbrechers ausgeübten Kräfte den Spanbrecher in den Werkzeughalter eindrücken und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung, die einen weiteren Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher in bezug auf den Werkzeughalter schwenkbar bewegen kann;
die Fig. 8A und 8B sind seitliche Querschnittsansichten der Werkzeugvorrichtung nach Fig. 7 längs der Linien 8A, B-8A, B, die veranschaulichen, wie die durch dünnere und dickere Späne auf die Oberfläche des Spanbrechers ausgeübten Kräfte bewirken, daß der Spanbrecher in verschiedenen Ausmaßen nach unten schwenkt, und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 8 ist eine perspektivische Teilansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung, die noch einen weiteren Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher in bezug auf den Werkzeughalter schwenkbar bewegen kann;
Fig. 9A ist eine seitliche Querschnittsansicht der in Fig. 8 dargestellten Werkzeugvorrichtung längs der Linien 9A-9A, die den Aufbau der Halteschraube des Befestigungsmechanismus veranschaulicht;
die Fig. 9B und 9C sind seitliche Querschnittsansichten der in Fig. 8 veranschaulichten Metallschneidwerkzeugvorrichtung längs der Linien 9B, C-9B, C, die veranschaulichen, wie dünnere und dickere Metallspäne Kräfte auf die Oberfläche des Spanbrechers ausüben, die den Spanbrecher in unterschiedlichen Ausmaßen nach unten schwenken und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 10 ist eine perspektivische Teilansicht einer fünften Ausführungsform der Erfindung, die noch einen weiteren Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher in bezug auf den Werkzeughalter schwenkbar bewegen kann;
die Fig. 11A und 11B sind seitliche Querschnittsansichten der Metallschneidwerkzeugvorrichtung nach Fig. 10, die veranschaulichen, wie dünnere und dickere Metallspäne unterschiedliche Kräfte auf die Oberfläche des Spanbrechers ausüben, die bewirken, daß der Spanbrecher in kleinerem oder größerem Ausmaß nach unten schwenkt, und dadurch die spanbrechende Nut einstellen;
Fig. 12 ist eine perspektivische Teilansicht einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, die noch eine weitere Art eines Befestigungsmechanismus veranschaulicht, bei dem sich der Spanbrecher in bezug auf den Werkzeughalter schwenkbar bewegen kann;
die Fig. 13A und 13B sind seitliche Querschnittsansichten der Metallschneidwerkzeugvorrichtung nach Fig. 12 längs der Linien 13A, B-13A, B, die veranschaulichen, wie Metallspäne mit unterschiedlichen Dicken die Blattfeder dieses Befestigungsmechanismus in unterschiedlichen Ausmaßen biegen und dadurch die spanbrechende Nut einstellen; und
die Fig. 14A, 14B und 14C sind Vergrößerungen der Oberfläche des Spanbrechers der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die veranschaulichen, wie die von dem Blattfeder-Befestigungsmechanismus gestattete Schwenkbewegung bewirkt, daß Späne mit unterschiedlicher Dicke an unterschiedlichen Abschnitten der Oberfläche des Spanbrechers erfaßt werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Gemäß den Fig. 1, 2A und 2B umfaßt eine Metallschneidwerkzeugvorrichtung 1 im allgemeinen einen Werkzeughalter 3 mit einem proximalen Ende 4, das schließlich mit einem Einsatzantrieb 5 (schematisch dargestellt) verbunden ist, und ein sich verjüngendes distales Ende 7 mit einer Ausnehmung 9 zur Aufnahme eines Schneideinsatzes 11. In jeder der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung 1 weist der Schneideinsatz 11 einen flachen Körper 13 auf, dessen Form im allgemeinen komplementär ist zu der ihn aufnehmenden Ausnehmung 9 des Werkzeughalters 3. Auf der Flankenseite 16 des Einsatzes 11 ist eine Bohrung 15 zur Aufnahme einer Befestigungsschraube 17 eingelassen, die den Einsatz 11 in der Ausnehmung 9 des Werkzeughalters 3 sichert.
Alternativ kann die Befestigungsschraube 17 durch einen Werkzeughalter-Verriegelungsstift der Serie KL oder LP, hergestellt von Kennametal Inc. in Latrobe, Pennsylvania, ersetzt werden. Die Oberseite des Einsatzes 11 besitzt eine Kante 19 zum Angreifen an einem sich drehenden Werkstück 20 und zum Schneiden desselben in der in den Fig. 2A und 2B veranschaulichten Weise. Die Schneidkante 19 wird von einer Spanführungsfase 21 flankiert, deren Zweck es ist, von der Schneidkante 19 geschaffene Metallspäne in einen Spanbrecher zu führen. Zur Verlängerung der Lebensdauer des Einsatzes 11 kann eine zusätzliche Schneidkante (nicht dargestellt) am unteren Ende des Einsatzes vorgesehen werden, die verwendet wird, wenn die Kante 19 am oberen Ende abgenutzt ist.
Bei allen bevorzugten Ausführungsformen ist der Schneideinsatz 11 aus einem harten, verschleißfesten Material hergestellt. Es können Sinterhartmetalle mit einer feuerfesten Beschichtung wie zum Beispiel Materialien der Qualitäten KC850®, KC950® oder KC990®, verwendet werden. Keramische Materialien wie Kyon® 4000 können ebenfalls verwendet werden.
KC850® ist ein Warenzeichen von Kennametal Inc. und stellt eine Qualität aus beschichtetem Hartmetall mit einem Überzug aus TiC/TiCN/-TiN auf einem Substrat dar. Eine äußere Schicht des Hartmetallsubstrats der Porosität C ist mit Kobalt angereichert. Weitere Einzelheiten der Beschichtungsanordnung finden sich in dem US-Patent 4,035,541 mit dem Titel "Sintered Cemented Carbide Body Coated With Three Layers" von Smith et al., erteilt am 12. Juli 1977 und abgetreten an den hier genannten Abtretungsempfänger.
KC950® ist ein Warenzeichen von Kennametal Inc. und stellt eine Qualität aus keramisch beschichtetem Hartmetall mit einem Überzug aus TiC/Al&sub2;O&sub3;/TiN auf einem Substrat dar. Eine äußere Schicht des Hartmetallsubstrats ist mit Kobalt angereichert. Weitere Einzelheiten zu diesem Material finden sich in dem US- Patent 4,610,931 mit dem Titel "Preferentially Binder Enriched Cemented Carbide Bodies And Method Of Manufacture" von Nemeth et al., erteilt am 9. September 1986 und abgetreten an den hier genannten Abtretungsempfänger. Einzelheiten sowohl zu KC850® als auch zu KC950® werden des weiteren behandelt in der Anzeige von Kennametal mit dem Titel "Chip Control Inserts", veröffentlicht 1985 als Publikationsnummer MM8507.
KC990® ist ein Warenzeichen von Kennametal Inc. und stellt eine Qualität aus mehrlagig beschichtetem Hartmetall mit einem Überzug aus TiCN/Al&sub2;O&sub3;/TiN auf einem Substrat dar. Einzelheiten zur Zusammensetzung dieses Materials finden sich in dem US-Patent 4,984,940 mit dem Titel "Multilayer Coated Cemented Carbide Cutting Insert" von Bryant et al., erteilt am 15. Januar 1991 und abgetreten an den hier genannten Abtretungsempfänger. Des weiteren ist KC990® zusammen mit den Anwendungen von aus KC950® und KC990® hergestellten Schneideinsätzen beschrieben in der Anzeige von Kennametal mit dem Titel "New KC990 Multicoded Grade... So Advanced lt Will Take Your Productivity Beyond The Next Decade", veröffentlicht 1989 als Publikationsnummer A89- 45(25)C9.
Auf den Seiten 284 bis 291 des Katalogs von Kennametal mit dem Titel "Kennametal/85 Metal Cutting Tools For Greater Productivity", veröffentlicht 1984 als Publikationsnummer A84- 18(140)J4, werden weitere Einzelheiten zu KC850® und KC950® einschließlich von Anwendungen für aus diesen Materialien hergestellte Schneideinsätze geliefert.
Kyon® 4000 ist ein Warenzeichen von Kennametal Inc. und stellt ein Material aus einer keramischen Zusammensetzung dar, das etwa 1,5% Nadelkristalle aus Siliciumcarbid und etwa 10% Zirconiumdioxid enthält, von dem wenigstens etwa 60 bis 70% die Form von tetragonalem Zirconiumdioxid aufweisen, mit oder ohne kleineren Mengen (z. B. etwa 0,55%) von Magnesiumoxid-Zusätzen, die alle in einer Matrix aus Aluminiumoxid dispergiert sind. Weitere Informationen über Schneideinsätze aus Kyon® 4000 sind zu finden in den US-Patenten 4,959,331 und 4,959,332 und dem US-Patent 5,141,367 von den Erfindern Beeghly et al., erteilt am 25. August 1991 und abgetreten an den hier genannten Abtretungsempfänger.
Alle oben zitierten US-Patente und Veröffentlichungen werden hiermit durch Verweis darauf in dieses Dokument aufgenommen.
Unmittelbar hinter der Führungsfase 21 des Einsatzes 11 ist ein Spanbrecher 23 mit einem im allgemeinen rechteckigen Körper 25 angeordnet, der von wenigstens einer sich verjüngenden spanbrechenden Fläche 27 flankiert wird. Der Spanbrecher 23 wird mit Hilfe eines Befestigungsmechanismus 30 automatisch verstellbar gemacht, der verschiebbar und hin- und herbewegbar den Körper 25 des Spanbrechers 23 über der Oberseite 32 des distalen Endes 7 des Werkzeughalters 3 befestigt. Der Befestigungsmechanismus 30 umfaßt eine Befestigungsschraube 34 mit einem mit Gewinde versehenen Ende 36, das in eine Bohrung 38 in dem Werkzeughalterkörper eingeschraubt ist. Das obere Ende der Befestigungsschraube 34 umfaßt einen zylindrischen Schaft 40, der frei durch einen in der Mitte des Körpers 25 des Spanbrechers 23 ausgebildeten Schlitz 42 verläuft. Der Kopf 43 der Befestigungsschraube 34 liegt dicht auf einer Oberseite 44 einer Ausnehmung in dem Spanbrecherkörper 25 auf, um den Spanbrecher 23 auf dem Werkzeughalter 3 zu sichern. Hinter dem Spanbrecherkörper 25 ist ein Anschlagblock 45 zur Begrenzung des Ausmaßes angeordnet, in dem sich der Spanbrecherkörper 25 hin- und herbeweglich von der Schneidkante 19 weg bewegen kann. Ein Paar Befestigungsschrauben 46a, b sichert den Anschlagblock 45 auf dem Werkzeughalter 3. Ein Paar Schienen 47a, b ist einstückig mit dem Anschlagblock ausgebildet und führt verschiebbar die Seiten des Spanbrecherkörpers 25 in der dargestellten Weise. Im Mittelabschnitt des Anschlagblocks 45 ist eine Bohrung 48 zur Unterbringung einer Druckfeder 50 angeordnet. Die Feder 50 weist vorzugsweise lineare Druckeigenschaften auf und spannt das vordere Ende des Spanbrecherkörpers 25 in Richtung zu einer Ausnehmung 54 in dem Einsatz 11 vor.
Die Funktionsweise des Befestigungsmechanismus 30 beim automatischen Einstellen der zwischen dem Spanbrecher 23 und der Führungsfase 21 ausgebildeten spanbrechenden Nut wird am besten anhand der Fig. 2A und 2B verständlich. Wenn der Einsatzantrieb 5 nur eine relativ leichte Angriffskraft zwischen der Schneidkante 19 des Einsatzes 11 und einem sich drehenden Werkstück 20 ausübt, werden nur relativ dünne Metallspäne 55 erzeugt. Diese dünnen Späne 55 laufen über die Spanführungsfase 21 des Einsatzes 11, wo sie unmittelbar von der spanbrechenden Fläche 27 des Spanbrechers 25 erfaßt werden. Die Kraft, die die relativ dünnen Späne 55 auf die spanbrechende Fläche 27 des Spanbrechers 23 ausüben, reicht nicht aus, um die Vorspannkraft der Feder 50 zu überwinden. Dadurch kann das sich verjüngende Ende des Spanbrecherkörpers 25 direkt an der Ausnehmung 54 in dem Einsatz 19 angreifen, wodurch wiederum eine relativ kurze spanbrechende Nut geschaffen wird, die von der Führungsfase 19 des Einsatzes 11 und dem unteren sich verjüngenden Abschnitt der spanbrechenden Fläche 27 begrenzt wird. Wenn jedoch dickere Späne 56 erzeugt werden, wie in Fig. 2B dargestellt ist, ist der Betrag der Kraft, die diese Späne 56 auf die spanbrechende Fläche 27 ausüben, groß genug, um die Vorspannkraft der Druckfeder 50 ganz oder teilweise zu überwinden und dadurch den Spanbrecherkörper 25 zurück in Richtung zu dem Anschlagblock 45 gleiten zu lassen. Das untere sich verjüngende Ende der spanbrechenden Fläche 27 bewegt sich von der Schneidkante des Einsatzes 11 weg, wodurch sich wiederum die zwischen der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 27 ausgebildete spanbrechende Nut verlängert. Auf diese Weise kann der Spanbrecher 23 durch die elastische Hin- und Herbewegung, die der Befestigungsmechanismus 30 dem Spanbrecher 23 ermöglicht, nacheinander Metallspäne von sehr unterschiedlichen Dicken brechen, indem eine relativ kürzere Nut vorgesehen wird, die beim Brechen von dünnen Metallspänen 55 wirksam ist, und eine relativ längere Nut, die zum Brechen von dickeren Spänen 56 wirksam ist.
Die Fig. 3, 4A und 4B stellen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugvorrichtung 1 dar. Wie die weiter oben beschriebene Werkzeugvorrichtung umfaßt diese erste Ausführungsform einen Spanbrecher 57, der einen im allgemeinen rechteckigen Körper 58 mit wenigstens einem sich verjüngenden Seitenabschnitt umfaßt, der eine spanbrechende Fläche 59 begrenzt. Durch die Befestigungsvorrichtung 60 dieser speziellen Ausführungsform verlängert sich jedoch die spanbrechende Nut, indem sich der Spanbrecher 57 vertikal anstatt horizontal hin- und herbewegen kann. Zu diesem Zweck umfaßt die Befestigungsvorrichtung 60 der ersten Ausführungsform eine Ausnehmung 62, die auf der Oberseite des distalen Endes 7 des Werkzeughalters 3 quadratisch sein kann, um den Schaft 64 eines Spanbrecherabstützelementes 66 verschieblich aufzunehmen. Das Spanbrecherabstützelement 66 umfaßt eine Abstützplattform 68 zum Abstützen des Spanbrecherkörpers 58. Der Befestigungsmechanismus 60 umfaßt des weiteren eine Befestigungsschraube 70 mit einem mit Gewinde versehenen Ende 72 (weitgehend gestrichelt dargestellt), dessen distales Ende in eine Gewindebohrung 74 eingeschraubt ist, die sich in dem distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 befindet. Eine Feder 75 umschreibt frei den mittigen Abschnitt der Befestigungsschraube 70. Der untere Abschnitt der Feder 75 ist frei in einer Vergrößerung der Gewindebohrung 74 aufgenommen, während das obere Ende der Feder 75 in einer ringförmigen Ausnehmung aufgenommen ist, die in der unteren Wand des Schaftes 64 des Spanbrecherabstützelementes 66 angeordnet ist. Das obere Ende der Schraube 70 umfaßt einen zylindrischen Schaft 76, der sich frei und verschiebbar durch eine Bohrung 78 erstreckt, die im oberen Abschnitt des Spanbrecherabstützelementes 66 vorhanden ist und auch in dem Spanbrecherkörper 58 vorhanden ist. Der Kopf 80 der Befestigungsschraube 70 hält sowohl den Spanbrecherkörper 58 als auch das Spanbrecherabstützelement 66 in dem Werkzeughalter 3 fest und bildet den oberen Anschlag bezüglich der vertikalen Bewegung des Spanbrecherkörpers 58, während die Unterseite der quadratischen Ausnehmung 62 in dem Werkzeughalterkörper 3 den unteren Anschlag für die Bewegung des Spanbrecherkörpers 58 und des Spanbrecherabstützelementes 66 bildet.
Die Funktionsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung 1 wird am besten anhand der Fig. 4A und 4B verständlich. Wenn die von dem Einsatzantrieb 5 ausgeübte Kraft relativ leicht ist, sind die von der Schneidkante 19 des Einsatzes 11 erzeugten Metallspäne 84 relativ dünn. Die Kraft, die diese dünnen Späne 84 gegen die spanbrechende Fläche 59 des Spanbrechers 57 ausüben, reicht nicht aus, um die Vorspannkraft der Feder 75 zu überwinden. Wenn jedoch die von dem Einsatzantrieb 5 ausgeübte Kraft so vergrößert wird, daß die entstehenden Späne 86 dicker sind, üben diese dickeren Späne 86 eine Kraft auf die Spanbrecherfläche 59 aus, die die Vorspannkraft der Feder 75 überwindet und bewirkt, daß sich der Spanbrecherkörper 58 gemäß Fig. 4B nach unten bewegt. Durch die Bewegung nach unten vergrößert sich die Länge der zwischen der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 59 ausgebildeten spanbrechenden Nut, da der Span 86 an einem höheren Abschnitt der Fläche 59 erfaßt wird. Daher ist die erste Ausführungsform der Erfindung 1 in der Lage, mit Erfolg Metallspäne mit einer großen Vielzahl von Dicken zu brechen.
Die Fig. 5, 6A und 6B veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrich tung 1, die ebenfalls einen Spanbrecher 87 mit einem im allgemeinen rechteckigen Körper 88 umfaßt, der von wenigstens einer sich verjüngenden Seite flankiert wird, die eine spanbrechende Fläche 89 bildet. Wie der weiter oben bezüglich der ersten Ausführungsform beschriebene Befestigungsmechanismus 60 ermöglicht es der Befestigungsmechanismus 90 dem Spanbrecherkörper 88, sich entsprechend den von dünneren oder dickeren Metallspäne auf die Spanbrecherfläche 89 ausgeübten Angriffskräften vertikal und elastisch hin- und herzubewegen. Diese mechanische Wirkung wird jedoch mit Hilfe einer im wesentlichen anderen Konstruktion erreicht.
Insbesondere umfaßt der Befestigungsmechanismus 90 ein Abstützelement 92 mit einer Plattform 94, die in der komplementär geformten rechteckigen Ausnehmung 96 vertikal beweglich ist. Der Boden der Plattform 94 umfaßt wenigstens zwei Führungsstifte 98a, b, die verschiebbar in einem Paar vertikal ausgerichteter Bohrungen 100a, b beweglich sind. Sowohl der Spanbrecherkörper 88 als auch das Abstützelement 92 sind mit Hilfe einer Befestigungsschraube 102 beweglich in der rechteckigen Ausnehmung 96 befestigt. Die Schraube 102 umfaßt ein mit Gewinde versehenes Ende 104, das in eine in dem distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 angeordnete Gewindebohrung 106 eingeschraubt ist. Eine Feder 107 umschreibt frei den mittigen Abschnitt der Schraube 102 und ist in einer Vergrößerung der Bohrung 104 untergebracht. Die Feder 107 ist so bemessen, daß sie zusammengedrückt wird, wenn sie in der in Fig. 6A dargestellten Position befestigt ist, und eine nach oben gerichtete Vorspannkraft auf die Unterseite der Plattform 94 des Abstützelementes 92 ausübt. Der obere Abschnitt der Maschinenschraube 102 umfaßt einen zylindrischen Schaft 108, der sich frei und verschieblich durch eine Bohrung 110 sowohl in der Plattform 94 als auch in dem Spanbrecherkörper 88 erstreckt. Der Kopf 112 der Maschinenschaube 102 hält sowohl das Abstützelement 92 als auch den Spanbrecherkörper 88 in der rechteckigen Ausnehmung 96 des Werkzeughalters 3 fest und bildet ferner einen oberen Anschlag für die vertikale Bewegung des Spanbrecherkörpers 88. Die Unterseite der rechteckigen Ausnehmung 96 bildet den unte ren Anschlag für die vertikale Bewegung des Spanbrecherkörpers 88.
Im Betrieb, wenn der Einsatzantrieb 5 eine leichte Kraft auf den Werkzeughalter 3 ausübt, so daß die Schneidkante 19 des Einsatzes 11 nur flache Schnitte in das sich drehende Werkstück 20 einbringt, werden relativ dünne Späne 118 geschaffen. Diese dünnen Späne 118 gleiten über die Führungsfase 21 und werden schließlich an der spanbrechenden Fläche 89 des Spanbrechers 87 erfaßt. Die zwischen der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 89 in der in Fig. 6A dargestellten Position gebildete spanbrechende Nut ist so bemessen, daß sie dünne Späne 118 wirksam kaltverfestigt und abbricht. Wenn jedoch die von dem Einsatzantrieb 5 auf den Werkzeughalter 3 ausgeübte Kraft vergrößert wird, so daß relativ dicke Späne 120, zum Beispiel die in Fig. 6B dargestellten, gebildet werden, bewirkt die nach unten gerichtete Kraft, die diese Späne 120 auf die Oberfläche 89 des Spanbrechers 87 ausüben, daß der Spanbrecher 87 die Vorspannung der Feder 107 überwindet, bis die Unterseite der Plattform 94 mit der Oberseite der rechteckigen Ausnehmung 96 zusammengreift. Durch diese mechanische Wirkung verlängert sich die zwischen der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 89 gebildete spanbrechende Nut, indem bewirkt wird, daß die relativ dickeren Späne 120 an einem höheren Punkt an der Spanbrecherfläche 89 erfaßt werden. Die von diesen Flächen begrenzte relativ längere spanbrechende Nut ist so bemessen, daß sie die relativ dickeren Späne 120 wirksam kaltverfestigt, aufrollt und bricht. Somit ist die zweite Ausführungsform der Erfindung in der Lage, Metallspäne mit stark variierenden Dicken zu brechen.
Die Fig. 7, 8A und 8B veranschaulichen eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung. Diese Ausführungsform umfaßt ebenfalls einen Spanbrecher 122 mit einem im allgemeinen rechteckigen Körper 123, der von wenigstens einem sich verjüngenden Abschnitt flankiert wird, der eine spanbrechende Fläche 124 begrenzt. Der Befestigungsmechanismus 125 dieser Ausführungsform versetzt jedoch den Span brecher 122 in eine Schwenkbewegung und nicht in eine Hin- und Herbewegung.
Der Befestigungsmechanismus 125 ist über der Oberseite 127 einer rechteckigen Ausnehmung 129 angeordnet, die in der dargestellten Weise am distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 angeordnet ist. Der Befestigungsmechanismus 125 umfaßt ein schwenkbewegliches Abstützelement 131 mit einer Abstützplattform 132 zum Abstützen des Spanbrecherkörpers 123. Das hintere Ende der Plattform 132 umfaßt ein Schwenkelement 133, während das vordere Ende der Plattform 132 ein freies Ende ist, das eine Schwenkbewegung ausführen kann. Ein Paar Befestigungsschrauben 136a, b sichert den Spanbrecherkörper 123 an der Plattform 133 des Abstützelementes 131. Der Befestigungsmechanismus 125 umfaßt des weiteren eine weitere relativ längere Befestigungsschraube 137 mit einem mit Gewinde versehenen Ende 139, das in eine in dem Werkzeughalter 3 angeordnete Bohrung 141 eingeschraubt ist. Eine Feder 142 umschreibt den mittigen Abschnitt der Maschinenschraube 137 und ist in einer Vergrößerung der Bohrung 141 untergebracht und frei darin beweglich. Die Feder 142 übt eine nach oben gerichtete Vorspannkraft auf die Unterseite der Plattform 132 des schwenkbeweglichen Abstützelementes 131 aus. Das obere Ende der Schraube 137 umfaßt einen zylindrischen Schaft 143, der sich frei durch eine Bohrung 145 erstreckt, die sich sowohl durch die Plattform 132 als auch durch einen mittigen Abschnitt des Spanbrecherkörpers 123 erstreckt. Der Kopf 147 der Befestigungsschraube 137 hält den Spanbrecherkörper 123 und das schwenkbewegliche Abstützelement 131 in der rechteckigen Ausnehmung 129 fest und fungiert des weiteren als Anschlag, der das Ausmaß der Bewegung des Spanbrecherkörpers 123 bezüglich des Werkzeughalters 3 nach oben begrenzt. Der Abschnitt 149 der Unterseite der rechteckigen Ausnehmung 129 nahe an dem Einsatz 11 fungiert als Anschlag, der die unterste Grenze der Bewegung des freien Endes 135 des schwenkbeweglichen Abstützelementes 131 bildet.
Die Funktionsweise der dritten Ausführungsform der Erfindung wird am besten anhand der Fig. 8A und 8B verständlich. Wenn der Einsatzantrieb 5 eine leichte Kraft auf den Werkzeughalter 3 ausübt, so daß die Schneidkante 19 des Einsatzes 11 nur dünne Späne 151 von dem sich drehenden Werkstück 20 abschneidet, reicht die Kraft, die diese dünnen Späne 151 auf die spanbrechende Fläche 124 ausüben, nicht aus, um die von der Feder 142 auf den Spanbrecherkörper ausgeübte Vorspannkraft zu überwinden. Demgemäß werden die dünnen Späne 151 an einer spanbrechenden Nut erfaßt, die von der Führungsfase 121 des Einsatzes 11 und einem unteren Abschnitt 152 der spanbrechenden Fläche 124 begrenzt wird. Wenn jedoch die von dem Einsatzantrieb 5 ausgeübte Angriffskraft vergrößert wird, so daß die Schneidkante 19 des Einsatzes 11 dickere Späne 153 schafft, wie in Fig. 8B gezeigt, ist die Kraft, die diese Späne 153 auf die spanbrechende Fläche 124 ausüben, groß genug, um die Vorspannkraft der Feder 142 zu überwinden und zu bewirken, daß das freie Ende 135 des schwenkbeweglichen Abstützelementes 131 in die dargestellte Position schwenkt. Durch eine solche Bewegung verlängert sich die zwischen der Führungsfase 121 und der spanbrechenden Fläche 124 begrenzte spanbrechende Nut, indem bewirkt wird, daß die Späne 153 an einem höheren Abschnitt 154 der spanbrechenden Fläche 124 erfaßt werden. Da eine kürzere Nut zum Brechen von dünneren Spänen 151 wirksam ist und eine längere Nut beim Brechen von dickeren Spänen 153 wirksam ist, ist die in den Fig. 7, 8A und 8B dargestellte Ausführungsform der Erfindung in der Lage, Metallspäne mit stark variierenden Dicken zu brechen.
Eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung ist in den Fig. 8, 9A, 9B und 9C veranschaulicht. Diese Ausführungsform der Erfindung umfaßt ebenfalls einen Spanbrecher 156 mit einem im allgemeinen rechteckigen Körper 157, der von wenigstens einem sich verjüngenden Seitenabschnitt flankiert wird, der eine spanbrechende Fläche 158 begrenzt. Wie der weiter oben beschriebene Befestigungsmechanismus 125 der dritten Ausführungsform ermöglicht der Befestigungsmechanismus 160 dieser Ausführungsform eine Schwenkbewegung der spanbrechenden Fläche 158. Jedoch ist die Konstruktion anders, mit der diese Bewegung erreicht wird.
Der Befestigungsmechanismus 160 der vierten Ausführungsform ist über der Oberseite 162 einer rechteckigen Ausnehmung 164 angeordnet, die im distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 angeordnet ist. Der Mechanismus 160 umfaßt ein schwenkbar befestigtes Abstützelement 166 mit einer Abstützplattform 168 zum Abstützen des Spanbrecherkörpers 157. Durch eine Zinkung 170 wird die Abstützplattform 168 schwenkbar an einer Schulter befestigt, die an dem distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 vorgesehen ist. Das gegenüberliegende Ende der Abstützplattform 168 umfaßt ein schwenkbewegliches freies Ende 172. Der Befestigungsmechanismus 160 umfaßt ein Paar Führungsschrauben 174 zur Führung der Bewegung des Spanbrecherkörpers 157 und der Abstützplattform 168 und weiter zum Vorsehen eines Anschlags, der die Bewegung des Spanbrecherkörpers 157 nach oben begrenzt. Jede der Führungsschrauben 174a, b ist am besten in Fig. 9A zu sehen und umfaßt ein mit Gewinde versehenes Ende 176, das in eine sich von der Oberseite 162 der rechteckigen Ausnehmung 164 nach unten erstreckende Bohrung 177 eingeschraubt ist. Das obere Ende jeder Führungsschraube 174a, b umfaßt einen zylindrischen Schaft 178, der frei durch eine Bohrung 179 läuft, die sich sowohl durch die Abstützplattform 168 als auch durch den Spanbrecherkörper 157 erstreckt. Jede der Führungsschrauben 174a, b umfaßt einen Kopf 180, der die obere Grenze der Schwenkbewegung des Spanbrecherkörpers 157 bildet, wie weiter oben angegeben.
In den Fig. 9B und 9C ist der Spanbrecherkörper 157 nun mit Hilfe einer Befestigungsschraube 183 auf der Abstützplattform 168 gesichert. In dem Werkzeughalter 3 ist zwischen den beiden Führungsschrauben 174a, b eine Bohrung 185 zur freien Unterbringung einer Feder 187 vorgesehen. Die Feder 187 ist so bemessen, daß sie konstant eine nach oben gerichtete Vorspannkraft auf die Abstützplattform 168 ausübt.
Die Funktionsweise der vierten Ausführungsform der Werkzeugvorrichtung 1 wird am besten anhand der Fig. 9B und 9C verständlich. Ebenso wie bei der in den Fig. 7, 8A und 8B veranschaulichten dritten Ausführungsform überwinden dünne Späne 188 nicht die von der Feder 187 ausgeübte Vorspannkraft und be rühren dadurch den unteren Abschnitt 189 der spanbrechenden Fläche 158, während relativ dicke Späne 190 diesen überwinden, was wiederum eine Schwenkbewegung des freien Endes 172 der Plattform 168 bewirkt. Da diese Schwenkbewegungen dazu neigen, die von der Führungsfase 21 in der spanbrechenden Fläche 158 gebildete spanbrechende Nut zu verlängern, kann diese Ausführungsform der Erfindung Späne mit stark variierenden Dicken aus den gleichen Gründen, die bezüglich der dritten Ausführungsform der Erfindung genannt wurden, aufrollen, kaltverfestigen und brechen.
Die Fig. 10, 11A und 11B veranschaulichen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls einen Spanbrecher 191 mit einem im allgemeinen rechteckigen Körper 192 umfaßt, der einen sich verjüngenden Seitenabschnitt umfaßt, der eine spanbrechende Fläche 193 bildet. Wie die weiter oben beschriebene dritte und vierte Ausführungsform umfaßt diese Ausführungsform einen Befestigungsmechanismus 195, der es dem Spanbrecherkörper 192 ermöglicht, sich schwenkbar zu bewegen, wenn Späne mit einer ein bestimmtes Maß übersteigenden Dicke an der spanbrechenden Fläche 193 erfaßt werden. Der Befestigungsmechanismus 195 ist über der Oberseite 197 einer rechteckigen Ausnehmung 199 im distalen Ende 7 des Werkzeughalters 3 angeordnet. Der Befestigungsmechanismus 195 umfaßt ein schwenkbar befestigtes Abstützelement 201 mit einer Abstützplattform 203. Die Plattform 203 stützt einen Spanbrecher 191 ab, dessen Körper 192 daran mit Hilfe einer Befestigungsschraube 204 befestigt ist. Das hintere Ende des Abstützelementes 201 ist mit Hilfe einer schwenkbaren Kupplung 206 beweglich auf dem Werkzeughalter 3 befestigt, während die Vorderseite des Abstützelementes 201 ein freies Ende 207 umfaßt, das in der in den Fig. 11A und 11B dargestellten Weise schwenkt.
Die schwenkbare Kupplung 206 umfaßt eine Welle 209, die einstückig am hinteren Ende des Abstützelementes 201 ausgebildet ist. Die Welle 209 kann gleitend in einer in einem oberen Abschnitt des Werkzeughalters 3 ausgebildeten Bohrung 211 aufgenommen werden. Die Bohrung 211 umfaßt einen Schlitz 213, der dargestellt ist. Damit die Welle 209 nicht aus der Bohrung 211 gleitet, sind eine ringförmige Ausnehmung 215 und eine Stellschraube 217 in einem mittigen Abschnitt der Bohrung 211 vorgesehen. Das distale Ende der Stellschraube 217 ist in der dargestellten Weise in der ringförmigen Ausnehmung 215 angeordnet, damit die Welle 209 nicht aus der Bohrung 211 gleitet. Die Oberseite 219 des Schlitzes 213 bildet einen oberen Anschlag, der die Schwenkbewegung des Abstützelementes 201 nach oben begrenzt. Ein Abschnitt 221 der Oberseite 197 der rechteckigen Ausnehmung 199 nahe an dem Einsatz 11 bildet einen unteren Anschlag für das Abstützelement 201. In dem Werkzeughalter 3 ist eine Bohrung 223 zur Unterbringung einer Feder 224 vorgesehen, die kontinuierlich eine nach oben gerichtete Vorspannkraft auf die Abstützplattform 203 ausübt.
Die Funktionsweise der fünften Ausführungsform der Erfindung wird am besten anhand der Fig. 11A und 11B verständlich. Da diese Funktionsweise im wesentlichen identisch mit der Funktionsweise der weiter oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsformen ist, wird keine weitere Behandlung dieser Ausgestaltung der Erfindung für notwendig erachtet.
Die Fig. 12, 13A und 13B veranschaulichen eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallschneidwerkzeugvorrichtung 1. Diese Ausführungsform umfaßt wie alle anderen einen Spanbrecher 231 mit einem Körper 232, der einen sich verjüngenden Seitenabschnitt umfaßt, der eine spanbrechende Fläche 223 bildet. Der Befestigungsmechanismus 235 dieser Ausführungsform unterscheidet sich jedoch wesentlich von weiter oben beschriebenen Befestigungsmechanismen. Der Mechanismus 235 ist, wie zu sehen ist, über der Oberseite 237 einer rechteckigen Ausnehmung 239 befestigt. Der Mechanismus 235 umfaßt des weiteren eine Abstützplattform 241, auf der der Spanbrecherkörper 232 mit Hilfe einer Befestigungsschraube 243 gesichert ist. Anstelle einer schwenkbaren Befestigungsanordnung ist jedoch das hintere Ende der Abstützplattform 241 mit Hilfe einer Blattfeder 245 über der rechteckigen Ausnehmung 239 freitragend angeordnet. Das vordere Ende der Plattform 241 ist frei, wie zu sehen ist. Wie bei der vierten und fünften Ausführungsform wird ein unterer mechanischer Anschlag von einem Abschnitt 249 der Oberseite 237 der rechteckigen Ausnehmung 239 nahe an dem Einsatz 11 gebildet. Bei Bedarf kann ein Stück eines elastomeren Schaumstoffs 251 (gestrichelt dargestellt) oder eines anderen elastischen Materials in dem Raum zwischen der Unterseite der Abstützplattform 241 und der Oberseite 237 der rechteckigen Ausnehmung 239 angeordnet werden, um die Festigkeit der Blattfeder 245 zu verstärken.
Die Funktionsweise der sechsten Ausführungsform der Erfindung ist allgemein in den Fig. 13A und 13B veranschaulicht. Dünne Späne 255A üben eine kleine nach unten gerichtete Kraft auf die spanbrechende Fläche 233 des Spanbrechers 231 aus und bewirken wenig oder keine Biegung in der Blattfeder 245 des Befestigungsmechanismus 235. Relativ dickere Späne 255c üben jedoch stärkere nach unten gerichtete Kräfte auf den Spanbrecher 231 aus, die eine Biegung der Blattfeder 245 bis zu ihrem maximalen Ausmaß bewirken können, wie in Fig. 13B dargestellt ist. Durch eine solche Biegung verlängert sich die von der Kombination der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 233 begrenzte spanbrechende Nut, die natürlich für das Aufrollen, Kaltverfestigen und Brechen der dickeren Späne 255c wirksamer ist.
In den Fig. 14A, 14B und 14C ist näher dargestellt, wie sich die zwischen der Führungsfase 21 und der spanbrechenden Fläche 233 gebildete spanbrechende Nut verlängert, wenn Späne größerer Dicke an der spanbrechenden Fläche 233 erfaßt werden. Wie in Fig. 14A dargestellt ist, übt der relativ dünne Span 255a nicht genug Kraft aus, um eine größere Biegung der Blattfeder 245 zu bewirken. Demgemäß gleiten solche dünnen Späne 255a über die Führungsfase und in einen ersten, unteren Abschnitt 260a der spanbrechenden Fläche 233. Wenn jedoch ein dickerer Span 255b von der Schneidkante 19 des Einsatzes 11 erzeugt wird, wie in Fig. 14B gezeigt, vergrößern sich die nach unten gerichteten Kräfte, die der Span 255b auf den Spanbrecher 231 ausübt, was wiederum einen höheren Biegungsgrad der Blattfeder 245 bewirkt. Folglich werden diese Späne 255b mittlerer Dicke an einem mittigen Abschnitt 260b der spanbrechenden Fläche 233 des Spanbrechers 231 erfaßt. Wenn schließlich relativ dicke Späne 255c von der Schneidkante 19 des Einsatzes 11 erzeugt werden, reichen die auf den Spanbrecher 231 ausgeübten Kräfte aus, um eine maximale Biegung der Blattfeder 245 zu bewirken, wobei das freie Ende 247 der Abstützplattform 241 in Kontakt mit der Fläche 245 kommt. Diese Bewegung bewirkt wiederum, daß der dicke Span 255c über die Führungsfase 221 gleitet und an dem am weitesten entfernten Abschnitt 260c der spanbrechenden Fläche 233 erfaßt wird, was bewirkt, daß sich die zwischen diesen beiden Flächen gebildete spanbrechende Nut bis zum maximalen Ausmaß verlängert.
Die Fähigkeit des Befestigungsmechanismus, seinen Spanbrecher jeweils in eine mittlere Position zu bringen, die sich zum Brechen von Spänen mittlerer Dicke eignet, wurde zwar nur anhand der sechsten Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben, doch sind auch alle anderen Ausführungsformen der Erfindung dazu in der Lage. Verschiedene andere Modifikationen, Änderungen und Variationen der Erfindung werden für den Fachmann offensichtlich. Alle diese Modifikationen, Änderungen und Variationen sollen im Rahmen dieser Erfindung liegen, der nur durch die hier beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Eine verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) mit einem Schneideinsatz (11) zum Schneiden eines sich relativ zu ihm drehenden Werkstücks (20), einem Einsatzantrieb (5) zum Aufbringen einer Schneidkraft zwischen dem Einsatz (11) und dem Werkstück (20) und einem Halter (3) zum Abstützen des Einsatzes (11), wobei der Halter (3) mit dem Einsatzantrieb (5) verbunden ist, wobei während eines Schneidvorgangs Metallspäne (84, 86) in einer gemeinsamen Richtung von dem Einsatz (11) abgleiten, und einer spanbrechenden Einrichtung (57) zum Brechen von während eines Schneidvorgangs entstehenden Metallspänen (84, 86), wobei die spanbrechende Einrichtung (57) eine spanbrechende Fläche (59) zum Brechen von Spänen (84, 86) unterschiedlicher Dicke aufweist, wenn sie in unterschiedlichen Abständen bezüglich der Schneidkante (19) des Einsatzes (11) angeordnet ist, und einer Befestigungseinrichtung (60) zur beweglichen Befestigung der spanbrechenden Einrichtung (57) am Halter (3), die eine elastische Einrichtung (75) zur automatischen Einstellung des Abstands der spanbrechenden Fläche (59) bezüglich der Schneidkante (19) entsprechend der Dicke der vom Einsatz (11) produzierten Späne (84, 86) aufweist, wobei Späne (84, 86) unterschiedlicher Dicke unterschiedliche Kräfte auf die spanbrechende Einrichtung (57) ausüben und sich die elastische Einrichtung (75) proportional zur Höhe der Kraft biegt, um die spanbrechende Fläche (59) für dickere Späne (84) weiter von der Schneidkante (19) weg und für dünnere Späne (86) näher hin zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Einrichtung (75) derart beschaffen ist, daß der Abstand der spanbrechenden Fläche (59) bezüglich der Schneidkante (19) in vertikaler Richtung einstellbar ist.

2. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Befestigungseinrichtung (60) eine Einrichtung zur verschiebbaren Befestigung der spanbrechenden Einrichtung (57) auf dem Halter (3) aufweist, so daß die spanbrechende Fläche (59) bezüglich der Schneidkante (19) des Einsatzes (11) in einer vertikalen Richtung hin- und herbewegbar ist, und bei welcher die elastische Einrichtung (75) eine Schraubenfeder (75) mit im wesentlichen linearen Druckcharakteristiken ist, die zwischen dem Halter (3) und einem Ende der spanbrechenden Einrichtung (57) so angeordnet ist, daß dickere Späne (86) die Schraubenfeder (75) in einem größeren Ausmaß zusammendrücken.

3. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Befestigungseinrichtung (60) eine Einrichtung (131) zur elastischen Bewegung des Spanbrechers in einer kombinierten vertikalen und horizontalen Richtung bezüglich der Schneidkante (19) des Einsatzes (11) aufweist.

4. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei welcher die spanbrechende Einrichtung (57) unterschiedliche Flächenabschnitte zum Brechen von Spänen (84, 86) unterschiedlicher Dicke aufweist und wobei die elastische Einrichtung (245) eine die spanbrechende Einrichtung (57) mit dem Halter (3) verbindende Blattfeder (245) aufweist, wobei das Ausmaß der Biegung des elastischen Teils (245) von der Dicke der Späne (84, 86) so abhängt, daß Späne einer bestimmten Dicke an einem dieser Dicke zugeordneten Abschnitt der spanbrechenden Fläche angreifen.

5. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 4, bei welcher das elastische Teil (245) ferner ein Stück elastisches Material (251) aufweist, das zwischen der Blattfeder (245) und dem Halter (3) angeordnet ist.

6. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 4, bei welcher die Fläche der spanbrechenden Einrichtung (57) einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt zum Erfassen und Brechen von Spänen mit geringer, mittlerer bzw. großer Dicke aufweist und bei welcher die von den Spänen geringer, mittlerer und großer Dicke auf die Fläche der spanbrechenden Einrichtung aufgebrachten Angriffskräfte die Blattfeder so schräg biegen, daß der erste, zweite bzw. dritte Abschnitt die Späne erfaßt.

7. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 4, bei welcher die Blattfeder (245) an einem Ende einstückig mit dem Halter (3) verbunden ist.

8. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die Fläche der spanbrechenden Einrichtung (57) unterschiedliche Flächenabschnitte zum Brechen unterschiedlich dicker Späne aufweist und die spanbrechende Einrichtung (122) ein erstes Ende (133), das bezüglich des Halters (3) schwenkbeweglich ist, und ein zweites Ende (135) hat, das die spanbrechende Fläche (124) aufweist, und wobei das elastische Teil (142) zwischen einer Unterseite der spanbrechenden Einrichtung (131) und einer entgegengesetzten Fläche des Halters (3) angeordnet ist, und bei welcher das Ausmaß der Biegung des elastischen Teils (245) von der Dicke der Späne so abhängig ist, daß Späne einer bestimmten Dicke an einem dieser Dicke zugeordneten Abschnitt der spanbrechenden Fläche angreifen.

9. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 8, die ferner eine Einrichtung (149) zum Begrenzen der Schwenkbewegung der spanbrechenden Fläche (124) bezüglich der Schneidkante (19) des Einsatzes (11) aufweist, mit einer Anschlageinrichtung (149) zum Begrenzen des maximalen Abstands zwischen einer Unterseite des zweiten Endes (135) der spanbrechenden Einrichtung (131) und einer entgegengesetzten Fläche (127) des Halters (3).

10. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 9, bei welcher die Anschlageinrichtung (149) wenigstens eine Schraubeneinrichtung (142) aufweist, die ein Ende (139), das im Halter (3) befestigt ist, einen Schaft (143), der sich frei durch eine Bohrung (141) in der spanbrechenden Einrichtung (122) erstreckt, und einen Kopf (147) hat, der gefangen auf einer Oberseite der spanbrechenden Einrichtung (122) anliegt, wobei die Bewegung des zweiten Endes der spanbrechenden Einrichtung (122) zwischen der Oberseite (127) des Halters (3) und dem Schraubenkopf (147) begrenzt ist.

11. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 10, bei welcher der Halter (3) eine Bohrung (141) aufweist, die den Schaft (143) der Schraube (142) umschreibt, und wobei das elastische Teil (142) eine in der Bohrung (141) um den Schaft (143) angeordnete Schraubenfeder (142) ist.

12. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 8, bei welcher die Befestigungseinrichtung (125) eine Einrichtung (131) zum schwenkbaren Befestigen des ersten Endes der spanbrechenden Einrichtung (122) am Halter (3) ist.

13. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 12, bei welcher die Befestigungseinrichtung (160) eine Zinkung (170) zwischen der spanbrechenden Einrichtung (122) und dem Halter (3) aufweist.

14. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 13, bei welcher die Befestigungseinrichtung eine Achse (209) am ersten Ende der spanbrechenden Einrichtung (191) und eine Bohrung (211) in dem Halter (3) aufweist, die einen zu seiner Drehachse parallelen Schlitz (213) aufweist, der die Achse (209) gleitend aufnimmt.

15. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 14, die ferner eine Einrichtung (219, 221) zum Begrenzen der Schwenkbewegung der spanbrechenden Fläche (193) bezüglich der Schneidkante (19) des Einsatzes (11) aufweist, mit einer Anschlageinrichtung (219, 221) zum Begrenzen des maximalen Abstands zwischen einer Unterseite des zweiten Endes (207) der spanbrechenden Einrichtung (191) und einer entgegengesetzten Fläche des Halters (3).

16. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 15, bei welcher die Anschlageinrichtung (219) einen Rand des Schlitzes der. Bohrung aufweist.

17. Verbesserte Metallschneidwerkzeugvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die elastische Einrichtung (75) eine Schraubenfeder (75) mit im wesentlichen linearen Druckcharakteristiken ist und bei welcher die Feder (75) zwischen dem Halter (3) und der spanbrechenden Einrichtung (70) so angeordnet ist, daß Späne (84, 86) unterschiedlicher Dicke die Feder (75) in unterschiedlichem Ausmaß zusammendrücken.