WO2008138326A1 - Schneidwerkzeug mit einem tragkörper - Google Patents

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WO2008138326A1
WO2008138326A1 PCT/DE2008/000811 DE2008000811W WO2008138326A1 WO 2008138326 A1 WO2008138326 A1 WO 2008138326A1 DE 2008000811 W DE2008000811 W DE 2008000811W WO 2008138326 A1 WO2008138326 A1 WO 2008138326A1
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WO
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cutting
cutting element
cutting tool
tool according
clamping jaw
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/000811
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English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Patsch
Zeliko Pekec
Franz Standler
Original Assignee
Leitz Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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Priority to DK08758066.8T priority patent/DK2148768T3/da
Priority to ES08758066T priority patent/ES2389577T3/es
Priority to SI200830721T priority patent/SI2148768T1/sl
Priority to US12/599,364 priority patent/US8739844B2/en
Priority to PL08758066T priority patent/PL2148768T3/pl
Priority to EP08758066A priority patent/EP2148768B1/de
Priority to JP2010506801A priority patent/JP5384475B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27G—ACCESSORY MACHINES OR APPARATUS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; TOOLS FOR WORKING WOOD OR SIMILAR MATERIALS; SAFETY DEVICES FOR WOOD WORKING MACHINES OR TOOLS
    • B27G13/00—Cutter blocks; Other rotary cutting tools
    • B27G13/08—Cutter blocks; Other rotary cutting tools in the shape of disc-like members; Wood-milling cutters
    • B27G13/10—Securing the cutters, e.g. by clamping collars
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/19—Rotary cutting tool
    • Y10T407/1906—Rotary cutting tool including holder [i.e., head] having seat for inserted tool
    • Y10T407/1932—Rotary cutting tool including holder [i.e., head] having seat for inserted tool with means to fasten tool seat to holder
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/19—Rotary cutting tool
    • Y10T407/1906—Rotary cutting tool including holder [i.e., head] having seat for inserted tool
    • Y10T407/1934—Rotary cutting tool including holder [i.e., head] having seat for inserted tool with separate means to fasten tool to holder

Definitions

  • the invention relates to a cutting tool with a support body according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a cutting element for a cutting tool as such.
  • cutting tools are known in which by means of screwing a cutting element is mounted in a receptacle of a supporting body. It is important that the contact surfaces of the clamping jaws, cutting elements and the seat of the cutting elements are flat to ensure a uniform contact pressure. In such a cutting tool problems occur during regrinding, since reground cutting elements are inclined with respect to the seat, so that the contact pressure is reduced, especially in the region of the cutting edge of the cutting element.
  • the cutting edge then vibrates during the machining process, resulting in an unclean cut; In extreme cases, chips can penetrate between the seat and the cutting element. The same problem occurs when due to manufacturing tolerances no flat contact surfaces can be provided.
  • the object of the invention consists in an improvement of the cutting tool with respect to the cutting behavior and the economy.
  • the cutting element in the region of the cutting edge is also firmly clamped in his seat when it comes to a deviation in the flatness of the contact surfaces of the cutting element due to a post-processing of the cutting element or due to manufacturing tolerances. Also, this compensates for inaccuracies that can occur when the cutting element is inserted obliquely or the support body already has deformations as a result of prolonged use.
  • the vibration behavior of the cutting element is positively influenced, so that a clean cut is made possible. Due to the possibility of re-sharpening of the cutting element, the tool costs are reduced, so that overall the efficiency of the cutting tool is increased.
  • An embodiment of the invention provides that the resilient configuration of the clamping jaw is achieved by a weakening of the clamping jaw on the side facing away from the cutting element.
  • the resilient design can also be adjusted by a suitable choice of material or suitable component dimensioning.
  • a recess may be formed on the side facing away from the cutting element in the clamping jaw, introduced for example by a separation method or by a appropriate design during the original molding process.
  • multiple weakenings or recesses may be provided in the jaw.
  • the weakenings or recesses extend over the entire axial width of the clamping jaw (s) to increase the spring effect
  • the recesses or weakenings may also be arranged adapted deviating from a parallel orientation the cutting element are exposed to different loads are reacted to the different loads with a corresponding arrangement and orientation of the recesses or weakening in the jaws to achieve an adjustment of the contact force in dependence on the respective load.
  • a spring element is arranged in the weakening or recess, which loads the clamping jaws so that a bias of the clamping jaw takes place in the direction of the cutting edge of the cutting element.
  • the spring element is preferably made of an elastic material or a compression spring and causes an expansion of the weakening or the recess, so that an increase in the spring force in the upper and lower end region of the clamping jaw occurs.
  • An inexpensive and effective embodiment of the recess or the weakening is a groove or a plurality of grooves which are incorporated in the clamping jaws. This groove can be adapted in shape and size to the particular application and easily incorporated by grinding or milling in the jaws. A corresponding configuration of the groove facilitates the arrangement of the spring element in the form of an elastic plastic or a compression spring, as is ensured by a corresponding cross-sectional design a secure attachment of the spring element to the clamping jaws in the groove.
  • a further embodiment provides that the clamping jaws is designed bent in the direction of the cutting element and consists of a metal or plastic piece. This bending acts as a kind of bias and supports the resilient effect on the cutting element, whereby an increase in the contact pressure is effected in particular in the region of the cutting edge of the cutting element.
  • a screw connection of the clamping jaw is provided with the support body.
  • adjustability of the contact pressure is made possible in which the tightening torque of the screw can be varied and adjusted.
  • different jaws can be used depending on the purpose, which is easy to implement by a detachable connection by means of screwing.
  • a development provides that on the clamping jaw in the direction of the cutting element, a projection is arranged, which engages in a corresponding recess of the cutting element.
  • the projection may also be arranged on the cutting element and engage in a recess of the clamping jaw.
  • the projection and the recess are for axial and radial securing of the cutting element trained and support the definition of the cutting element in the seat of the support body.
  • an axial securing element for the cutting element is provided on the supporting body in order to prevent a lateral displacement of the cutting element.
  • the cutting element is interchangeably fixed to the support body, which is facilitated in particular by a screw connection of the clamping jaw.
  • a resilient design of the clamping jaw in the direction of the cutting element is provided that a resilient formation of the clamping jaw takes place in the direction of the cutting edge in order to obtain an optimal clamping of the cutting element and a precise guidance of the cutting edge.
  • a development of the invention provides that in the cutting element an indicator recess, in particular an indicator groove is ground, which indicates the end of a NachMrfzo ⁇ e.
  • This makes it possible to equip the cutting tool with a resharpenable cutting element.
  • the goal is to be able to transfer a high clamping force to the cutting element despite decreasing material thickness with repeated resharpening.
  • an elastic clamping jaw only a well-defined variation of the material thickness of the cutting element is permitted because a sufficiently secure clamping of the cutting element and a sufficient precision in the adjustment of the cutting tool must be ensured.
  • the permissible tolerances for the material thickness of the cutting element and thus for the depth of the Indikatorausappelung are extremely low, so that due to the low tolerances Grinding a grinding in a Indikatorausappelung, in particular an indicator groove, is an advantage.
  • the cutting tool is designed as a knife shaft or a knife head of a woodworking machine, however, it is possible to use this cutting tool for metal, plastic or stone processing.
  • Figure 1 an oblique top view of a cutting tool in an exploded view
  • Figure 2 - a detail view of Figure 1 from another angle
  • Figure 3 is a sectional view of the cutting tool prior to assembly
  • FIG. 4 is a sectional view of the assembled cutting tool
  • FIGS. 5A to 10B show various embodiments of clamping jaws in a sectional view and a sloping plan view
  • Figure 11 - a cutting element in plan view
  • Figures 12A to 15B different versions of jaws in a sectional view and oblique top view.
  • FIG. 1 shows a cutting tool with a support body 1 and a receptacle 2 incorporated therein.
  • the receptacle 2 can either have been worked into the mold during the forming process of the support body 1 or subsequently by milling, grinding or another Machining methods are incorporated.
  • the receptacle 2 serves as a seat for a cutting element 4, the cutting edge 3 extends radially outwardly from the support body 1 in the illustrated embodiment.
  • the cutting edge 3, z. B. at a vortex tool extend radially inwards.
  • the cutting element 4 is inserted into its seat in the receptacle 2, wherein with respect to the seat, a clamping jaws 5 is arranged, which clamps the cutting element 4.
  • the clamping takes place by means of a screw 9 which engages through a through hole in the support body 1 in an incorporated into the clamping jaws 5 thread and clamps the cutting element 4 after application of a specified torque.
  • a groove 6 is incorporated through which a weakening occurs due to the missing material, resulting in a joint effect in the region of the groove 6.
  • a compression spring 8 is inserted, which presses apart the parts of the clamping jaw 5 on both sides of the groove 6 and so causes a resilient contact of the clamping jaw 5 on the cutting element 4, in particular in the region of the cutting edge 3.
  • the compression spring 8 is shown schematically in the embodiment and stands for all compression spring elements that can widen the groove 6.
  • the clamping jaw 5 is biased and curved so that the radially outwardly or inwardly facing ends of the clamping jaw 5 are resiliently biased.
  • a projection 10 is formed, which engages in a corresponding groove 11 in the cutting element 4 and in addition to the force applied by the screw 9 clamping force a form-fitting
  • FIG. 2 can be seen in an enlarged detail that the formed as a bolt axial securing element 12 is passed through a bore into the seat of the cutting element 4 in the receptacle 2.
  • the clamping jaws 5 forms the other contact surface for the axial securing element 12, so that this is fixed in the assembled state.
  • a recess 16 is incorporated, which is formed corresponding to the axial securing element 12 and in the assembled state, the axial securing element 12 comprises. In this way, a displacement of the cutting element 4 in the axial direction is prevented.
  • the formation of the groove 6 in the clamping jaws 5 and arranged within the groove 6 compression spring 8 is clear.
  • the groove 6 extends over the entire axial width of the clamping jaw 5, so that over the entire width of the clamping jaw 5, a spring action in the direction of the cutting edge 3 of the cutting element 4 can be effected.
  • the recess 11 within the cutting element 4 engages in the mounted state in the projection 10 of the clamping jaw 5 and prevents radial displacement of the cutting element 4 during operation of the cutting tool.
  • the receptacle 2 is formed at the radially inner end in such a way that a correspondingly shaped end of the clamping jaw 5 is easily pivoted, so that a rotation about this inner point is effected by the radially further outwardly disposed screw 9 and by means of the screw 9 applied tensile force , This way is a safe Clamping of the cutting element 4 ensured by the clamping jaws 5.
  • the compression spring 8 presses the outer end of the clamping jaw 5 upwards and causes a rotation or bending of the upper portion of the clamping jaw 5 to the region of material weakening through the groove. 6
  • FIG. 5 shows a chamfer 15 of the clamping jaw 5 which is enlarged radially outwards and with which a corresponding pressing force is exerted on the cutting element 4 in the region of the cutting edge 3 after the clamping jaw 5 has been installed in the cutting tool.
  • the spring action of the clamping jaw 5 is effected by the reduction of the material in the radially outer end of the clamping jaw 5, so that a whip or leaf spring effect arises, through which an increase in the contact pressure force is achieved.
  • the clamping jaw 5 can also be curved, in order in particular to increase the contact pressure on the inner and outer regions of the cutting element 4.
  • grooves 6 or a groove 6 are milled into the clamping jaw 5 over the entire axial width thereof, into which an elastic spring element, for example an elastic plastic 7, is incorporated in order to achieve a corresponding spring action.
  • an elastic spring element for example an elastic plastic 7
  • FIGS. 6 and 7 grooves 6 or a groove 6 are milled into the clamping jaw 5 over the entire axial width thereof, into which an elastic spring element, for example an elastic plastic 7, is incorporated in order to achieve a corresponding spring action.
  • an elastic spring element for example an elastic plastic 7
  • Figures 8 and 9 show a clamping jaws 5 with grooves 6 and a groove 6, wherein in the groove 6 in the grooves 6 no spring element is inserted.
  • Joint action or the spring action and a corresponding bias of the clamping jaw 5 can be reinforced, for example, via a corresponding surface treatment and voltage conditions generated thereby within the clamping jaw 5.
  • FIG. 10 shows an individual view of a clamping jaw 5 according to FIGS. 1 to 4, with a compression spring 8, shown schematically inside the groove 6, the function of which is explained in FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 11 shows a top view of a foot part of a cutting element 4 with a recess 16 for receiving the axial securing element 12 without the cutting edge 3.
  • a Indikatorausnaturalung 13 is ground in the form of a groove over the entire width of the cutting element 4 to indicate how far the cutting element 4 can be reground before the minimum material thickness is reached. Reprecipitation too often reduces the material thickness of the cutting element 4, which leads to a diminishing strength and problems with an exact and firm clamping in the cutting tool or support body 1 and impairs secure clamping by the clamping jaw 5.
  • the cutting element 4 is shown with its original material thickness, in the figure 11 b in an already maximum reground state, which can be seen also at the different depth of the recess 11.
  • the depth of the indicator groove 13 is the measure for the regrinding zone 14, within which regrinding can be carried out without danger.
  • the end of the regrinding zone is reached.
  • the safe use of the knives is guaranteed as long as a difference in thickness of the knives in the area of the clamping surface and the indicator groove 13 can be seen.
  • the maximum NachMrfzone is no longer detectable.
  • the grinding in of the indicator groove 13 has the great advantage that an extraordinarily precise introduction of the recess or the groove 13 can take place.
  • the recess may also have a different shape. If similarly precise methods can be provided, the indicator groove 13 can also be introduced into the cutting element 4 in a different manner.
  • FIG. 12 shows a clamping jaw 5 with a groove 6 extending over the entire width of the clamping jaw 5, wherein the clamping jaw 5 simultaneously has a chamfer 15, which leads to increased elasticity and spring action.
  • the groove 6 is formed with a rounded cross section, which opens in the direction of the clamping jaw surface and thus has a parabolic shape.
  • FIG. 13 shows a similar construction of the clamping jaw 5 as FIG. 12, but with a different contour of the groove 6, which is formed as a pitch circle, with a circumference of more than 180 °. As a result, an undercut is formed within the groove 6.
  • FIG. 14 shows a variant of FIG. 9 in which the radially outward region of the clamping jaw 5 is provided with a weakening by removing part of the material of the clamping jaw 5.
  • the contour of the recess or groove 6 differs from that of FIG. 9.
  • the groove shape 6 corresponds to the groove shape of FIG. 12.
  • FIG. 10 The recess 6 is not rounded, but executed at an angle. Instead of a rounded or formed by two bevels groove 6, this may also be polygonal. All jaws 5 point a threaded bore for receiving the bolt or the screw 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit einem Tragkörper und zumindest einer in dem Tragkörper (1) angeordneten Aufnahme (2), die zum Durchlaß einer Schneidkante (3) eines Schneidelementes (4) offen ausgebildet ist und in der über zumindest einen Spannbacken (5) das Schneidelement (4) in seinem Sitz eingespannt ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verbesserung des Schneidwerkzeuges bezüglich des Schnittverhaltens und der Wirtschaftlichkeit. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Spannbacken (5) federnd in Richtung auf das Schneidelement (4) ausgebildet ist.

Description

Schneidwerkzeug mit einem Tragkörper
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit einem Tragkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Schneidelement für ein Schneidwerkzeug als solches.
Es sind gattungsgemäße Schneidelemente bekannt, bei denen in einem Tragkörper in einer ausgebildeten Aufnahme ein Schneidelement und ein beweglicher Spannbacken angeordnet ist, wobei der Spannbacken über Fliehkräfte das Schneidelement in seinem Sitz einspannt. Bei einem solchen Schneidwerkzeug ist die Montage und korrekte Ausrichtung des Schneidelementes sowie die Demontage relativ aufwendig und es besteht die Gefahr, dass das Schneidelement bei stehendem Werkzeug verrutscht.
Weiterhin sind Schneidwerkzeuge bekannt, bei denen mittels Verschrauben ein Schneidelement in einer Aufnahme eines Tragkörpers befestigt wird. Dabei ist es wichtig, dass die Anlageflächen der Spannbacken, Schneidelemente und des Sitzes der Schneidelemente plan ausgebildet sind, um eine gleichmäßige Anpresskraft zu gewährleisten. Bei einem solchen Schneidwerkzeug treten Probleme beim Nachschleifen auf, da nachgeschliffene Schneidelemente in Bezug auf den Sitz geneigt stehen, so dass sich die Anpresskraft vor allem im Bereich der Schneidkante des Schneidelementes reduziert.
Die Schneide schwingt dann während des Bearbeitungsvorganges, was zu einem unsauberen Schnitt führt; im Extremfall können Späne zwischen dem Sitz und dem Schneidelement eindringen. Das gleiche Problem tritt auf, wenn aufgrund von Fertigungstoleranzen keine ebenen Anlageflächen bereitgestellt werden können. Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer Verbesserung des Schneidwerkzeuges bezüglich des Schnittverhaltens und der Wirtschaftlichkeit.
Diese Aufgabe wird mit einem Schneidwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die federnde Ausbildung der Spannbacken in Richtung auf das Schneidelement wird das Schneidelement im Bereich der Schneidkante auch dann fest in seinem Sitz eingespannt, wenn es aufgrund einer Nachbearbeitung des Schneidelementes oder aufgrund von Fertigungstoleranzen zu Abweichungen bezüglich der Planheit der Anlageflächen des Schneidelementes kommt. Ebenfalls werden dadurch Ungenauigkeiten kompensiert, die auftreten können, wenn das Schneidelement schräg eingesetzt ist oder der Tragkörper bereits Verformungen in Folge längeren Gebrauches aufweist. Durch die sichere Anlage des Schneidelementes im Bereich der Schneidkante an dem Sitz in der Aufnahme des Tragkörpers wird das Schwingverhaltens des Schneidelementes positiv beeinflusst, so dass ein sauberer Schnitt ermöglicht wird. Aufgrund der Möglichkeit des Nachschleifens des Schneidelementes reduzieren sich die Werkzeugkosten, so dass insgesamt die Wirtschaftlichkeit des Schneidwerkzeuges erhöht wird.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die federnde Ausgestaltung des Spannbackens durch eine Schwächung des Spannbackens auf der dem Schneidelement abgewandten Seite erzielt wird. Ebenso kann die federnde Ausgestaltung auch durcheine geeignete Materialauswahl oder geeignete Bauteildimensionierung eingestellt werden.
Alternativ zu einer Schwächung kann eine Ausnehmung auf der dem Schneidelement abgewandten Seite in dem Spannbacken ausgebildet sein, eingebracht beispielsweise durch ein Trennverfahren oder durch eine entsprechende Gestaltung während des Urformverfahrens. Selbstverständlich können mehrere Schwächungen oder Ausnehmungen in dem Spannbacken vorgesehen sein. Durch die Schwächung des Spannbackens auf der dem Schneidelement abgewandten Seite wird ein „elastisches Gelenk" geschaffen, wodurch der Spannbacken federnd an dem Schneidelement anliegt und dieses in seinen Sitz in der Aufnahme des Tragkörpers drückt. Je nach Gestaltung bzw. Anforderungsprofil des bzw. der Spannbacken ist es vorgesehen, dass eine oder mehrere Schwächungen vorgesehen sind, wobei zur Erhöhung des Federeffektes sich die Schwächungen bzw. Ausnehmungen über die gesamte axiale Breite des oder der Spannbacken erstrecken. Sofern mehrere Schwächungen oder Ausnehmungen vorgesehen sind, sind diese vorteilhafterweise im wesentlichen parallel zueinander angeordnet, jedoch können zur Anpassung an bestimmte Schneidengeometrien oder Einsatzzwecke, die ein bestimmtes Verschleißverhalten hervorrufen, die Ausnehmungen oder Schwächungen auch angepasst abweichend von einer parallelen Ausrichtung angeordnet sein. So können z. B. bei einem Profilfräswerkzeug, bei dem Bereiche des Schneidelementes unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt sind, auf die unterschiedlichen Belastungen mit einer entsprechenden Anordnung und Ausrichtung der Ausnehmungen bzw. Schwächungen in dem Spannbacken reagiert werden, um eine Anpassung der Anpresskraft in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung zu erreichen.
Um die Federwirkung zu verstärken bzw. um eine gezielte Einstellung der Federwirkung zu erreichen, ist in der Schwächung oder Ausnehmung ein Federelement angeordnet, das den Spannbacken derart belastet, dass eine Vorspannung des Spannbackens in Richtung auf die Schneidkante des Schneidelementes erfolgt. Das Federelement besteht vorzugsweise aus einem elastischen Material oder einer Druckfeder und bewirkt eine Aufdehnung der Schwächung bzw. der Ausnehmung, so dass eine Erhöhung der Federkraft im oberen und unteren Endbereich des Spannbackens auftritt. Eine preiswerte und effektive Ausgestaltung der Ausnehmung bzw. der Schwächung ist eine Nut bzw. sind mehrere Nuten, die in dem Spannbacken eingearbeitet sind. Diese Nut kann in Form und Abmessung an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst und einfach durch Schleifen oder Fräsen in den Spannbacken eingearbeitet werden. Eine entsprechende Ausgestaltung der Nut erleichtert die Anordnung des Federelementes in Gestalt eines elastischen Kunststoffes oder einer Druckfeder, da durch eine entsprechende Querschnittsgestaltung eine sichere Befestigung des Federelementes an dem Spannbacken in der Nut gewährleistet ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Spannbacken in Richtung auf das Schneidelement gebogen ausgeführt ist und aus einem Metall- oder Kunststoffstück besteht. Diese Biegung wirkt als eine Art Vorspannung und unterstützt den federnden Effekt auf das Schneidelement, wodurch eine Erhöhung der Anpresskraft insbesondere im Bereich der Schneidkante des Schneidelementes bewirkt wird.
Um das Schneidelement sicher in seinem Sitz einspannen und festlegen zu können, ist eine Verschraubung des Spannbackens mit dem Tragkörper vorgesehen. Über die Verschraubung wird zudem eine Einstellbarkeit des Anpressdruckes ermöglicht, in dem das Anzugsmoment der Schraube variiert und eingestellt werden kann. Weiterhin können je nach Einsatzzweck unterschiedliche Spannbacken eingesetzt werden, was durch eine lösbare Verbindung mittels Verschraubung einfach zu verwirklichen ist.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass an dem Spannbacken in Richtung auf das Schneidelement ein Vorsprung angeordnet ist, der in eine korrespondierende Ausnehmung des Schneidelementes eingreift. Alternativ dazu kann der Vorsprung auch an dem Schneidelement angeordnet sein und in eine Ausnehmung des Spannbackens eingreifen. Der Vorsprung und die Ausnehmung sind zur axialen bzw. radialen Sicherung des Schneidelements ausgebildet und unterstützen die Festlegung des Schneidelementes in dem Sitz des Tragkörpers. Zusätzlich oder alternativ zu dem Vorsprung bzw. der Ausnehmung ist an dem Tragkörper ein Axialsicherungselement für das Schneidelement vorgesehen, um ein seitliches Verschieben des Schneidelementes zu verhindern.
Vorteilhafterweise ist es zu Zwecken der Wartung und der Anpassung an den Werkstoff oder an das zu fertigende Werkstück das Schneidelement auswechselbar an dem Tragkörper befestigt, was insbesondere durch eine Verschraubung des Spannbackens erleichtert wird.
Neben einer federnden Ausbildung des Spannbackens in Richtung auf das Schneidelement ist vorgesehen, dass eine federnde Ausbildung des Spannbackens in Richtung auf die Schneidkante erfolgt, um eine optimale Verspannung des Schneidelementes und eine präzise Führung der Schneidkante zu erhalten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Schneidelement eine Indikatorausnehmung, insbesondere eine Indikatornut eingeschliffen ist, die das Ende einer Nachschärfzoπe anzeigt. Dadurch ist es möglich, das Schneidwerkzeug mit einem nachschärfbaren Schneidelement auszustatten. Das Ziel dabei ist es, trotz abnehmender Materialstärke bei einem wiederholten Nachschärfen eine hohe Spannkraft auf das Schneidelement übertragen zu können. Bei der Verwendung eines elastischen Spannbackens ist nur eine genau definierte Variation der Material stärke des Schneidelementes zulässig, da eine ausreichend sichere Einspannung des Schneidelementes und eine hinreichende Präzision bei der Einstellung des Schneidwerkzeuges gewährleistet sein müssen. Die zulässigen Toleranzen für die Materialstärke des Schneidelementes und damit für die Tiefe der Indikatorausnehmung sind außerordentlich gering, so dass aufgrund der geringen Toleranzen beim Schleifen ein Einschleifen einer Indikatorausnehmung, insbesondere einer Indikatornut, von Vorteil ist.
Mit Vorteil ist das Schneidwerkzeug als eine Messerwelle oder ein Messerkopf einer Holzbearbeitungsmaschine ausgebildet, jedoch ist es möglich, dieses Schneidwerkzeug auch für Metall-, Kunststoff- bzw. Steinbearbeitung einzusetzen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bauelemente. Es zeigen:
Figur 1 - eine Schrägdraufsicht auf ein Schneidwerkzeug in Explosionsdarstellung;
Figur 2 - eine Detailansicht der Figur 1 aus einem anderen Winkel;
Figur 3 - eine Schnittdarstellung des Schneidwerkzeuges vor dem Zusammenbau;
Figur 4 - eine Schnittdarstellung des montierten Schneidwerkzeuges,
Figuren 5A bis 10B verschiedene Ausführungen von Spannbacken in Schnittdarstellung und Schrägdraufsicht;
Figur 11 - ein Schneidelement in Draufsicht;
Figuren 11a bis 11c ein Schneidelement gemäß Figur 11 in Seitenansicht; sowie
Figuren 12A bis 15B - verschiedene Ausführungen von Spannbacken in Schnittdarstellung und Schrägdraufsicht.
Die Figur 1 zeigt ein Schneidwerkzeug mit einem Tragkörper 1 und einer darin eingearbeiteten Aufnahme 2. Die Aufnahme 2 kann entweder während des Urformverfahrens des Tragkörpers 1 in die Form eingearbeitet worden sein oder aber nachträglich durch Fräsen, Schleifen oder ein anderes Bearbeitungsverfahren eingearbeitet werden. Die Aufnahme 2 dient als Sitz für ein Schneidelement 4, dessen Schneidkante 3 im dargestellten Ausführungsbeispiel sich radial nach außen aus dem Tragkörper 1 erstreckt. Neben einer radial nach außen gerichteten Schneidkante 3 kann sich die Schneidkante 3, z. B. bei einem Wirbelwerkzeug, radial nach innen erstrecken.
Das Schneidelement 4 wird in seinen Sitz in die Aufnahme 2 eingelegt, wobei gegenüber dem Sitz ein Spannbacken 5 angeordnet ist, der das Schneidelement 4 einspannt.
Die Einspannung erfolgt mittels einer Schraube 9, die durch eine Durchgangsbohrung in dem Tragkörper 1 in ein in den Spannbacken 5 eingearbeitetes Gewinde eingreift und nach Aufbringen eines festgelegten Drehmomentes das Schneidelement 4 einklemmt.
Auf der dem Schneidelement 4 abgewandten Seite des Spannbackens 5 ist eine Nut 6 eingearbeitet, durch die aufgrund des fehlenden Materials eine Schwächung auftritt, was zu einer Gelenkwirkung in dem Bereich der Nut 6 führt. In diese Nut 6 ist eine Druckfeder 8 eingelegt, die die Teile des Spannbackens 5 beiderseits der Nut 6 auseinanderdrückt und so eine federnde Anlage des Spannbackens 5 an dem Schneidelement 4, insbesondere im Bereich der Schneidkante 3, bewirkt. Die Druckfeder 8 ist in dem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt und steht für alle Druckfederelemente, die die Nut 6 aufweiten können. Der Spannbacken 5 wird quasi vorgespannt und gekrümmt, so dass die radial nach außen bzw. innen zeigenden Enden des Spannbackens 5 federnd vorbelastet sind.
Ebenfalls an dem Spannbacken 5 ist ein Vorsprung 10 ausgebildet, der in eine korrespondierende Nut 11 in dem Schneidelement 4 eingreift und zusätzlich zu der durch die Schraube 9 aufgebrachten Klemmkraft eine formschlüssige
Sicherung gegen eine radiale Verlagerung des Schneidelementes 4 aufgrund auftretender Fliehkräfte bildet. Die Anordnung und Funktionsweise einer Axialsicherung 12 wird anhand nachfolgender Figuren erläutert.
In der Figur 2 ist in einer vergrößerten Detaildarstellung zu erkennen, dass das als Bolzen ausgebildete axiale Sicherungselement 12 durch eine Bohrung bis in den Sitz des Schneidelements 4 in der Aufnahme 2 hindurchgeführt wird. Weiter radial innen befindet sich die Durchgangsbohrung für die Schraube 9, die in ein Gewinde des Spannbackens 5 eingreift und deren Kopf nach der Verschraubung eine Sicherung für das Axialsicherungselement 12 bildet. Der Spannbacken 5 bildet die andere Anlagefläche für das Axialsicherungselement 12, so dass dieses in montiertem Zustand festgelegt ist. In dem Schneidelement 4 ist eine Ausnehmung 16 eingearbeitet, die korrespondierend zu dem Axialsicherungselement 12 ausgebildet ist und im montierten Zustand das Axialsicherungselement 12 umfasst. Auf diese Art und Weise wird eine Verschiebung des Schneidelementes 4 in axialer Richtung verhindert.
Ebenfalls in der Figur 2 wird die Ausbildung der Nut 6 in dem Spannbacken 5 sowie die innerhalb der Nut 6 angeordnete Druckfeder 8 deutlich. Die Nut 6 erstreckt sich über die gesamte axiale Breite des Spannbackens 5, so dass über die gesamte Breite des Spannbackens 5 eine Federwirkung in Richtung auf die Schneidkante 3 des Schneidelementes 4 bewirkt werden kann. Die Ausnehmung 11 innerhalb des Schneidelementes 4 greift im montierten Zustand in den Vorsprung 10 des Spannbackens 5 ein und verhindert eine radiale Verlagerung des Schneidelementes 4 während des Betriebs des Schneidwerkzeuges.
In der Figur 3 wird die Anordnung des Schneidelementes 4, des Spannbackens 5 und des Tragkörpers 1 deutlich, ebenso wie die Wirkung der in der Nut 6 angeordneten Druckfeder 8. Die Druckfeder 8 bewirkt eine Aufweitung der Nut 6 an den dem Schneidelement 4 abgewandten Kanten, wie durch die Pfeile D dargestellt ist. Durch diesen Druck werden radial gesehen die äußeren und inneren Enden des Spannbackens 5 in Richtung auf das Schneidelement 4 verbogen bzw. vorgespannt, wie es durch die Pfeile B angedeutet ist. Diese Vorspannung kann auch im Zuge des Herstellungsprozesses eingebracht werden. Während das radial nach innen gerichtete Ende des Spannbackens 5 durch die Schraube 9 und eine entsprechende Ausfräsung innerhalb des Tragkörpers 1 festgelegt ist, kann sich aufgrund der durch die Nut 6 entstandenen gelenkartigen Schwächung das der Schneidkante 3 zugewandte Ende des Spannbackens 5 in Richtung auf das Schneidelement 4 verlagern, so dass es zu einer federnden Vorspannung und einer Beaufschlagung des Schneidelementes 4 im Bereich der Schneidkante 3 mit einem erhöhten Anpressdruck kommt. Dadurch ist es möglich, das auswechselbar gestaltete Schneidelement 4 nachzuarbeiten bzw. nachzuschärfen, ohne dass sich eventuell entstehende Unebenheiten in der Anlage an dem Sitz innerhalb des Tragkörpers 1 negativ auf das Schneidverhalten auswirken. Durch die federnde Ausbildung und die erhöhte Anpresskraft im Bereich der Schneidkante 3 werden Unebenheiten, abnehmende Materialstärken, Materialfehler oder aber ein schräger Sitz innerhalb der Aufnahme 2 ausgeglichen, wodurch sich die notwendige Spannkraft und gewünschte Schnittqualität über einen langen Zeitraum erhalten lassen.
Anhand der Figur 4 wird in einer zusammengebauten Darstellung deutlich, dass der Vorsprung 10 des Spannbackens 5 das Schneidelement 4 im montierten Zustand gegen eine radiale Verlagerung schützt, während das Axialsicherungselement 12 eine Verlagerung aus der Zeichenebene heraus bzw. in die Zeichenebene hinein verhindert.
Die Aufnahme 2 ist dabei an dem radial inneren Ende dergestalt ausgebildet, dass ein entsprechend geformtes Ende des Spannbackens 5 leicht verschwenkbar ist, so dass durch die radial weiter außen angeordnete Schraube 9 und mittels der Schraube 9 aufgebrachten Zugkraft eine Drehung um diesen inneren Punkt bewirkt wird. Auf diese Weise ist eine sichere Klemmung des Schneidelementes 4 durch den Spannbacken 5 gewährleistet. Die Druckfeder 8 drückt dabei das äußere Ende des Spannbackens 5 nach oben und bewirkt eine Drehung bzw. Biegung des oberen Abschnittes des Spannbackens 5 um den Bereich der Materialschwächung durch die Nut 6.
Die Figuren 5A bis 10B zeigen verschiedene Darstellungen von Spannbacken 5, wobei die durch das Bezugszeichen A gekennzeichneten Figuren jeweils eine Schnittdarstellung und die durch die Bezugszeichen B bezeichneten Figuren eine Schrägdraufsicht sind. In der Figur 5 ist eine mit einer radial nach außen vergrößerten Abschrägung 15 des Spannbackens 5 dargestellt, mit der nach dem Einbau des Spannbackens 5 in das Schneidwerkzeug eine entsprechende Anpresskraft auf das Schneidelement 4 im Bereich der Schneidkante 3 ausgeübt wird. Die Federwirkung des Spannbackens 5 wird durch die Verringerung des Materials in dem radial äußeren Ende des Spannbackens 5 bewirkt, so dass ein Peitschen- oder Blattfedereffekt entsteht, durch den eine Erhöhung der Anpresskraft erreicht wird. Alternativ oder ergänzend kann der Spannbacken 5 auch gekrümmt ausgebildet sein, um insbesondere den Anpressdruck an den inneren und äußeren Bereichen des Schneidelementes 4 zu vergrößern.
In den Figuren 6 und 7 sind in dem Spannbacken 5 über dessen gesamte axiale Breite Nuten 6 bzw. eine Nut 6 eingefräst, in die ein elastisches Federelement, beispielsweise ein elastischer Kunststoff 7 eingearbeitet ist, um eine entsprechende Federwirkung zu erzielen. In der Figur 6 ist die parallele Anordnung der Nuten 6 zu sehen, wobei in Abhängigkeit von den äußeren Gegebenheiten und dem Einsatzzweck eine entsprechend abweichende Orientierung der Nuten 6 vorgesehen werden kann.
Die Figuren 8 und 9 zeigen einen Spannbacken 5 mit Nuten 6 bzw. einer Nut 6, wobei in der Nut 6 in den Nuten 6 kein Federelement eingesetzt ist. Die
Gelenkwirkung bzw. die Federwirkung und eine entsprechende Vorspannung des Spannbackens 5 kann beispielsweise über eine entsprechende Oberflächenbehandlung und dadurch erzeugte Spannungszustände innerhalb des Spannbackens 5 verstärkt werden.
Die Figur 10 zeigt in Einzeldarstellung einen Spannbacken 5 gemäß der Figuren 1 bis 4, mit einer innerhalb der Nut 6 angeordneten, schematisch dargestellten Druckfeder 8, deren Funktionsweise bei den Figuren 1 bis 4 erläutert wird.
In der Figur 11 ist in Draufsicht ein Fußteil eines Schneidelementes 4 mit einer Ausnehmung 16 zur Aufnahme des Axialsicherungselementes 12 ohne die Schneidkante 3 dargestellt. In dem Schneidelement 4 ist eine Indikatorausnehmung 13 in Gestalt einer Nut über die gesamte Breite des Schneidelementes 4 eingeschliffen, um anzuzeigen, wie weit das Schneidelement 4 nachgeschliffen werden kann, bevor die Mindestmaterialstärke erreicht ist. Wird zu häufig nachgeschliffen, verringert sich die Materialstärke des Schneidelementes 4, was zu einer nachlassenden Festigkeit und zu Problemen bei einer exakten und festen Einspannung in dem Schneidwerkzeug oder Tragkörper 1 führt und eine sichere Einspannung durch den Spannbacken 5 beeinträchtigt.
In der Figur 11a ist das Schneidelement 4 mit seiner ursprünglichen Materialstärke gezeigt, in der Figur 11 b in einem bereits maximal nachgeschliffenen Zustand, was sich auch an der unterschiedlichen Tiefe der Ausnehmung 11 erkennen läßt. Die Tiefe der Indikatornut 13 ist das Maß für die Nachschleifzone 14, innerhalb der ein Nachschleifen gefahrlos erfolgen kann. In der Darstellung der Figur 11 b ist das Ende der Nachschleifzone erreicht. Der gefahrlose Einsatz der Messer ist solange gewährleistet, wie ein Dickenunterschied der Messer im Bereich der Spanfläche und der Indikatornut 13 erkennbar ist. In der Figur 11c ist die maximale Nachschärfzone nicht mehr feststellbar. Diese Messer oder Schneidelemente 4 könnten für das Spannsystem eine zu geringe Messerdicke aufweisen und dürfen daher nicht mehr verwendet werden. Das Einschleifen der Indikatornut 13 hat den großen Vorteil, dass eine außerordentlich präzise Einbringung der Ausnehmung bzw. der Nut 13 erfolgen kann. Alternativ zu einer Ausgestaltung als Nut 13 kann die Ausnehmung auch eine andere Form aufweisen. Sofern ähnlich präzise Verfahren zur Verfügung gestellt werden können, kann die Indikatornut 13 auch auf eine andere Art und Weise in das Schneidelement 4 eingebracht werden.
In der Figur 12 ist ein Spannbacken 5 mit einer über die gesamte Breite des Spannbacken 5 verlaufenden Nut 6 gezeigt, wobei der Spannbacken 5 gleichzeitig eine Abschrägung 15 aufweist, was zu einer erhöhten Elastizität und Federwirkung führt. Die Nut 6 ist dabei mit einem abgerundeten Querschnitt ausgebildet, die sich in Richtung auf die Spannbackenoberfläche öffnet und somit eine parabelförmige Gestalt aufweist.
Die Figur 13 zeigt eine ähnliche Konstruktion des Spannbacken 5 wie die Figur 12, allerdings mit einer anderen Kontur der Nut 6, die als Teilkreis ausgebildet ist, mit einem Kreisumfang von mehr als 180°. Dadurch bildet sich innerhalb der Nut 6 eine Hinterschneidung aus.
In der Figur 14 ist eine Variante der Figur 9 dargestellt, bei der der radial außen gelegene Bereich des Spannbacken 5 mit einer Schwächung versehen ist, indem ein Teil des Materials des Spannbacken 5 abgenommen wurde. Ebenfalls unterscheidet sich die Kontur der Ausnehmung bzw. Nut 6 von derjenigen der Figur 9. Die Nutform 6 entspricht der Nutform der Figur 12.
In der Figur 15 ist ein Spannbacken 5 ohne ein Federelement 8 gemäß der
Figur 10 dargestellt. Die Ausnehmung 6 ist nicht abgerundet, sondern winklig ausgeführt. Statt einer abgerundeten oder durch zwei Schrägen ausgebildeten Nut 6 kann diese auch polygonal ausgebildet sein. Alle Spannbacken 5 weisen eine mit einem Gewinde versehene Bohrung zur Aufnahme des Bolzens oder der Schraube 9 auf.

Claims

Patentansprüche
1. Schneidwerkzeug mit einem Tragkörper (1 ) und zumindest einer in dem Tragkörper (1 ) angeordneten Aufnahme (2), die zum Durchlass einer
Schneidkante (3) eines Schneidelementes (4) offen ausgebildet ist und in der über zumindest einen Spannbacken (5) das Schneidelement (4) in seinem Sitz eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbacken (5) federnd in Richtung auf das Schneidelement (4) ausgebildet ist.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbacken (5) auf der dem Schneidelement (4) abgewandten Seite zumindest eine Schwächung oder Ausnehmung (6) oder Abschrägung (15) aufweist.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schwächungen oder Ausnehmungen (6) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwächung oder Ausnehmung (6) oder Abschrägung (15) über die gesamte axiale Breite des Spannbacken (5) erstreckt.
5. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schwächung oder Ausnehmung (6) ein Federelement (7; 8) angeordnet ist.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus einem elastischen Material (7) oder einer
Druckfeder (8) besteht.
7. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung oder Ausnehmung als eine Nut (6) ausgebildet ist.
8. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbacken (5) aus einem in Richtung auf das Schneidelement (4) gebogenen Metall- oder Kunststoffstück besteht.
9. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbacken (5) über eine Verschraubung (9) mit dem Tragkörper (1) gekoppelt ist und das Schneidelement (4) einspannt.
10. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spannbacken (5) schneidelementseitig zumindest ein Vorsprung (10) angeordnet ist, der in eine korrespondierende Ausnehmung (11 ) des Schneidelementes (4) eingreift.
11. Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schneidelement (4) spannbackenseitig zumindest ein Vorsprung angeordnet ist, der in eine korrespondierende Ausnehmung des Spannbackens (5) eingreift.
12. Schneidwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (10) und die Ausnehmung (11) zur axialen und/oder radialen Sicherung des Schneidelementes (4) ausgebildet sind.
13. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dem Tragkörper (1) angeordnetes
Axialsicherungselement (12) für das Schneidelement (4).
14. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidelement (4) auswechselbar an dem Tragkörper (1) befestigt ist.
15. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbacken (5) federnd in Richtung auf die Schneidkante (3) ausgebildet ist.
16. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schneidelement (4) eine Indikatorausnehmung (13) eingeschliffen ist, die das Ende einer Nachschärfzone (14) anzeigt.
17. Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, ausgebildet als eine Messerwelle oder ein Messerkopf einer Holzbearbeitungsmaschine.
18. Schneidelement (4) zum Einsatz in einem Schneidwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche.
19. Schneidelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Indikatorausnehmung (13), insbesondere eine Nut eingeschliffen ist, die das Ende einer Nachschleifzone (14) anzeigt.
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