AT203318B - Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkörper insbesondere Zerspanungswerkzeug - Google Patents

Description

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Zur besseren Ausnützung der verhältnismässig teuren, meist aus metallkeramischen oder kerami- schen Sintererzeugnissen bestehenden Schneid- werkstoffe verwendet man bekanntlich   Klemm-   halter, in denen ein prismatischer Schneidkörper zwischen zwei Anlageflächen geklemmt ist. Die bekannten   Klemmvorrichtungen berücksichtigen   zwar die einwandfreie Auflage und Kraftaufnahme des Schneidkörpers ; jedoch können die hiezu getroffenen Vorkehrungen nur im unbelasteten Zustand voll wirksam sein, die durch Erwärmung im Betrieb verursachten Mass- un Formänderungen keinerlei Berücksichtigung finden. 



   Die genannten Schneidwerkstoffe haben bekanntlich einen weit   geringeren Wärmea. usdeh-   nungskoeffizienten als Stahl. Man könnte nun annehmen, dass dieser Unterschied angesichts der geringen Abmessungen des Schneidkörpers von untergeordneter Bedeutung ist. Auf Grund eingehender Untersuchungen darf jedoch angenommen werden, dass die geringen Dehnungsunterschiede zum Abbau der Klemmspannungen führen, und dadurch das   Hartstoffplättchen   unter dem Einfluss des Arbeitsdrucks, z. B. des Schnittdruckes beim Drehen, lose wird. Es tritt dann das gefürchtete Hämmern oder Rattern des Stahles ein, wodurch sich die Schneide nicht nur schneller   abnützt,   sondern vor allem die spröden Schneidwerkstoffe zerstört werden. 



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein solches Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkörper, insbesondere ein Zerspanungswerkzeug, bei dem zwischen dem   Schneidkörper   und dem Werkzeughalter ein   Ausgleichstück   (Dehnbeilage) mit gegenüber   dem Schneidkörper und Werkzeug-   halter (Trägerunterteil) unterschiedlichen Wärme-   dehnungseigenschaften   angeordnet ist, welches die durch verschiedene   Wärmeausdehnungskoeffizien-   ten von   Schneidkörper     un'd'Werkzeughalter   bedingten Formänderungen unter Aufrechthaltung der Klemmwirkung ausgleicht.

     Der iDehnungsaus-   gleich kann nun entweder durch Zwischenschal- 
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Im folgenden werden einige die Erfindung erläuternde Ausführungsbeispiele beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. 1 einen zweiteiligen Klemmhalter mit einer Dehnungsbeilage, Fig. 2 einen einteiligen Klemmhalter mit einer Dehnungsbeilage, Fig. 3 einen zweiteiligen Klemmhalter ohne Dehnungsbeilage, Fig. 4 einen Klemmhalter für ein prismatisches.   Schneidstück   mit Dehnungsbeilage und Wärmeleitblech im   Grundriss,   Fig. 5 den Halter nach Fig. 4 im Seitenriss, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 4, Fig. 6a den Teil A der Fig. 6 im grösseren   Massstab,   Fig. 7 einen Klemmhalter mit den Wärmefluss lenkenden Elementen und Fig. 8 ein Fräswerkzeug mit Dehnbeilagen. 



   Bei dem Klemmhalter nach Fig. 1, von dem nur das Kopfstück dargestellt ist, liegt der   Schneidkörper 1   zusammen mit einer Dehnungsbeilage 2 in einer Ausnehmung 3 des Trägerunterteiles 4 und wird mit der Spannpratze   5,   die beispielsweise mit einer Spannschraube angedrückt werden kann, geklemmt. Der Schneidkörper hat die Höhe   H1,   und möge beispielsweise aus einer Hartstofflegierung aus WC, TiC und Co mit einem mittleren Ausdehnungskoeffizienten   o =   6. 10-6 bestehen. Das Unterteil 4 und die Spann- 
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 Die Dehnbeilage 2 hat die Höhe   Ho) die   gesamte   Einspannhöhe ist.

   Hg.   Da die Dehnungsunterschiede dieser Teile in Richtung der die Klemmung bewirkenden Kräfte soweit ausgeglichen, sind, dass der Schneidkörper bei der Arbeitstemperatur unter der Einwirkung der Arbeitsdrücke unverrückbar festgeklemmt ist, muss die Dehnungsbeilage 2 einen solchen Ausdehnungskoeffizienten   112   haben, dass die   Längenänderungen   von 9 

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 gen von      sind. Als Werkstoff für die Dehnungsbeilage kann Messing, Nickelbronze, austenitischer Stahl oder andere Stoffe mit geeignetem Ausdehnungskoeffizienten und ausreichender Härte verwendet werden. Um die Handhabung zu erleichtern, kann die Beilage 2 entweder am Schneidkörper 1 oder am Unterteil 4 angelötet sein. 



   Der Klemmhalter 10 nach Fig. 2 ist am Kopfende mit einer   maulartigen Ausnehmung j ? ; !   versehen, an deren untere Seitenwand 12 die Dehnungsbeilage 13 angelötet ist. 9 bezeichnet die Lötschicht. Der verbleibende Zwischenraum ist 
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 Schneidkörper 14 gerade noch eingeschoben werden kann. Der Ausdehnungskoeffizient und die Dicke der Beilage 13 sind wiederum so   gewählt,   dass der Schneidkörper 14 bei der Arbeitstemperatur und bei Einwirkung des Arbeitsdrucks unverrückbar festgeklemmt ist. 



   Bei dem Halter 15 nach Fig. 3 ist das Kopfstück 16 einteilig und wird mit einer schwalben- 
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 ren Weite so bemessen ist, dass der Schneidkörper bei Umgebungstemperatur gerade eingeschoben werden kann. Diese Befestigungsart bedingt, dass der Halterkopf 16, um als Ausgleichsstück wirken zu können, aus einem Werkstoff besteht, der etwa die gleiche oder eine geringere   Wärmedeh-   nung hat wie der   Schneidwerkstoff.   Da der Schneidkörper 17 im Betrieb eine höhere Temperatur annimmt als der Kopf 16, wird er infolge der grösseren Dehnung festgeklemmt. Als Werkstoff für den Kopf 16 eignen sich besonders EisenNickel-Legierungen mit 30 bis   420/0 Ni-Gehalt   (Invarstahl, Indilatans u. a. ).

   Die Temperatur des Kopfstückes 16 kann dazu durch entsprechende Bemessung des   Anschlussquerschnittes   der Feder 19 beeinflusst werden. 



   Der Wärmeübergang vom Schneidkörper auf die ihn haltenden Teile hängt nun bekanntlich vom Berührungsdruck in der Wärmeübergangsfläche ab. Um also eine einwandfreie Dehnung und damit eine sichere Klemmung zu   gewährlei-   sten, ist dafür zu sorgen, dass bei Betriebstemperatur der   Brührungsdruck   über der gesamten 
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    einer gleichmässigenFlächenpressung infolge der   rein mechanischen Beanspruchung. Um dies zu erreichen, werden die den Schneidkörper   1, 14   oder 17 berührenden Flächen vorteilhaft konkav ausgebildet. Auf diese Weise wird der infolge verstärkter Wärmeabfuhr durch die Umgebungsluft in den Randzonen auftretenden geringeren Dehnung Rechnung getragen.

   Bei im kalten Zustand planarer Berüh-   rungsfläche würde sich infolge dieser unterschiedlichen Aufheizung eine konvexe Wölbung der    den Schneidkörper berührenden Wandflächen ergeben bzw. würden die Berührungsdrücke in der Mitte grösser sein als in den Randzonen. 



   In Fig. 4,5 und 6 ist 20 ein Klemmhalter für einen Drehstahl, dessen Kopfende rechtwinkelig zugespitzt ist. In diesem Teil ist der Halter mit einem tiefen Schlitz 21 versehen, so dass eine Klemmlippe 22 gebildet wird. Das Unterteil 23 hat eine Ausnehmung   24,   in die die Dehnungsbeilage 25 und der prismatische Schneidkörper 26 mit quadratischem Grundquerschnitt eingeklemmt sind. Die Klemmung wird durch die in das Gewinde 27 in der Klemmlippe 22 eingeschraubte Klemmschraube 28 mit InnensechskantKopf bewirkt. Eine zu starke Aufheizung der Lippe 22 und der Klemmschraube 28 wird durch Erhöhung   des Wärmeflusses mit Hilfe   der in den Schlitz 21 eingelegten Blechscheibe 29 aus einem Material   guter Wärmeleitfähigkeit,   z. B. Aluminium oder Kupfer verhindert. 



   Diese Halterkonstruktion erweist sich als sehr vorteilhaft, denn die acht Schneidkanten des prismatischen   Schneidkörpers   26 können nach einfachem Lösen und Festziehen der Klemmschraube 28 nacheinander in Betrieb genommen werden. Zur narrensichere Einführung und als zusätzliche Sicherung gegen Herauswandern des Schneidkörpers 26 im Betrieb ist die   Dehnbeilage 25 mlt   einer Leiste 25a versehen, die an der Spannfläche 26a anliegt. 



   Fig. 7 zeigt einen Kllemmhalter 30, bei dem nur durch Steuerung    des Wärmeflusses die unter-   schiedlichen Dehnungen des Schneidkörpers 31 und der zu seiner Klemmung dienenden Teile erreicht wird. Diese sind : das Halterunterteil 32, 
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 36 gespannt wird. Nächst dem vorderen Ende des Unterteiles 32 sind ein oder mehrere kleine Stifte 37 eingesetzt, die aus einem gut wärmeleitenden'Werkstoff, z. B. Kupfer, bestehen und deren obere Enden den Schneidkörper 31 unmittelbar berühren. Infolge des dadurch sich ergebenden   stärkeren Wärmelflusses   wird das vordere Ende des Unterteiles stärker als sonst aufgeheizt. Da es durch die unnachgiebige Unterlage 33 in der freien Dehnung nach unten behindert ist, ergibt sich zwangläufig eine stärkere Dehnung nach oben, also in Richtung zum   Schneidlkörper 31.   



   Ferner ist in dem Raum zwischen dem Unterteil 32 und der Pratze 34 ein Wärmeleitkörper 38 angeordnet, der an seinem vorderen Ende die der Freifläche gegenüber liegende Fläche 39 des Schneidkörpers 31 berührt und dadurch aufgeheizt wird. Am rückwärtigen Ende stützt sich der   W. ärmeleitkörper 38   mit der oberen Fläche 40 und der unteren Fläche 41 am Pratzen 34 bzw. am Unterteil 32 ab. Die durch die Aufheizung eintretende Dickenzunahme bewirkt daher, dass 

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Claims (1)

1. kennzeichnet, dass die Dehnbeilage (2) am Schneidkörper (1) angelötet ist (Fig. 1).

   4. Werkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekopf (16) als besonderes Teil ausgebildet ist aus einem Werkstoff, EMI3.2

   5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des Halters (10 bzw. 15) einteilig ausgebildet und zur Aufnahme des Schneidkörpers (14 bzw. 17j mit einer maulartigen Ausnehmung (11 bzw. 18) versehen ist, in der der Schneidkörper ausschliess. lich durch Dehnungskräfte festgeklemmt ist.

   6. Werkzeug als Fräser ausgebildet nach An- spruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die die Umfangskomponente des Schnittdruckes aufnehmenden Schultern (53) in ihrer Längserstreckung mit einer Ausnehmung (Schlitz 54) versehen sind, in die je eine Dehnlbeilage (50) eingesetzt ist (Fig.

   8).

   7. Werkzeug nach Anspruch l, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schneidkörper (31) mit Elemen- ten (37, 38) guten Wärmeleitvermögens in dichter Berührung. steht.

   8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nächst dem vorderen Ende des Halterunterteiles (32) die Unterseite des Schneid- körpers (31) berührende Wärmeleitstifte (37) eingesetzt sind.

   9. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Raum zwischen dem EMI3.3 per (38) angeordnet ist.

   10. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, diadurch gekennzeichnet, dass die Dehnbeiliage (25) mit einem Leistenansatz (25a) versehen ist (Fig.

   6a).

   11. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen konkav ausgebildet sind.