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Spanabhebendes Werkzeug
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung der Fliessspanregler-Drehwerkzeuge nach der Patentschrift Nr. 750038/439 und beinhaltet vornehmlich sowohl eine Neugestaltung des Schneidmessers, als auch eine besondere Lösung des Kühl- und Schmierproblems.
Zufolge der Fliessspanregler-Konstruktion des in obiger Druckschrift beschriebenen Werkzeuges ist eine fortschrittliche Kontrolle des dynamischen Fliessspanes hoher Schnittgeschwindigkeit gewährleistet. Da- durch ist die sonst bei gewöhnlichen Hartmetall-Werkzeugen, während der Zerspanung von Stahl, auftretende Wirrspanbildung des scharfkantigen und heissen Bewegungsspanes - die einen vorzeitigen Verschleiss der Werkzeugmaschinenelemente durch Spanerosion, ferner Verstopfungen der Drehbänke, Revolverbänke oder Automaten, dann überdies eine ausserordentliche Unfallgefahr für den Facharbeiter und Behinderung der Fertigung verkörpern-wirksam ausgeschaltet worden.
. Unabhängig davon ist es allgemein bekannt, dass bei den zur Zeit ungewöhnlich hohen Schnittgeschwindigkeiten von 100 + 200 m/min und mehr, die Stanazelt der Schneidstoffe (Stellite, Hartmetalle usw.) wesentlich absinkt, aa das Schneidenmaterial bei Dauerbearbeitung der auftretenden Schnittemperatur von über 7000C an der Schneide nur leidlich standhält. Demgemäss vermindert sich auch die Lebensdauer der Messer bzw. Meissel erheblich. Da ausserdem die Sinterstoffschneidplatten über einen wesentlichen Teil des Schaftes der Messereinsätze reichen, ist ein hoher Verbrauch dieses wertvollen und daher teuren Schneidstoffes gegeben. Zu dem ist die bisher verwendete Art der Kühlung und Schmierung der spanabhebenden Hartmetall-Werkzeuge völlig unzulänglich.
Bei der üblichen Weise strömt das Kühlmittel durch ein Leitungsrohr von oben her auf das Werkstück, wobei die Werkzeugschneide von dem sehr schnell ablaufenden Span dauernd abgedeckt wird und praktisch nur indirekt und höchst unzureichend gekühlt wird.
Somit erlangte-bei den angewandten Schnittgeschwindigkeiten höherer Ordnung und den dadurch verursachten Zerspanungstemperaturen hohen Grades - das Problem einer intensiven Kühlung des Werkstückes, Spanes, Spanreglers und besonders des Messers und seiner Schneide, im Hinblick einer Standzeiterhöhung, grösste Bedeutung.
Um diese schädlichen Auswirkungen der Zerspanungshitze zu beheben, hat man ersonnen den Schaft des Normdrehstahles der Länge nach zu durchbohren um durch diesen Kanal, der an der Freifläche des Drehstahles mündet, das Kühlmittel von untenher der Schneide zuzuführen. Ungünstig dabei wirken sich einerseits die hohen Gestehungskosten für solche Langlöcher und anderseits der Umstand aus, dass bei jedem Nachschliff die Mündung an der Freifläche stets tiefer zu liegen kommt, bis schliesslich der Kühlungeffekt für die Schneide ganz verloren geht. Zudem wird keinerlei Rücksicht auf eine Spankontrolle genommen.
Eine ähnliche Ausführung, bei welcher der über die Länge durchbohrte Schaft des Klemmhalters als Zuleitung für die Kühlflüssigkeit verwertet wird, ist auch bekanntgeworden. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Kühlmittelbohrung oberhalb des am Schaft geklemmtem Messers mündet. Die Kühlwirkung ist indessen ebenso ungünstig wie bei der althergebrachten Zuleitung der Kühlflüssigkeit aufs Werkzeug durch ein Leitungsrohr von obenher, weil einesteils der eigentlich zu kühlende Teil der Schneide vom ablaufenden Span abgedeckt ist und andernteils die Kühlflüssigkeit durch Spananhäufungen bzw. Wirrspäne abgedrängt wird, ohne jemals zur Schneide zu gelangen. Überdies wird der Beherrschung des Bewegungsspanes in keiner Weise Rechnung getragen.
Analog dazu und mit ähnlichen Unzulänglichkeiten behaftet ist der Gedanke, das Kühlmittel durch
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eine aufgeschraubte Spanformerplatte der Schneide eines an einem Winkelstück geklemmten Normdrehmeissels zuzuleiten. Mit jedem Nachschliff des Normdrehstahles tritt auch da eine Verschlechterung der Kühlwirkung ein. Bei dieser zusammengesetzten Baukasteneinrichtung wird eine sich winkelförmig öffnende Mündung bevorzugt. Der dadurch veranlasste Druckabfall der Kühlflüssigkeit und das Eindringen von Zunder und Spanteilen in diese erweiterte Trichtermündung, sind als zusätzliche Übelstände mit mangel- hafter Betriebssicherheit anzusehen.
Auch der Einfall Hartmetallschneidpla. tten in einem schrägen Klemmschlitz des Halters mit Hilfe einer Schraubenverbindung klemmend zu halten, oder die Idee geklemmte Vollschneidstoffmesser in geneigter bis tangentialer Lage im Kopf eines Halters mechanisch zu befestigen, haben keine Besserung bewirkt, weil bei diesen Konstruktionen nicht nur die Einrichtung einer Kühlung, sondern auch einer einstellbaren Spankontrolle gänzlich fehlen.
Schliesslich wurde dem derzeitigen Stand der Technik entsprechend ein Fliessspanregler-Werkzeug (Schweizer Patentschrift Nr. 304805) mit einem verstellbaren Hartmetallmesser und einstellbaren Spanregler der sich an wechselnde Spanquerschnitte automatisch anpasst, entwickelt. Durch diese Werkzeugart, mit ihrer Charakteristik Späne bei hohen Schnittgeschwindigkeiten unter Kontrolle zu bringen, d. h. Wirrspanzustande zu eliminieren und durch eine beliebig regelbare Erzeugung von Wendel-, Locken- und Kommaspäne zu ersetzen, ist ein beachtlicher Beitrag zur Ausschaltung von Werlizeugbrüchen und Maschinenerosion, ferner zur Verminderung von Produktionsunterbrechungen und Unfällen, geleistet worden.
Dadurch ist, infolge der ermöglichten hochtourigen und störungsfreien Dauerleistungen, die dabei entstehende Zerspanungshitze von über 7000 Cimstandzeitabträglichenunddrehergefahrdenden Masse kritisch in Erscheinung getreten.
Die Erfindung vermeidet die schädlichen Erfahrungen durch weitere und zweckentsprechende Ausgestaltung der spanabhebenden Werkzeuge mit vom Werkzeugträger (Support, Revolver, Halter od. dgl.) getragenen Messern (Meisseln, Stähle, Schneidplatten od. dgl.) und einem auf der Spanfläche derselben verstellbar befestigten Spanregler (Spanformer, Spanbrecher od. dgl.). Der Erfindungsgegenstand besteht darin, dass die Schneide des Messers, neben einer flachliegenden Bestückung, vorzugsweise als hochkantig gestellte, schmale, über die obere Fläche des Messerkörpers vorstehende Schneidplatte ausgebildet ist.
Dazu erfolgt die Zuleitung des Kühl-und Schmiermittels zu dieser Schneidplatte vorteilhaft durch Kanäle (Rinnen, Rillen, Bohrungen od. dgl.) der Messer-und/oder Reglerkörper oder/und längs dieser Werkteile.
Im besonderen können die Zuführungskanäle längs der Stossfläche der Regler-und Messerkörper, also zwischen Messer- und Reglerkörper angeordnet sein. Das die Messer und Regler aufnehmende Lager (Schlitz, Nut, Sitz, Bohrung od. dgl.) am/im Werkzeugträger ist über das hintere Ende dieser Werkteile hinaus verlängert. Der dadurch gebildete Hohlraum dient als Druckraum für die Regulierung des Förderdruckes unter dem die Zuführung des Kühl- und Schmiermittels zur Schneide aus dem Werkzeug heraus erfolgt. Solche
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angeordnet sein. Die Erfindung betrifft ferner weitere Einzelheiten.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Die Fig. l veranschaulicht ein Fliessspanregler-Werkzeug mit einstellbarem Schneidmesser und Span. regler im Schnitt nach der Linie I-I der Fig. 2. Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht nach der Linie II-II der Fig. l.
Am Werkzeugträger 1 sind das Schneidmesser 3'und der auf dessen Spanfläche 7 aufliegende Spanregler 4 mittels der Spannschraube 11 befestigt. Diese Einsätze können je nach Bedarf in ein oder mehrfacher Anzahl vorgesehen sein. An der Stirnseite des Messerkörpers ist die eigentliche Schneide des Messers in Form einer hochkantig gestellten, schmalen, über die obere Fläche 7 des Messer körpers vorstehenden Schneidplatte 5 angeordnet. Sie ist vornehmlich quer zur Kühlmittelströmung am Schaft des Messers befestigt. Der Regler kann an seiner Stirnseite bei 6 ebenfalls mit Hartstoffen (Sinterkarbiden, Sinteroxyden od. dgl.) gepanzert sein.
Längs der Stossfläche 7 des Messers und Reglers sind bei diesem Konstruktionsbeispiel Kanäle 8 zur Förderung des Kilhl- und Schmiermittels vorgesehen. Diese Kanäle können konstanter oder variabler Art sein, d. h. mit irgendeiner den Erfordernissen entsprechenden Länge, Grösse, Form usw. und/oder gerade, zickzackförmig, schlangenartig usw. und/odermit gleichem, veränderlichem, verjüngendem usw. Querschnitt, durch bzw. entlang der Teile des Werkzeuges gelegt sein. Dadurch mag besonders der Wirkungsgrad der Kühlung ausgiebig gesteigert werden.
DasSchmier-undKühlmittel (Flüssigkeiten, Gase, Luft od. dgl.) wird bei 18 in das Innere des Werk- zeuges geleitet und füllt zunächst den Hohlraum 2 des Werkzeugträgers. Unter Druck gesetzt, strömt und kühlt es nun, entlang der Kanäle, Messer, Regler und Kopf des Werkzeugträgers. An den Mündungen prallt es sodann auf die vorstehende und quer zur Strömung verlaufende Schneidplatte 5. Da der vom Werkstück 14 ablaufende Span 13 an der überstehenden Schneide durch die Spanfläche 6 des Reglers nach
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oben abgedrängt wird, kann er die Bespülung der überstehenden Schneide nicht behindern. Infolgedessen erfolgt aus dem Inneren des Werkzeuges heraus eine intensive Kühlung der, bei den hohen Schnittgeschwindigkeiten, sonst sehr heissen Schneide.
Gleichzeitig aber wird auch der dynamische Span allseits, und besonders innenseitig, energisch gekühlt und geschmiert, da das vorteilhaft unter Druck zugeführte Schmierund Kühlmittel den Raum, über den sich der Bewegungsspan am Messer und Regler rollt, ausfüllt. Von da weg, verlässt es wieder das Innere des Werkzeuges und kühlt, ohne die Sicht des Drehers zu beeintr chti- gen, überdies noch das Werkstück. Zufolge dieser, alle Teile des Werkzeuges und Zerspanungsvorgangeswie Messer, Regler, Schneide, Werkzeugträger einschliesslich Span und Werkstück-umfassenden Kühlung, wird die Betriebssicherheit und Schonung des Werkzeuges - auch bei hoher Drehzahl-weitgehendst ermöglicht.
Besonders aber, wird eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer der Schneidplatte erzielt, ferner der Verschleiss der Reglerpanzerung erheblich reduziert und das durch den rasenden und heissen Span gegebene Gefahrenmoment, gemindert. Die Anordnung einer schmalbemessenen Schneidplatte hochwertigen Werkstoffes an einem Messerkörper gewöhnlichen Baustoffes vereinfacht und verbilligt die Herstellung und Instandhaltung. Die hochkantige Anordnung bietet auch festigkeitsmässig den Vorteil, dass sie unter dem hohen Schnittdruck nicht auf Biegung beansprucht wird, die bei der üblicherweise flachlegenden Anordnung der Schneidplatte häufig zum Bruch der spröden Hartmetall- oder Keramikschneidstoffe führt.
Das Vorragen der Schneidplatte über die Stossfläche 7 verhindert ferner, dass Spanteile in die Trennfuge zwischen Messer und Regler eindringen, sich dort festklemmen und die Verstellbarkeit der Einsätze, mittels der Einstellschrauben 9 und 10, behindern, da die Fuge durch die vorstehende Schneidplatte schützend abgedeckt ist. Aus diesem Grunde ist es auch möglich, die Kühlmittelkanäle unmittelbar bei der Schneide münden zu lassen, weil der Fliessspan in die tiefer liegende Mündung unmöglich eindringen kann.
Bei Bedarf können schmier-und kühlmittelführende Hohlräume auch oberhalb, seitlich oder unterhalb des Messer- oder Reglerkörpers angeordnet werden, von wo dann das Schmier- und Kühlmittel - durch in beliebig geeigneter Weise angeordnete Kanäle, die wieder in den genannten Werkteilen oder im Werkzeugträger vorgesehen sein können - zur Schneide strömen kann. Das Schmier-und Kuhlmittel kann allenfalls auch an der Oberseite des Reglers zur Stirnfläche fliessen. Der Kühlmittelraum im Werkzeugträger kann aber auch als geschlossener Druckraum ausgebildet sein, so dass, entsprechend den Schnittgeschwindigkeiten höherer Ordnung, das Schmier-und Kühlmittel unter gesteigertem Druck zugeführt wird.
Bei Anordnung der Leitkanäle mehr seitlich oder von unten her, wird eine wirksame Kühlung der Messerschneide auch dann erzielt, wenn die Schneidplatte flachliegend aufgelötet wird und bündig mit der Stossfläche 7 verläuft. Dennoch ist der überstehenden Anordnung der Vorzug zu geben. Dabei bietet schon diese alleinige Anordnung der Schneidplatte an sich, ohne Flüssigkeitskühlung. mit Luftkühlung allein erhebliche Vorteile. Der Kopf des Werkzeugträgers kann auch zweiteilig ausgebildet sein. Der obere Teil besteht dann aus einem abnehmbaren Lagerdeckel. Ebenso können mehrere Messer und Regler solcher Art, an einem Werkzeugträger untergebracht sein.
Die dargelegte Konstruktion der Erfindung gestattet, ohne Beeinträchtigung der Standzeit, die Schnittgeschwindigkeit weiterhin zu erhöhen und den Zerspanungsverlauf gleichzeitig wirtschaftlicher und betriebssicherer zu gestalten.
PATENTANSPRÜCHE-
1. Spanabhebendes Werkzeug mit vom Werkzeugträger lösbar getragenem Messer und einem, auf dessen Spanfläche, verstellbar befestigtem Spanregler, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide des Messers als hochkantig gestellte, schmale, über die obere Fläche (7) des Messerkörpers (3) vorstehende Schneidplatte (5) ausgebildet ist, wobei die Zufuhr des Schmier- bzw. Kühlmittels zu dieser Schneidplatte von innen her durch Kanäle (8) od. dgl. erfolgt, die entlang des Messer- und des Reglerkörpers verlaufen und an der Schneidplatte münden.