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Schneideeinsatz und für diesen bestimmter Werkzeughalter
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Schneidkantengegen den Schneideinsatz drücken und von denen wenigstens eine in Klemmstellung auf einen der geneig- ten Flächenabschnitte des Einsatzes drückt, wobei der diese Fläche aufweisende Fortsatz nahe einer der Seitenstützflächen seitlich aus der Klemmplatte vorspringt. Durch diese Anordnung wird eine Bewegung der Klemmvorrichtung im Halter vermieden. Die Hemmung der Klemmvorrichtung ist wesentlich, wo sie auf die erwähnte schräge Fläche drückt, da sonst die Klemmvorrichtung und der Einsatz zusammen im Halter bewegt werden könnten.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen : die
Fig. l und 2 verschiedene Arten von Arbeitsgängen, die mit einem Schneidwerkzeug durchgeführt wer- den können und die Kraftkomponenten, die dahin gerichtet sind, den Schneideeinsatz aus seiner richti- gen Stellung im Halter zu verschieben ; die Fig. 3 bis 6 einen Werkzeughalter, der erfindungsgemäss aus- gebildet ist, wobei die Fig. 4 und 5 Schnitte entlang den Linien 4-4 und 5-5 in Fig. 3 sind ; die Fig. 7-9 einen Einsatz für den Gebrauch in solchen Werkzeughaltern, wobei die Fig. 8 und 9 Schnitte entlang den
Linien 8-8 und 9-9 in Fig. 7 sind ; Fig. 10 eine andere Form des Einsatzes ;
Fig. 11 die Aufteilung der
Klemmkräfte ; die Fig. 12 und 13 einen Werkzeughalter mit einem abgeänderten Einsatz, der erfindungs- gemäss im Halter festgeklemmt ist, wobei Fig. 12 ein Schnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 13 ist, die
Fig. 14-16 vergrösserte Detailansichten des Einsatzes, der in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist ; die Fig. 15 und 16 sind dabei Schnitte entlang den Linien 15-15 und 16-16 in Fig. 14 ; die Fig. 17-19 ein Unterlags- plättchen, das in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht ist, wobei Fig. 19 ein Schnitt entlang der Linie 19-19 in Fig. 18 ist.
In Fig. l ist ein Schneidwerkzeug dargestellt, das eine Anzahl von verschiedenen Operationen beim
Kopierdrehen eines Werkstückes 32 durchführt. Das Schneidwerkzeug bewegt sich in jedem Fall entgegen der Pfeilrichtung 33,34 und 35, welcher daher die Schnittkraftkomponente darstellt, die auf einen par- allelogrammförmigen Einsatz 31 wirkt, der in einem Werkzeughalter 30 eingeklemmt ist. Fig. 2 zeigt die Schni1 ; tkraftkomponenten, in der Richtung auf den Einsatz wirkend, in der der Einsatz verschoben werden würde, wenn die Einsatzlage dem typischen in Fig. l gezeigten Beispiel entsprechen würde. Beim
Plandrehen (Stellung a) sucht die Schnittkraftkomponente 35 den Einsatz entlang einer Kantenstützfläche aus der Einsatzlage zu ziehen. Die richtige Stellung des Einsatzes ist durch die strichlierte Linie 36 angedeutet.
Beim Längsdrehen (Stellung b) versucht die Schnittkraft 34 den Einsatz um die Ecke 37 zu drehen. Beim Drehen konischer Körper mit abnehmendem Durchmesser (Stellung c) kann die Schnittkraft 33 eine solche Richtung annehmen, dass sie den Einsatz 31 um die andere Ecke 38 zu drehen versucht.
Die Fig. 3-6 zeigen einen Werkzeughalter, der dazu bestimmt ist, den oben erwähnten Schnittkraftkomponenten in ihrem Versuch, den Einsatz aus seiner richtigen Stellung zu verdrehen oder zu ziehen, entgegenzuwirken. Der Werkzeughalter 30 trägt an einem seiner Enden einen Einsatz 31, der von einer Klemmplatte 40 festgehalten wird, welche mittels einer Klemmschraube 42 gegen ein Unterlagsplättchen 41 gepresst wird. Der Einsatz 31 ist mit zwei Seitenflächen in Berührung mit den Seitenstützflächen 43 und 44 im Halter angeordnet. An den Schnittpunkten zwischen den Seitenstützflächen befindet sich eine Bohrung 45, die eine Unterhöhlung bildet, um genügend Raum für die Ecke des Einsatzes 41 zu geben. Die Klemmplatte 40 ist an ihrem rückwärtigen Ende von einem Lagerzapfen 46 mit kegeligem Ende unterstützt, welcher in eine Vertiefung mit kegeligem Boden eingreift.
Auf diese Weise ist die Klemmplatte gegen Bewegung senkrecht zur Achse des Lagerzapfens gesichert. Auf der Seite des Einsatzes ist die Klemmplatte 40 mit einer Nase 47 ausgestattet, welche sich gegen eine Berührungsfläche 47a im Halterschaft abstützt. Diese Berührung wird erhalten, weil die Nase 47 mit einer geneigten Fläche ausgestattet ist, welche mit einer Kegelfläche auf einem axial beweglichen Zapfen 48 zusammenwirkt, der in einer Bohrung des Halters 30 liegt. Der Zapfen wird von einer Feder aufwärts gedrückt und drückt dabei die Nase 47 gegen die Berührungsfläche 47a. Der Zapfen 48 ist an seinem unteren Teil mit einem Vorsprung 49 ausgestattet, welcher unter dem Plättchen 41 vorspringt und verhindert, dass der Zapfen 48 aus seiner Bohrung im Halter 30 herausgedrückt wird, wenn die Klemmplatte 40 abgehoben wird.
Die Klemmplatte 40 ergreift den Einsatz 31 mit zwei Berührungsflächen 50 und 51. Die Berührungfläche 50 des Vorsprunges 40a der Klemmplatte drückt gegen eine schräge Berührungsfläche 52 des Ein-
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der Klemmplatte 40 drücktlierten Linien, welche die Flächen 50 und 51 in Fig. 3 darstellen, ersichtlich ist, haben diese Flächen ein verhältnismässig geringes Ausmass, weil für die Klemmplatte 40 eine Drei-Punkt-Auflage erwünscht ist.
Die drei Punkte sind der Lagerzapfen 46 und die Flächen 50 und 51. Um die Selbsteinstellung der Klemmplatte 40 an dieser Drei-Punkt-Auflage zu erleichtern, ruht der Kopf der Klemmschraube 42 auf zwei
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Wie aus Fig. 9 ersichtlich, können die Flächen 52 von der Mitte gegen die Längsseiten des Einsatzes hin abwärts geneigt, aber parallel zur Längsachse des Einsatzes sein. Sie können jedoch auch in der Längs- richtung der schmalen Seiten abwärts geneigt sein, wie dies in den Fig. 7 und 8 mit strichlierten Linien angezeigt wird, in welchem Fall sie eine andere Stellung 52a einnehmen.
Unter Ausnutzung der Neigungen der Fläche 52 und der oberen Fläche 53 des Einsatzes hält die Klemm- platte 40 die Seitenfläche 55 des Einsatzes 31 mit der Seitenstützfläche 44 in Berührung. Wenn die Flä- che 52 auch in der Längsrichtung (52a) geneigt ist, wird der Einsatz auch mit der andern Seitenstütz- fläche 43 in Berührung gehalten. Auch wenn die Neigungen der Berührungsflächen kleiner als der soge- nannte Selbsthemmungswinkel sind, so dass der Einsatz nicht wirksam in Richtung der Seitenstützflächen gedrückt wird, wird der Widerstand gegen Verschiebung von den Seitenstützflächen nichtsdestoweniger sehr gross sein. Die Neigung der schrägen Flächen 52 oder 52a, in Fig. 9 im Schnitt gezeigt, soll in bezug auf die untere Fläche innerhalb 10-600 liegen und vorzugsweise zwischen 20 und 300 betragen.
Die
Neigung, die in Fig. 8 im Schnitt gezeigt ist, soll 0-450, vorzugsweise 10-300 betragen.
Da die Klemmplatte von dem Zapfen 46 und der vorspringenden Nase 47 gegen seitliche Bewegung gesichert ist, wird eine wirksame und feste Hemmung des Einsatzes 31 ohne Spiel in allen Richtungen erreicht. Die Reibung zwischen dem Einsatz und dem Unterlagsplättchen 41 bzw. zwischen dem Einsatz und der Klemmplatte trägt natürlich zur Hemmung bei.
Wie aus den Fig. 7-9 ersichtlich, sind die geneigten Berührungsflächen 52,52a verhältnismässig klein in bezug auf die restliche Oberfläche des Einsatzes 31, und es ist natürlich wünschenswert, dass sie einen möglichst kleinen Raum entlang den Seiten einnehmen, die die Schneidkanten tragen.
Für die gezeigte parallelogrammförmige Einsatzplatte kann der Winkel zwischen den Schneidkanten 45-880 betragen. Es ist natürlich auch möglich, dem Einsatz eine Rhombusform zu geben. Schneideinsätze mit ebener Rechtecksform können auch verwendet werden, d. h. die Eckwinkel sind 900. Bei entsprechender Abänderung des Halters kann der Einsatz auch mehr als vier Ecken haben, in welchem Fall die Winkel der Schneidkanten stumpf sind. Parallelogrammförmige Einsätze wurden für zweckmässig befunden, speziell für Kopierdrehen - einer Arbeitsweise, bei der die Erfindung, wie früher erwähnt, besonders nützlich ist.
In Fig. 10 wird eine andere Ausführungsform eines Einsatzes gezeigt, bei dem der Teil 56 in bezug auf die Schneidkanten 55 schräg ist, um bei Einsätzen mit geringer Breite des Spanbrechers 53,56 für die Berührungsfläche 51 der Klemmplatte genügend Raum zu schaffen.
Fig. 11 zeigt, wie die resultierende Kraft R der Klemmkräfte trotz der Tatsache, dass letztere schräg gerichtet sind, verhältnismässig zentral liegt. Die horizontale Komponente H wird von der seitlichen Stützfläche aufgenommen. Durch symmetrisches Ansetzen der Klemmkräfte an beiden Seiten des Einsatzes gelangt die resultierende Kraft R näher zur Mitte der unterstützenden Fläche, als bei einseitiger Stellung der auf den Einsatz wirkenden Kräfte.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine andere Ausführungsform des Einsatzes und der Klemmplatte, bei der
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die Oberseite des Einsatzes nicht, wie in den früheren Beispielen, mit einem Spanbrecher an seiner Oberflä- che versehen ist. Die Fig. 14-16 zeigen einen Einsatz, der mit dieser Ausführungsform übereinstimmt.
Der Halterschaft 71 ist unverändert im Vergleich mit dem früher gezeigten Halter 30. Die Klemmplatte 70 unterscheidet sich von der Klemmplatte 40 in der Form einer der kleinen Flächen 73 und 74, welche den Einsatz 72 berühren. Ebenso wie die obere Fläche 75 des Einsatzes parallel mit der unteren Fläche 77 ist, muss auch die Fläche 73 parallel mit der unteren Fläche sein, was sie von der Fläche 51 in den Fig. 3 und 5 unterscheidet. Die Fläche 74 soll, wie früher gezeigt, dieselbe Neigung wie die schräge Berührungsfläche 76, gegen die sie anliegt, haben.
Analog mit der früher beschriebenen Ausführung können die geneigten Berührungsflächen 76 entweder in der Längsrichtung mit der Kante des Einsatzes parallel oder dazu geneigt sein, wie in den Fig. 14 und 15 durch strichlierte Linien angezeigt wird, die eine wahlweise Stellung 76a für die geneigten Berührungsflächen zeigen. Im gezeigten Schnitt in Fig. 16 ist die Fläche 76 oder 76a immer geneigt. Für die Neigungswinkel sind obige Angaben über die Flächen 52 bzw. 52a gültig. Diese Ausführungsart wurde erläutert für einen Einsatz, der im Grundriss die Form eines Parallelogrammes hat und dessen Schneidkanten in einem Winkel von 45 bis 880 zueinander stehen können.
Um den Einsatz noch wirksamer an einer Drehung in bezug auf das Unterlagsplättchen zu hindern und auch, um volle Gewissheit zu erlangen, dass der Einsatz an den Rändern gut unterstützt ist, kann das
Unterlagsplättchen entlang der Kante der oberen Fläche mit einer leistenförmigen Erhebung oder meh- reren an der Kante gelegenen, erhabenen Stücken ausgeführt sein. Ein Unterlagsplättchen 41 (Fig. 17) ist entlang seiner Kanten mit einem Randwulst 61 ausgestattet. In der Mitte des Plättchens befindet sich eine
Bohrung 63 für eine Schraube, einen röhrentörmigen Zapfen od. ähnl. Mittel zum Halten des Plättchens auf dem Werkzeughalter. Zwischen der Schraubenbohrung 63 und dem Randwulst 61 ist eine Fläche 62, welche etwas niederer als der Randwulst 61 liegt und, wie gezeigt, zweckmässigerweise in der Haupt- ebene liegen kann.
Wenn das Unterlagsplättchen über seine gesamte obere Fläche vollkommen eben wäre, könnte sich der Kontakt zwischen der Unterseite des Einsatzes und der Oberseite des Unterlagsplättchens auf das Zen- trum der Berührungsfläche konzentrieren, weil Ungenauigkeiten in der Herstellung der Flächen kleine
Erhebungen verursachen könnten. Das Ergebnis davon wäre, dass die Berührung an den Rändern mangel- haft werden würde und die Gefahr bestünde, dass der Einsatz von den Schnittkräften gebrochen wird. Dar- über hinaus gibt eine Berührung im Zentrum einen sehr kleinen Widerstand gegen Verdrehung des Einsatzes, so dass die Reibung zwischen dem Einsatz und dem Unterlagsplättchen, die durch die Klemm- kräfte entsteht, in solch einem Fall sehr geringe Wirkung gegen Verdrehung des Einsatzes hätte.
Wenn die Berührung jedoch'entlang des Randwulstes 61 erfolgt, erhalten die Reibungskräfte einen langen He- belarm und der Verdrehungswiderstand wird so wirksam wie nur möglich.
In den Fig. 18 und 19 ist eine andere Ausführungsform des Unterlagsplättchens gezeigt, bei der die Erhebungen 61 durch zwei erhöhte Stücke 64 ersetzt ist. Es ist auch möglich, die erhöhten Stücke auf die Flächen zu begrenzen, die an die Ecken des Einsatzes anschliessen, wobei eine Unterstützung mit vier separaten, erhabenen Flächenstücken erreicht wird. Ein besonderer Vorteil eines oder mehrerer vorstehender Flächenstücke 61,64 gemäss der letzten Anordnung ist, dass nur diese Flächenstücke an der Oberfläche genau bearbeitet sein müssen, wogegen weder der niedere Teil 62 zwischen dem Schraubenloch und den Stücken 61, noch der zwischen den Stücken 61 eine genauere Bearbeitung erfordert.
Es ist natürlich auchmöglich, die Unterseite des Einsatzes mit vorspringenden Flächenstücken an den Rändern auszustatten, wobei diese Stücke auf einem Unterlagsplättchen aufliegen, welches entweder plan ist oder entsprechende Erhebungen hat.
Wenn das Unterlagsplättchen aus mehreren übereinanderliegenden Plättchen zusammengesetzt ist, können diese, um ein gegenseitiges verdrehen oder Schaukeln zu verhindern, zueinander und am Grund auch mit dem Werkzeughalter, mit ähnlichen vorstehenden Randstücken auf den Plättchen oder auf dem Werkzeughalter in Berührung stehen.
Die Erfindung wurde oben in Verbindung mit drehbaren Einsätzen beschrieben und erläutert, d. h., die Einsätze können herumgedreht werden. Sie kann natürlich auch für Einsätze, welche kopfüber gedreht werden können, verwendet werden. Im letzteren Fall sind beide Seiten des Einsatzes mit geneigten Berührungsflächen gemäss der Erfindung ausgestattet.
Die Erfindung kann auch für solche Einsätze verwendet werden, welche nicht drehbar sind und nur eine Schneidkante aufweisen. Die beschriebenen Einsätze sind vierseitig, jedoch kann die Erfindung auch bei dreieckigen Einsätzen oder solchen mit mehr als vier-Seiten angewendet werden.
Der Einsatz ist gewöhnlich aus Sintermaterialien, wie gesinterte Karbide oder Keramikoxyde, her- gestellt. Auch das Unterlagsplättchen kann aus solchen Materialien sein. Die andern Teile des Werkzeug-
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halters sind gewöhnlich aus Stahl hergestellt.
Wie aus den oben beschriebenen Beispielen hervorgeht, schafft die Erfindung einen wesentlichen Vorteil gegenüber den bisher bekannten Ausführungen dadurch, dass Einsätze im Werkzeughalter bei solchen Arbeitsgängen, bei denen die Gefahr einer Verschiebung aus ihrer richtigen Stellung gegeben ist, wirksam festgehalten werden können. Dies ist von grosser Wichtigkeit für Arbeiten mit hoher Genauigkeit, wie z. B. Kopierdrehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schneideeinsatz, der mindestens eine zwischen zwei Schneidkanten liegende Schneidecke, den
Schneidkanten gegenüberliegende Seitenstützflächen und Angriffsflächen für eine Klemmvorrichtung auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (31) für den Angriff einer Klemmplatte (40) eines Werk- zeughalters (30) an der oberen Fläche (53,56, 57 bzw. 75) voneinander getrennte Flächenabschnitte (52, 53 bzw. 75,76) aufweist, deren angegriffene Stellen im Bereich der von der Schneidecke (58) entfernten Enden der Schneidkanten (55, 59) liegen, wobei mindestens einer der Flächenabschnitte (52 bzw.
76 von der gegenüberliegenden Seitenstützfläche abwärts geneigt ist.