CH639303A5

CH639303A5 - COUNTERBOW TOOL WITH ADJUSTABLE CUTTING INSERTS.

Info

Publication number: CH639303A5
Application number: CH288479A
Authority: CH
Inventors: Clas Eklind; Christer Gyllhamn
Original assignee: Granlund & Co Ab H
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1979-03-28
Publication date: 1983-11-15
Also published as: FR2422466B1; GB2018644B; SE7804233L; FR2422466A1; IT1113235B; GB2018644A; IT7921474A0; SE424516B; DE2911358A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Senkwerkzeug mit einstellbaren Schneideinsätzen, beispielsweise aus Hartmetall oder Keramik, zum Oberflächen- und Tiefsenken bei der spanabhebenden Metallbearbeitung, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben ist. The invention relates to a countersinking tool with adjustable cutting inserts, for example made of hard metal or ceramic, for surface and deep countersinking in metal cutting, as described in the preamble of claim 1.

Ein Senkwerkzeug dieser Art ist allgemein als Zapfenbohrer (center cock bit bzw. pilot drill) bekannt, obwohl er auch zu Senkzwecken an Oberflächen Verwendung finden kann. Die Verwendung einstellbarer Schneideinsätze ist in andern Zusammenhängen bereits seit längerer Zeit bekannt, jedoch sind diese für ein tieferes Bohren bisher nicht verwendbar gewesen, und zwar in erster Linie deshalb, weil ihnen der notwendige Raum für die Späne fehlte. Insbesondere der Nachteil eines kleinen Spanraumes wird dadurch vermieden, dass das Senkwerkzeug nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. A countersinking tool of this type is generally known as a center cock bit or pilot drill, although it can also be used for countersinking purposes on surfaces. The use of adjustable cutting inserts has been known in other contexts for a long time, but these have so far not been usable for deeper drilling, primarily because they lacked the necessary space for the chips. In particular, the disadvantage of a small chip space is avoided in that the countersinking tool is designed according to the characterizing part of patent claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Preferred embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Die Erfindung ist nachstehend an Ausführungsbeispielen unter Bezugsnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen: The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to a drawing. Show it:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäs-sen Senkwerkzeugs mit Halter und Führungszapfen, 1 is an exploded view of a countersinking tool according to the invention with holder and guide pin,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung des erfmdungsgemässen Senkwerkzeugs, 2 is a perspective view of a second embodiment of the lowering tool according to the invention,

Fig. 3 ein im wesentlichen gemäss Fig. 1 ausgestaltetes Senkwerkzeug in einer Ansicht auf das Arbeitsende und Fig. 3 is a substantially designed according to FIG. 1 lowering tool in a view of the end of work and

Fig. 4 eine andere Ausgestaltung eines erfmdungsgemässen Senkwerkzeugs in einer Darstellung gemäss Fig. 3. 4 shows another embodiment of a lowering tool according to the invention in a representation according to FIG. 3.

Das Werkzeug gemäss Fig. 1 zeigt einen Halter 1 und ein Oberflächen- oder Tiefsenkwerkzeug 2 mit einer zylindrischen Welle 3 und einen Schneidkörper 4, wobei die Welle 3 und der Schneidkörper 4 aus einem Stück hergestellt sind. Die Welle 3 kann konisch ausgebildet sein, falls dieses gewünscht ist. Der Halter 1 ist so ausgestaltet, dass er mit einer Spindel einer Werkzeugmaschine für die spanabhebende Behandlung von Metall verbunden werden kann. Das eine Ende des Halters 1 besitzt eine zentrische Bohrung zur Aufnahme der Welle 3 des Senkwerkzeugs, das zu diesem Zwek-ke in dem Halter 1 mittels einer Schraube 5 befestigt ist, welche mit einer flachen Fläche einer Ausnehmung 6 in der Welle 3 zusammenwirkt. Eine Längsnut 7 in der Welle 3 und ein entsprechender Längsvorsprung in der Bohrung hält das Senkwerkzeug 2 in Umfangsrichtung. The tool according to FIG. 1 shows a holder 1 and a surface or lowering tool 2 with a cylindrical shaft 3 and a cutting body 4, the shaft 3 and the cutting body 4 being made from one piece. The shaft 3 can be conical if this is desired. The holder 1 is designed such that it can be connected to a spindle of a machine tool for the machining of metal. One end of the holder 1 has a central bore for receiving the shaft 3 of the countersinking tool, which for this purpose is fastened in the holder 1 by means of a screw 5, which cooperates with a flat surface of a recess 6 in the shaft 3. A longitudinal groove 7 in the shaft 3 and a corresponding longitudinal projection in the bore holds the countersinking tool 2 in the circumferential direction.

Das Senkwerkzeug 2 ist ausserdem mit einer axialen Durchgangsbohrung 8 zur Aufnahme einer Welle 10 eines Führungszapfens 9 versehen, dessen freies Ende in einer zweiten axialen Bohrung des Halters 1 aufgenommen wird, wobei der Führungszapfen 9 am Halter 1 mittels einer Schraube 11 befestigt ist. The countersinking tool 2 is also provided with an axial through bore 8 for receiving a shaft 10 of a guide pin 9, the free end of which is received in a second axial bore of the holder 1, the guide pin 9 being fastened to the holder 1 by means of a screw 11.

Der Schneidkörper 4 des Senkwerkzeugs hat zwei flügelartige Träger 12 und 13, an denen jeweils ein einstellbarer Einsatz 14 befestigt ist, der in Schneidstellung von einem Klemmelement 15 gehalten ist. The cutting body 4 of the countersinking tool has two wing-like supports 12 and 13, to each of which an adjustable insert 14 is fastened, which is held in the cutting position by a clamping element 15.

Die Träger 12,13 stehen in einander gegenüberliegenden Richtungen vor, d.h. auf jeder Seite der Mittelachse a des Senkwerkzeugs 2; sie sind relativ zueinander diametral und parallel angeordnet. Jeder Träger 12,13 besitzt eine Stirnfläche 16, die von der Welle 3 abgewendet ist, wobei die Stirnflächen 16 vorzugsweise in ein und derselben Ebene liegen, für welche die Mittelachse a die Normale darstellt. Die Stirnflächen 16 können teilweise oder vollständig bezüglich dieser Ebene angefast bzw. abgeschrägt sein, falls dies gewünscht ist. Jeder Träger 12,13 besitzt ausserdem eine Vorderseite 17, die in dieselbe Richtung weist wie die Drehrichtung des Senkwerkzeugs 2, und eine Rückseite 18, die in die entgegengesetzte Richtung weist, sowie eine Umfangsfläche 19, welche entgegen der Drehrichtung gerichtet ist und sich im wesentlichen längs der Mittelachse a erstreckt. The beams 12, 13 project in opposite directions, i.e. on each side of the central axis a of the countersinking tool 2; they are arranged diametrically and parallel to each other. Each carrier 12, 13 has an end face 16 which faces away from the shaft 3, the end faces 16 preferably lying in one and the same plane for which the central axis a represents the normal. The end faces 16 can be partially or completely chamfered or beveled with respect to this plane, if so desired. Each carrier 12, 13 also has a front side 17, which points in the same direction as the direction of rotation of the lowering tool 2, and a rear side 18, which points in the opposite direction, and a circumferential surface 19, which is directed counter to the direction of rotation and essentially extends along the central axis a.

Die Träger 12, 13 sind mit Ausnehmungen 20 versehen, welche Sitze zur Aufnahme einstellbarer Einsätze 14 darstellen bzw. bilden. Die Ausnehmungen 20 sind in den Vorderseiten 17 nahe der Vorderkante 21 angeordnet, welche die Vorderseite 17 und die flache Stirnseite 16 verbindet. Die Ausnehmungen 20 sind zugespitzt und der Formgebung der zur Verwendung kommenden, einstellbaren Einsätze ange-passt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Körper von gleichseitiger Dreiecksform bilden, wobei dieser Körper schwenkbar ist, wenn eine Schneidkante verbraucht ist. Jeder einstellbare Einsatz 14 besitzt drei Schneidkanten und kann demgemäss dreimal geschwenkt werden. Die Klemmelemente 15 sind mit einer Schraube 22 versehen, mit der die Klemmelemente 15 auf den einstellbaren Einsätzen 14 in Anlage kommen. The carriers 12, 13 are provided with recesses 20, which represent or form seats for receiving adjustable inserts 14. The recesses 20 are arranged in the front sides 17 near the front edge 21, which connects the front side 17 and the flat end side 16. The recesses 20 are tapered and adapted to the shape of the adjustable inserts used, which in the exemplary embodiment shown form a body of equilateral triangular shape, this body being pivotable when a cutting edge has been used up. Each adjustable insert 14 has three cutting edges and can accordingly be pivoted three times. The clamping elements 15 are provided with a screw 22, with which the clamping elements 15 come into contact with the adjustable inserts 14.

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

6C 6C

65 65

Um eine genaue Beschreibung des erfindungsgemässen Senkwerkzeugs zu ermöglichen, sind in den Fig. 3 und 4 zwei Bezugslinien x und y eingeführt. Die Bezugslinie x verläuft senkrecht durch die Mittelachse a des Senkwerkzeugs 2 und in der dargestellten Ausführung in der erwähnten Ebene, die mit den flachen Stirnseiten 16 der Träger 12,13 zusammenfallt. Die Bezugslinie y schneidet die Bezugslinie x und die Mittelachse a senkrecht im gleichen Schnittpunkt, wobei die Bezugslinie y parallel zu den Vorderkanten 21 der Träger 12, 13 verläuft, die zwischen den Vorderseiten 17 und den flachen Stirnflächen 16 liegen. Demgemäss verläuft die Bezugslinie x auch im rechten Winkel zu den Vorderkanten 21. In order to enable a precise description of the countersinking tool according to the invention, two reference lines x and y are introduced in FIGS. 3 and 4. The reference line x runs perpendicularly through the central axis a of the countersink tool 2 and, in the embodiment shown, in the plane mentioned, which coincides with the flat end faces 16 of the supports 12, 13. The reference line y intersects the reference line x and the central axis a perpendicularly at the same intersection, the reference line y running parallel to the front edges 21 of the supports 12, 13, which lie between the front sides 17 and the flat end faces 16. Accordingly, the reference line x also runs at right angles to the front edges 21.

Wie noch deutlicher aus Fig. 4 erkennbar ist, sind die beiden Vorderkanten 21 zueinander parallel versetzt und liegen auf jeder Seite des Durchmessers bzw. der Bezugslinie y, vorzugsweise in einem Abstand von etwa 1,0 mm. Demgemäss hat jeder Träger 12,13 Vorderkantenabschnitte, die benachbart der Vorderkante 21 liegen, die hinter der Bezugslinie verläuft, und demgemäss eine erwünschte, effizientere Stellung für den einstellbaren Einsatz 14 schaffen. Die Rückseiten 18 sind ebenfalls parallel zueinander, siehe Fig. 2 und 3, ihre Hinterkanten 23 verlaufen zu der Bezugslinie y und demgemäss zu der Vorderkante 21. Die Hinterkante 23 könnte jedoch auch bezüglich der Bezugslinie y angestellt sein, siehe Fig. 4, d.h. die Rückseiten der Träger 12,13 könnte bezüglich einer durch die Bezugslinie y und die Mittelachse a verlaufenden mittleren Ebene angestellt verlaufen, so dass die Träger 12,13 konisch zulaufen und zu ihren Umfangsflächen 19 hin schmaler werden. Diese Ausgestaltung wird nachstehend als «alternative Ausgestaltung» bezeichnet. Jeder Träger 12,13 hat demgemäss eine gleichmässige Dicke an der Stirnfläche 16, oder aber eine gegen den Umfang des Trägers abnehmende Dicke gemäss der alternativen Ausgestaltung. Wie weiter oben bereits erwähnt worden ist, sind die Vorderseiten 17 so angeordnet, dass ihre Vorderkanten 21 innerhalb oder vor der Bezugslinie y liegen und parallel zu dieser verlaufen, während die Vorderseiten in rückwärtiger Richtung angestellt sind (bezüglich der Drehrichtung), und zwar von der Vorderkante 21 aus, so dass jeder Träger 12,13 zur Welle 3 hin konisch zuläuft. Die Anstellung der Vorderseite 17 beträgt 5° im Hinblick auf eine sich durch die Bezugslinie 17 und die Mittelachse a erstrek-kende Mittelebene. As can be seen even more clearly from FIG. 4, the two front edges 21 are offset parallel to one another and lie on each side of the diameter or the reference line y, preferably at a distance of approximately 1.0 mm. Accordingly, each bracket 12, 13 has leading edge portions that are adjacent to the leading edge 21 that is behind the reference line and, accordingly, create a desired, more efficient position for the adjustable insert 14. The rear sides 18 are also parallel to one another, see FIGS. 2 and 3, their rear edges 23 run to the reference line y and accordingly to the front edge 21. However, the rear edge 23 could also be set with respect to the reference line y, see FIG. the rear sides of the carriers 12, 13 could run in relation to a central plane running through the reference line y and the central axis a, so that the carriers 12, 13 taper conically and become narrower towards their peripheral surfaces 19. This configuration is referred to below as the “alternative configuration”. Each carrier 12, 13 accordingly has a uniform thickness on the end face 16, or else a thickness decreasing towards the circumference of the carrier in accordance with the alternative embodiment. As has already been mentioned above, the front sides 17 are arranged such that their front edges 21 lie within or in front of the reference line y and run parallel to this, while the front sides are set in the rearward direction (with respect to the direction of rotation), namely from that Front edge 21, so that each carrier 12, 13 tapers towards the shaft 3. The inclination of the front side 17 is 5 ° with respect to a central plane extending through the reference line 17 and the central axis a.

Das Verhältnis der kleinsten Dicke des Schneidkörpers 4 oder des Abstandes der Hinterkanten 23 an der Bezugslinie x und der grössten Dicke oder des Abstandes der Umfangsflächen 19 der Träger 12,13 an der Bezugslinie y ist so ausgebildet, dass der erforderliche Raum für die Späne gewährleistet ist, wie es in Kombination hiermit auch ein weiteres Merkmal ist, dass jeder Träger 12,13 an der Stirnseite 16 eine gleichmässige Dicke besitzt bzw. gemäss der alternativen Ausgestaltung eine Dicke, die in Richtung auf den Umfang des Trägers an der Stirnseite 16 konisch zuläuft. Dieses Dickenverhältnis (wie es im einzelnen weiter oben in der Beschreibungseinleitung beschrieben worden ist) hat sich erfin-dungsgemäss überraschenderweise als weniger als 1:1,70 herausgestellt. Dieses Verhältnis liegt vorzugsweise innerhalb des Intervalls von 1:1,75 bis 2,40 und höchst vorzugsweise innerhalb des Intervalls von 1:1,80 bis 2,20, d.h. der The ratio of the smallest thickness of the cutting body 4 or the distance between the rear edges 23 on the reference line x and the greatest thickness or the distance of the peripheral surfaces 19 of the carriers 12, 13 on the reference line y is designed such that the required space for the chips is ensured As is also a further feature in combination with this that each carrier 12, 13 on the end face 16 has a uniform thickness or, according to the alternative embodiment, a thickness that tapers conically in the direction of the circumference of the carrier on the end face 16. According to the invention, this thickness ratio (as described in detail above in the introduction to the description) surprisingly turned out to be less than 1: 1.70. This ratio is preferably within the range of 1: 1.75 to 2.40 and most preferably within the range of 1: 1.80 to 2.20, i.e. the

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Abstand zwischen den Umfangsflächen 19 der Träger 12, 13 ist erheblich grösser als der rechtwinklige Abstand zwischen den Rückseiten 18 der Träger 12, 13. Die niedrigeren Grenzen von 1:2,40 bzw. 1:2,20 werden durch die Materialfestigkeit und die extrem hohen Schneidgeschwindigkeiten festgelegt, die mit einem erfindungsgemässen Senkwerkzeug möglich sind, wobei beispielsweise Umfangsgeschwindigkeiten bis zu etwa 400 m/min möglich sind. Es wurde gefunden, Distance between the peripheral surfaces 19 of the carrier 12, 13 is considerably larger than the right-angled distance between the rear sides 18 of the carrier 12, 13. The lower limits of 1: 2.40 and 1: 2.20 are due to the material strength and the extreme set high cutting speeds that are possible with a countersinking tool according to the invention, wherein, for example, peripheral speeds of up to about 400 m / min are possible. It was found,

dass das Verhältnis ausserhalb dieses Intervalls, also einerseits beispielsweise ein Verhältnis von 1:1,60, einen zu kleinen Raum für die Späne ergibt, und anderseits beispielsweise ein Verhältnis von 1:2,60 zu einem Bruch des Schneidkörpers führen kann, der durch unzureichende Festigkeit bedingt ist. that the ratio outside of this interval, on the one hand, for example, a ratio of 1: 1.60, results in a space that is too small for the chips, and on the other hand, for example, a ratio of 1: 2.60 can lead to breakage of the cutting body due to insufficient Strength is due.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung, bei welcher die Bezugslinie x eine projizierte Normale auf diese Linie von jeder Hinterkante durchsetzt, welche sodann ebenso wie der in Rede stehende Trägerabschnitt eine Dicke besitzt, die in Richtung auf die Welle abnimmt, und welche die Eigenschaften eines erhöhten Spanraums weiter verbessern. Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 erörtert worden ist, bei dem der Träger in Richtung auf seinen Umfang und zur Stirnfläche 16 hin konisch abnimmt, schneidet die Bezugslinie x eine projizierte Normale auf diese Linie von einem tangentialen Punkt auf der Hinterkante 23. Fig. 3 shows an embodiment in which the reference line x passes through a projected normal to this line from each trailing edge, which then, like the carrier section in question, has a thickness which decreases in the direction of the shaft, and which has the properties of an increased Further improve chip space. In the alternative embodiment, as discussed above with reference to FIG. 4, in which the carrier tapers towards its periphery and towards the end face 16, the reference line x intersects a projected normal to this line from a tangential point the rear edge 23.

Die vorliegende Erfindung macht es weiterhin möglich, dass die einstellbaren Einsätze mit unterschiedlichen Abständen vom Mittelpunkt angeordnet werden, so dass sie einander während der Bearbeitung überlappen und jeder Träger seinen eigenen radialen Abschnitt in Umfangsrichtung bearbeitet. Derartige Ausgestaltungen sind in den Fig. 2 und 4 dargestellt. Dieses ermöglicht unterschiedliche Senkungsdimensionen unter Verwendung von einstellbaren Einsätzen gleicher Grösse. Die einstellbaren Einsätze können jeglicher Form sein, beispielsweise quadratisch, rhomboid, kreisförmig od.dgl., oder, wie bereits erwähnt, dreiecksförmig, wobei auch Kombinationen dieser oder anderer Formen für ein und dasselbe Senkwerkzeug möglich sind. Die Ausnehmungen in den Vorderkanten der Träger werden selbstverständlich so ausgestaltet, dass sie die zur Verwendung kommenden, einstellbaren Einsätze für ein bestimmtes Senkwerkzeug aufnehmen können. The present invention further makes it possible for the adjustable inserts to be arranged at different distances from the center point so that they overlap one another during processing and each carrier processes its own radial section in the circumferential direction. Such configurations are shown in FIGS. 2 and 4. This enables different countersinking dimensions using adjustable inserts of the same size. The adjustable inserts can be of any shape, for example square, rhomboid, circular or the like, or, as already mentioned, triangular, whereby combinations of these or other shapes are also possible for one and the same countersinking tool. The recesses in the front edges of the carriers are of course designed in such a way that they can accommodate the adjustable inserts used for a specific countersinking tool.

Das Prinzip versetzter einstellbarer Einsätze ermöglicht die Verwendung kleinerer und weniger aufwendiger Einsätze, wobei gleichzeitig die gleiche Lebensdauer erzielt wird. The principle of offset adjustable inserts enables the use of smaller and less complex inserts, while at the same time achieving the same service life.

Der drehende Führungszapfen 9 ermöglicht eine Zentrierung während der Senkoperation, die um eine vorgebohrte Bohrung oder Ausnehmung herum ausgeführt wird. Dieser sich drehende Führungszapfen kann, falls dieses gewünscht wird, durch einen Einsatzbohrer ersetzt werden, wenn beispielsweise eine Schulter angesenkt werden soll. The rotating guide pin 9 enables centering during the lowering operation, which is carried out around a predrilled bore or recess. This rotating guide pin can, if desired, be replaced by an insert drill if, for example, a shoulder is to be countersunk.

Der Führungszapfen 9 ruht in einem kreisförmigen Kragen 24 um die Führungsbohrung. Dieser Kragen 24 ist 0,5 mm jenseits der Einsätze angeordnet. Aufgrund dieser Konstruktion werden die einstellbaren Einsätze 14 nicht von dem Führungszapfen 9 beschädigt, wenn irgendwelche möglichen Schlagbeanspruchungen od.dgl. auf die Stirnseite des Führungszapfens einwirken. The guide pin 9 rests in a circular collar 24 around the guide bore. This collar 24 is arranged 0.5 mm beyond the inserts. Due to this construction, the adjustable inserts 14 are not damaged by the guide pin 9 if any possible impact stress or the like. act on the face of the pilot pin.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. countersinking tool (2) for surface and deep countersinking, which comprises a shaft (3) to be supported in a holder (1) and a cutting body (4) with two wing-like, adjustable cutting inserts (14) on their end faces (16) Carriers (12, 13) are assembled, which carriers protrude from the shaft (3), a front side (17) in the direction of rotation of the countersinking tool with an end front edge (21), a back side (18) opposite the front side with an end rear edge ( 23) and have an outer circumferential surface (19), characterized in that the thickness of the supports (12, 13) on the front outer circumference is at most as great as at the radially further inward locations and that the ratio of the on a first, the central axis ( a) of the lowering tool (2) intersecting and extending to the front front edges (21) at right angles extending reference line (x) measured distance between two perpendicular to this reference line Ta ngenten to the rear edges (23) and the distance between the outer circumferential surfaces (19) of the carrier (12,13) on a second reference line (y), which the first reference line (x) and the central axis (a) at a common intersection at right angles cuts and runs parallel to the front edges (21) of the carrier (12, 13), is less than 1: 1.70.

2. Countersinking tool according to claim 1, characterized in that the carriers (12, 13) have the same thickness on the end face (Fig. 3).

2nd

PATENT CLAIMS

3. Countersinking tool according to claim 1, characterized in that the supports (12, 13) have a thickness that decreases towards the circumference at the end (FIG. 4).

4. Countersinking tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the distance between the rear edges (23) of the carrier (12, 13) and the distance between the peripheral surfaces (19) of the carrier (12, 13) 1: 1.75 to 1: 2.40.

5. countersinking tool according to claim 4, characterized in that the distance ratio is 1: 1.80 to 1: 2.20.

6. Countersinking tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the adjustable inserts (14) are arranged at the same distance from the central axis (a).

7. countersinking tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the adjustable inserts (14), for. B. two or more inserts are arranged at different distances from the central axis (a).