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Für die spanabhebende
Bearbeitung von Werkstücken
werden häufig
Werkzeuge eingesetzt, die mit Schneidplatten aus oxydkeramischen
Werkstoffen versehen sind. Das gilt vor allem für Fräswerkzeuge, aber auch für Bohrwerkzeuge
und für Drehwerkzeuge.
Insbesondere bei Fräswerkzeugen sind
in der Regel mehrere Schneidplatten vorhanden, die an einzelnen
Plattensitzen angeordnet sind, die je nach der Form und dem Einsatzzweck
des Fräswerkzeuges
in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt
sind, die aber auch in axialer Richtung in einem bestimmten Anordnungsmuster
angeordnet sein können.
Entsprechendes gilt für
Bohrwerkzeuge und für
Drehwerkzeuge, und zwar solche für
die Innenbearbeitung.
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Die
Schneidplatten weisen zumindest eine ebene Unterseite und meist
auch eine ebene Oberseite auf, die beide parallel zueinander angeordnet sind.
Die Schneidplatten weisen zumindest im Bereich ihrer Oberseite wenigstens
eine Schneidkante auf. Wendeschneidplatten weisen auch im Bereich der
Unterseite eine Schneidkante auf, die im allgemeinen auf Umschlag
symmetrisch zur Schneidkante der Oberseite angeordnet ist.
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In
den Schneidplatten ist ein Durchgangsloch vorhanden, das wenigstens
einen axialen Abschnitt aufweist, dessen Umfangsfläche als
Anlagefläche
für den
Kopf einer Befestigungsschraube ausgebildet ist. Die Anlagefläche ist
eine Rotationsfläche in
Form einer Kegelstumpfmantelfläche,
die sich in Richtung zur Oberseite der Schneidplatte hin erweitert.
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Bei
den Wendeschneidplatten weist das Durchgangsloch einen zweiten axialen
Abschnitt auf, dessen Umfangsfläche
ebenfalls als Anlagefläche
für den
Kopf einer Befestigungsschraube ausgebildet ist. Die zweite Anlagefläche ist
in axialer Richtung entgegengesetzt zur ersten Anlagefläche ausgerichtet
und im übrigen
entsprechend der ersten Anlagefläche
ausgebildet.
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Die
Achse des Durchgangsloches und damit die Rotationsachse der Anlagefläche ist
parallel zu einer Flächennormalen
der Unterseite der Schneidplatte ausgerichtet.
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An
dem Werkzeug weist jeder Plattensitz eine ebene Auflagefläche für die Schneidplatte
auf. Im Bereich eines jeden Plattensitzes ist ein Gewindeloch für eine Befestigungsschraube
vorhanden. Dieses Gewindeloch ist zumindest annähernd in der Fluchtlinie des
Durchgangsloches der Schneidplatte angeordnet. Dieses Gewindeloch
hat eine gewisse axiale Erstreckung damit für den Gewindeschaft der Befestigungsschraube
eine ausreichende Gewindelänge
vorhanden ist.
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Zumindest
Fräswerkzeuge
und Bohrwerkzeuge, oft aber auch Drehwerkzeuge für die Innenbearbeitung, haben
einen Grundkörper,
der als Rotationskörper
ausgebildet ist. Da die Oberseite der am Werkzeug angeordneten Schneidplatten
zumindest näherungsweise
in einer durch die Achse des Rotationskörpers gehenden Axialebene angeordnet
ist, ist der zugehörige
Plattensitz parallel dazu um die Dicke der Schneidplatte nach unten
versetzt. Da die Schneidplatten im allgemeinen eine verhältnismäßig kleine
Grundrissfläche
haben, ist der radiale Abstand der Befestigungsschraube von der
Schneidkante verhältnismäßig klein.
Da der Plattensitz tiefer als die Schneidkante liegt, ist aufgrund
der Rotationsform des Grundkörpers
der Abstand der Achse des Gewindeloches vom Außenrand des Plattensitzes um ein
entsprechendes Maß kleiner.
Da die Länge
des Gewindeloches ein gewisses Maß nicht unterschreiten darf
und das Ende der Befestigungsschraube nicht über die Außenfläche des Werkzeuges überstehen
darf und außerdem
zwischen dem Gewindeloch und der Umfangsfläche des Grundköroers aus
Festigkeitsgründen
ein ausreichendes Werkstoffvolumen vorhanden sein muss, darf die
Krümmung
der Umfangsfläche
des Werkzeuges einen bestimmten Grenzwert nicht überschreiten und dementsprechend
der Halbmesser der Außenfläche des
Grundkörpers
einen bestimmten Grenzwert nicht unterschreiten. Die Durchmessermaße eines
solchen Werkzeuges sind also auf ein bestimmtes Mindestmaß begrenzt.
Damit sind in der Regel auch die Einsatzmöglichkeiten des Werkzeuges
begrenzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidplatte für Werkzeuge
für die
spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken anzugeben, bei der die
damit ausgerüsteten
Werkzeuge weitergehende Einsatzmöglichkeiten
als die bekannten Werkzeuge haben. Diese Aufgabe wird in Bezug auf
die Schneidplatte mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Für die Werkzeuge
wird diese Aufgabe mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Dadurch,
dass bei der Schneidplatte die Rotationsachse der Anlagefläche für den Kopf
der Befestigungsschraube gegenüber
einer Flächennormalen
der Unterseite der Schneidplatte und dementsprechend auch die Achse
des Gewindeloches am Grundkörper
des Werkzeuges geneigt, ist, wobei die Neigungsebene zumindest annähernd rechtwinklig zur
Rotationsachse des Werkstückes
ausgerichtet ist, beginnt am Plattensitz das Gewindeloch um ein gewisses
Maß in
radialer Richtung weiter einwärts und verläuft unterhalb
der Auflagefläche
des Plattensitzes bezogen auf die Tangente um ein entsprechendes
Maß noch
weiter nach einwärts.
Dadurch verbleibt zwischen dem Gewindeloch und der benachbarten
Außenseite
des Grundkörpers
ein größeres Werkstoffvolumen.
Damit kann bei einem vorgegebenen Mindestmaß dieses Werkstoffvolumens
der Halbmesser der Außenflächen der
Grundkörpers kleiner
ausgeführt
werden als bei den herkömmlichen
Werkzeugen.
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Bei
einer Ausgestaltung der Schneidplatte nach Anspruch 2 wird eine
Wendeschneidplatte geschaffen, deren Eigenschaften in Bezug auf
beide Plattenseiten gleichen sind.
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Mit
einer Ausgestaltung der Schneidplatte nach Anspruch 3 wird ein besonders
günstiger
Neigungswinkel erreicht.
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Bei
einer Ausgestaltung der Schneidplatte nach Anspruch 4 können herkömmliche
Befestigungsschrauben verwendet werden.
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Bei
einer Ausgestaltung der Schneidplatte nach Anspruch 5 wird gewährleistet,
dass bei der Verwendung von Befestigungsschrauben mit kugeliger
Anlagefläche
deren Kopf an der Anlagefläche
der Schneidplatte ringsum anliegt.
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Aufgrund
einer Ausgestaltung der Schneidplatte nach Anspruch 6 kann am Plattensitz
des Werkzeuges eine entsprechende seitliche Anlagefläche geschaffen
werden und damit sichergestellt werden, dass die durch die schräge Ausrichtung
der Befestigungsschraube parallel zur Auflagefläche des Plattensitzes wirkende
Kraftkomponente am Seitenrand der Schneidplatte nicht eine vom Plattensitz weg
gerichtete Kraftkomponente hervorruft.
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Dadurch,
dass bei dem Werkzeug für
die Verwendung von Schneidplatten nach einem der Ansprüche 1 bis
6 bei jedem Plattensitz zumindest für die von der Schneidkante
abgekehrte Seitenfläche der
Schneidplatte eine seitliche Anlagefläche vorhanden ist, wird erreicht,
dass die infolge der Schrägstellung
der Befestigungsschraube parallel zur Auflagefläche des Plattensitzes auftretende
Kraftkomponente aufgefangen wird. Dadurch ist trotz der Schrägstellung
der Befestigungsschraube ein genauer Sitz der Schneidplatte gewährleistet.
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Dadurch,
dass am Plattensitz die Achse des Gewindeloches in einer zur Rotationsachse
des Werkzeuges rechtwinklig ausgerichteten Ebene gegenüber der
Tangente einwärts
geneigt ist, verbleibt zwischen dem Gewindeloch und dem ihm benachbarten
Flächenabschnitt
der Umfangsfläche
des Werkzeuges ein größeres Werkstoffvolumen
als bei tangentialer Ausrichtung der Achse des Gewindeloches. Das
ergibt eine höhere
Formfestigkeit des Werkzeuges oder kann, bei gleicher Festigkeitsanforderung,
für eine
Verkleinerung des Mindesthalbmessers des Werkzeuges genutzt werden,
wodurch die Einsatzmöglichkeiten
des Werkzeuges deutlich erweitert werden.
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Bei
einer Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 8 können die
Passivkräfte
besser aufgefangen werden, die an der Schneidplatte infolge einer
besonderen Ausbildung ihrer Schneidkanten auftreten können.
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Durch
eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 9 wird erreicht,
dass trotz der Schrägstellung
der Befestigungsschraube und der dadurch gegebenen seitlichen Kraftkomponente
der von der Schneidkante abgekehrte Rand der Schneidplatte nicht
vom Plattensitz weggedrängt
wird sondern zusätzlich
auf die Anlagefläche
des Plattensitzes gedrückt
wird. Dadurch wird auch die Biegebelastung der Befestigungsschraube
infolge der an der Schneidkante auftretende Schnittkraft verringert.
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Durch
eine Ausgestaltung des Werkzeuges nach Anspruch 10 wird in Verbindung
mit einer Ausgestaltung der Schneidplatten nach Anspruch 5 erreicht,
dass die beiden miteinander zusammenwirkenden Anlageflächen ringsum
an einander anliegen, und zwar mit einer verhältnismäßig großen Berührungsfläche. Das vermindert bei beiden
Anlageflächen
die Flächenbelastung
und bei der Befestigungsschraube die Beanspruchung, insbesondere die
Biegebelastung.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine teilweise geschnitten
dargestellte Ansicht eines Fräswerkzeuges
mit Schneidplatten;
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2 eine ausschnittweise und
teilweise geschnitten dargestellte Stirnansicht des Fräswerkzeuges
nach 1;
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3 eine Draufsicht einer
Schneidplatte gemäß 1 und 2;
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4 je einen Längsschnitt
der Schneidplatte gemäß und 5
der Schnittverlaufslinie 4 – 4
bzw. 5 – 5
in 3;
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6 einen Längsschnitt
einer abgewandelten Ausführungsform
der Schneidplatte.
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Aus 1 ist ein Fräser 10 zu
ersehen, der einen Grundkörper 11 aufweist,
der zumindest näherungsweise
als Rotationskörper
ausgebildet ist. Der Grundkörper 11 weist
in seinem hinteren Längenabschnitt
eine kreiszylindrische Aufnahmefläche oder Führungsfläche 12 auf, deren
Achse mit der Rotationsachse 17 des Grundkörpers 11 fluchtet.
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Am
hinteren Ende ist eine diametral verlaufende Nut 13 vorhanden.
An dem Längenabschnitt mit
der Führungsfläche 12 schließ ein mittig
angeordnetes kreiszylindrisches Durchgangsloch 14 an, durch
das eine nicht dargestellte Befestigungsschraube hindurch gesteckt
werden kann. An das Durchgangsloch 14 schließt eine
Erweiterung 15 an, die den Kopf der Befestigungsschraube
aufnimmt, der sich an der ebenen kreisringförmigen Anlagefläche 16 anlegt,
wenn der Fräser
an der Arbeitsspindel einer Fräsmaschine
befestigt wird.
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Am
vorderen Längenabschnitt
des Grundkörpers 11 ist
eine Anzahl Plattensitze 21 mit je einer Schneidplatte 22 vorhanden.
Die Plattensitze 21 und damit auch die Schneidplatten 22 sind
zumindest näherungsweise
in Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Schneidkante 23 der
Hauptschneide ist an der Umfangsseite und die Schneidkante 24 der
Nebenschneide an der Stirnseite des Fräsers 10 gelegen. Dort,
wo die beiden Schneidkanten 23 und 24 zusammentreffen,
bilden sie eine Schneidecke 25. Diese Schneidecke 25 ist
spitz dargestellt. Sie kann auch abgerundet sein.
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In 1 ist die Schneidplatte 22 ohne
Befestigungsschraube dargestellt.
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Jeder
Plattensitz 21 weist eine ebene Auflagefläche 26 auf
(2), auf der die Schneidplatte 22 mit
ihrer Unterseite aufliegt. Außerdem
sind an jedem Plattensitz 21 seitliche Anlageflächen für die Seitenflächen der
Schneidplatte 22 vorhanden. Die Anlageflächen 27 und 28 sind
gegenüber
einer Flächennormalen
der Auflagefläche 26 um
einen Winkel δ geneigt,
und zwar in Richtung auf die Auflagefläche 26 hin. Dieser
Neigungswinkel δ ist
auf den Neigungswinkel der Seitenflächen der Schneidplatte 22 abgestimmt,
der noch erläutert
werden wird.
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Die
Anlagefläche 27 liegt
der Schneidkante 23 der Hauptschneide gegenüber und
die Anlagefläche 28 liegt
der Schneidkante 24 der Nebenschneide gegenüber.
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Aus 3 bis 5 ist die Schneidplatte 22 im Einzelnen
ersichtlich. In 3 ist
die Schneidplatte 22 in der gleichen Ausrichtung wie in 1 dargestellt.
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Die
Schneidplatte 22 ist eine planparallele Platte mit der
ebenen Unterseite 31 und der ebenen Oberseite 32.
Die Schneidplatte 22 ist als wendeschneidplatte ausgebildet,
weshalb ihre wesentlichen Gestaltungsmerkmale zweifach vorhanden
sind, und zwar einmal bezogen auf die Position 1, bei der
die Unterseite 31 auf dem Plattensitz 21 aufliegt,
und einmal bezogen auf die Position 2, bei der die Oberseite 32 auf
dem Plattensitz 21 aufliegt. Im Folgenden werden, so weit
erforderlich, die einzelnen Gestaltungsmerkmale durch die angehängte Positionsziffer
voneinander unterschieden.
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Die
Schneidplatte 22 wird am Plattensitz 21 mittels
einer Befestigungsschraube 33 befestigt (2). Sie ist in üblicher Weise als Kopfschraube ausgebildet
und weist einen näherungsweise
kegelstumpfförmigen
Schraubenkopf 34 und einen kreiszylindrischen Gewindeschaft 35 auf.
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Die
Befestigungsschraube 33 wird am Plattensitz 21 in
ein Gewindeloch 29 eingeschraubt, das im allgemeinen als
Durchgangsloch ausgebildet ist. Die Achse 30 des Gewindeloches 29 ist
gegenüber einer
Flächennormalen
der Auflagefläche 26 des Plattensitzes 21 um
einen Winkel γ geneigt.
Die Neigungsebene ist zumindest annähernd recht winklig zur Rotationsachse 17 des
Werkzeuges 10 ausgerichtet. Das gilt unabhängig davon,
ob an der Schneidplatte 22 deren näherungsweise axial ausgerichtete
Schneidkante 23 oder die näherungsweise radial ausgerichtete
Schneidkante 24 die Hauptschneide bildet und ob dementsprechend
das Fräswerkzeug 10 am
Umfang bzw. an der Stirnseite schneidet.
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Für die Befestigungsschraube 33 ist
in der Schneidplatte 22 ein Durchgangsloch 36 vorhanden (3), das mehrere axiale Abschnitte
mit unterschiedlich gestalteter Umfangsfläche aufweist (4 und 5).
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Der
mittlere axiale Abschnitt 37 des Durchgangsloches 36 hat
eine kreiszylindrische Umfangsfläche 38,
deren Achse 39 normal zu der Unterseite 31 und
der Oberseite 32 ausgerichtet ist. Diese Achse 39 liegt
in der Grundrissprojektion (3)
in der Mitte der Verbindungslinie der beiden Schneidecken 25.1 und 25.2.
Die lichte Weite des axialen Abschnittes 37 ist so groß bemessen,
dass er den schräg
stehenden Gewindeschaftes 35 der Befestigungsschraube 33 aufzunehmen
vermag, ohne dass dieser die Umfangsfläche 38 des axialen
Abschnittes 37 berührt.
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An
den mittleren axialen Abschnitt 37 schließt in Richtung
zur Oberseite 32 hin ein zweiter axialer Abschnitt 41 an,
dessen Umfangsfläche
als Anlagefläche 42 für den Schraubenkopf 34 der
Befestigungsschraube 33 ausgebildet ist. Sie ist daher als
Rotationsfläche
ausgebildet, die sich in Richtung zur Oberseite 32 hin
erweitert und zumindest näherungsweise
als Kegelstumpfmantelfläche
ausgebildet ist. Die Rotationsachse 43 der Anlagefläche 42 ist gegenüber einer
Flächennormalen
der Unterseite 31, wie etwa der Achse 39, geneigt
(4). Der Neigungswinkel α kann im
Bereich von 2° bis
30° liegen.
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In
der Praxis liegt er bevorzugt im Bereich von 8° bis 15°. Die Neigungsebene der Rotationsachse 43 ist
zumindest annähernd
rechtwinklig zur Grundrissprojektion der Schneidkante 23.1 ausgerichtet
(3 und 4).
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An
die Anlagefläche 42 schließt ein dritter axialer
Abschnitt 44 des Durchgangsloches 36 an, dessen
Umfangsfläche 45 als
Kreiszylinderfläche ausgebildet
ist, deren Achse parallel zu einer Flächennormalen der Unterseite 31 ausgerichtet
ist. Ihre lichte Weite ist so groß bemessen, dass der über die Anlagefläche 42 hinausragende
Teil des Schraubenkopfes 34 der Befestigungsschraube 33 in
ihr Platz findet.
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Die
axialen Abschnitte 46 und 47 des Durchgangsloches 36 (5), die an den mittleren
axialen Abschnitt 37 in Richtung auf die Unterseite 31 hin nacheinander
anschließen,
sind in entsprechender Weise wie die axialen Abschnitte 41 und 44 ausgebildet.
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Die
Umfangsfläche
des Abschnittes 46 ist wiederum als Anlagefläche 48 für den Schraubenkopf 34 der
Befestigungsschraube 33 ausgebildet. Ihre Rotationsachse 49 ist
gegenüber
einer Flächennormalen
der Oberseite 32 der Schneidplatte 22 um den gleichen
Winkel α geneigt,
wobei die Neigungsebene zumindest annähernd rechtwinklig zur Grundrissprojektion
der Schneidkante 23.2 der Unterseite 31 ausgerichtet
ist (3).
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Der
axiale Abschnitt 47 hat wiederum eine kreiszylindrische
Umfangsfläche,
deren Achse normal zur Unterseite 31 ausgerichtet ist.
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Wie
besonders aus 4 und 5 ersichtlich ist, sind
bei der Schneidplatte 22 sowohl die Seitenflächen 51.1 und 52.1,
die von der Schneidkante 23.1 bzw. 24.1 abgekehrt
sind, wie auch die Seitenflächen 51.2 und 52.2,
die von der Schneidkante 23.2 bzw. 24.2 abgekehrt
sind, der zugeordneten Schneidkante zugeneigt. Der im rechten Winkel
zur Schneidkante gemessene Neigungswinkel β ist mindestens gleich dem Neigungswinkel α der Rotationsachse 43 bzw. 49 der
Anlageflächen 41 und 48 für den Schraubenkopf 34 der
Befestigungsschraube 33. Zweckmäßigerweise ist der Neigungswinkel
der Seitenflächen
jedoch größer und
liegt bevorzugt im Bereich von 25° bis
28°.
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Aus 6 ist eine abgewandelte
Schneidplatte 55 zu ersehen. Die Abwandlung besteht im
wesentlichen darin, dass die Anlagefläche 56 für den Kopf
der Befestigungsschraube als Abschnitt einer Hohlkugelfläche ausgebildet
ist. Dementsprechend weist die Befestigungsschraube 57 an
ihrem Schraubenkopf 58 eine Anlagefläche 59 auf, die ebenfalls als
Abschnitt einer Kugelfläche
ausgebildet ist.
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Der
Kugelhalbmesser der Anlagefläche 56 an
der Schneidplatte 55 ist mindestens gleich, bevorzugt jedoch
um ein gewisses Maß größer als
der Kugelhalbmesser der Anlagefläche 59 am
Kopf 58 der Befestigungsschraube 57.
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Ungeachtet
dessen, dass die Schneidplatte 55 nur mit einer Anlagefläche 56 dargestellt
ist, ist davon auszugehen, dass sie ebenfalls als Wendeschneidplatte
ausgebildet sein kann, wie das bei der Schneidplatte 22 erläutert wurde.
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Bezüglich der
anderen Merkmale der Schneidplatte 55 und der Befestigungsschraube 57 wird
auf die Beschreibung der Schneidplatte 22 am Werkzeug 10 verwiesen.
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Bei
dem Werkzeug 10 kann es zweckmäßig sein, wenn die Achse 30 des
Gewindeloches 29 um einen Winkel von bis zu 3° von der
Rotationsachse 43 bzw. 49 der Anlageflächen 42 und 48 der
Schneidplatte 22 abweicht. Diese Winkelabweichung ist nicht auf
die Neigungsebene beschränkt,
in der die Rotationsachse 43 bzw. 49 der Anlageflächen 42 und 48 gegenüber der
Flächennormalen
der Unterseite bzw. der Oberseite der Schneidplatte 22 geneigt
sind. Dadurch können
Passivkräfte
besser aufgefangen werden, die infolge einer besonderen Gestaltung
der Schneidkante und der daran anschließenden Flächen der Schneidkante beim
Einsatz des Werkzeuges auftreten können.
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- 10
- Fräser
- 11
- Grundkörper
- 12
- Führungsfläche
- 13
- Nut
- 14
- Durchgangsloch
- 15
- Erweiterung
- 16
- Anlagefläche
- 17
- Rotationsachse
- 21
- Plattensitz
- 22
- Schneidplatte
- 23
- Scheidkante
- 24
- Scheidkante
- 25
- Scheidecke
- 26
- Auflagefläche
- 27
- seitliche
Anlagefläche
- 28
- seitliche
Anlagefläche
- 29
- Gewindeloch
- 30
- Achse
- 31
- Unterseite
- 32
- Oberseite
- 33
- Befestigungsschraube
- 34
- Schraubenkopf
- 35
- Gewindeschaft
- 36
- Durchgangsloch
- 37
- axialer
Abschnitt
- 38
- Umfangsfläche
- 39
- Achse
- 41
- axialer
Abschnitt
- 42
- Anlagefläche
- 43
- Rotationsachse
- 44
- axialer
Abschnitt
- 45
- Umfangsfläche
- 46
- axialer
Abschnitt
- 47
- axialer
Abschnitt
- 48
- Anlagefläche
- 49
- Rotationsachse
- 51
- Seitenfläche
- 52
- Seitenfläche
- 55
- Schneidplatte
- 56
- Anlagefläche
- 57
- Befestigungsschraube
- 58
- Schraubenkopf
- 59
- Anlagefläche