DE1018288B - Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkoerper, insbesondere Zerspannungswerkzeug - Google Patents
Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkoerper, insbesondere ZerspannungswerkzeugInfo
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Description
DEUTSCHES
Zur besseren Ausnutzung der verhältnismäßig teuren, meist aus metallkeramischen oder keramischen
Sintererzeugnissen bestehenden Schneidwerkstoffe verwendet man bekanntlich Klemmhalter, 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 hierzu getroffenen Vorkehrungen nur im unbelasteten Zustand voll wirksam sein, da die durch
Erwärmung im Betrieb verursachten Maß- und Formänderungen keinerlei Berücksichtigung finden.
Die genannten Schneidwerkstoffe haben bekanntlich einen weit geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
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 Arbeitsdruckes, 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 abnutzt, sondern vor allem die spröden Schneidwerkstoffe zerstört werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein solches Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkörper,
insbesondere ein Zerspanungswerkzeug, bei dem die Unterschiede der durch verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten
des Schneidkörpers und seines Trägers, z. B. des Stahlhalters, bedingten Formänderungen
in Richtung der die Klemmung bewirkenden Kräfte so weit ausgeglichen sind, daß der Schneidkörper
bei der Arbeitstemperatur unter der Einwirkung der maximalen Arbeitsdrücke unverrückbar festgeklemmt
ist. Der Dehnungsausgleich kann nun entweder durch Zwischenschaltung einer Metallschicht
mit einem gegenüber dem Schneidwerkstoff größeren Ausdehnungskoeffizienten in den Kraftfluß der
Klemmkräfte erfolgen, oder es kann der von der Werkzeugschneide ausgehende Wärmefluß so gelenkt
werden, daß im Schneidkörper träger (Halter) ein
räumliches Temperaturfeld entsteht, welches zufolge der unterschiedlichen Temperaturen verschiedene Dehnungen
bewirkt. Im Bedarfsfalle können aber auch beide Maßnahmen zurgleichen Zeit Anwendung finden.
Im folgenden werden einige die Erfindung erläuternde Ausführungsbeispiele beschrieben. Die Zeichnungen
zeigen in
Fig. 1 einen zweiteiligen Klemmhalter mit einer Dehnungsbeilage,
Fig. 2 einen einteiligen Klemmhalter mit einer Dehnungsbeilage,
Werkzeug mit auswechselbarem
Schneidkörper,
insbesondere Zerspanungswerkzeug
insbesondere Zerspanungswerkzeug
Anmelder:
Maschinenfabrik
Augsburg-Nürnberg A. G.,
Augsburg 2, Stadtbachstr. 7
Augsburg-Nürnberg A. G.,
Augsburg 2, Stadtbachstr. 7
Dr.-Ing. Egon Kirchner, Augsburg,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
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. 6 a den Teil A der Fig. 6 im größeren Maßstab, Fig. 7 einen Klemmhalter mit den Wärmefluß lenkenden Elementen und
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 4, Fig. 6 a 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 Unterteils 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 Ct1=O-10~6 bestehen. Das Unterteil 4 und die Spannpratze 5 bestehen aus Stahl, dessen mittlerer Ausdehnungskoeffizient asi = 12,6-10—6 betrage. Die Dehnbeilage 2 hat die Höhe H2, die gesamte Einspannhöhe ist Hs. Da die Dehnungsunterschiede dieser Teile in Richtung der die Klemmung bewirkenden Kräfte so weit ausgeglichen sind, daß der Schneidkörper bei der Arbeitstemperatur unter der Einwirkung der Arbeitsdrücke unverrückbar festgeklemmt ist, muß die Dehnungsbeilage 2 einen solchen Ausdehnungskoeffizienten a2 haben, daß die Längenänderungen von H1 und H2 zusammen mindestens gleich derjenigen von FI3 sind. Als Werkstoff für die Dehnungsbeilage kann Messing,
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 Unterteils 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 Ct1=O-10~6 bestehen. Das Unterteil 4 und die Spannpratze 5 bestehen aus Stahl, dessen mittlerer Ausdehnungskoeffizient asi = 12,6-10—6 betrage. Die Dehnbeilage 2 hat die Höhe H2, die gesamte Einspannhöhe ist Hs. Da die Dehnungsunterschiede dieser Teile in Richtung der die Klemmung bewirkenden Kräfte so weit ausgeglichen sind, daß der Schneidkörper bei der Arbeitstemperatur unter der Einwirkung der Arbeitsdrücke unverrückbar festgeklemmt ist, muß die Dehnungsbeilage 2 einen solchen Ausdehnungskoeffizienten a2 haben, daß die Längenänderungen von H1 und H2 zusammen mindestens gleich derjenigen von FI3 sind. Als Werkstoff für die Dehnungsbeilage kann Messing,
70S 757/179
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 11 versehen, an
deren untere Seitenwand 12 die Dehnungsbeilage 13 angelötet ist. 9 bezeichnet die Lötschicht. Der verbleibende
Zwischenraum ist so bemessen, daß bei Umgebungstemperatur der 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
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 narrensicheren Einführung und als zusätzliche Sicherung
gegen Herauswandern des Schneidkörpers 26 im Betrieb ist die Dehnbeilage 25 mit einer Leiste 25 a versehen,
die an der Spanfläche 26 a anliegt.
Fig. 7 zeigt einen Klemmhalter 30, bei dem nur durch Steuerung des Wärmeflusses die unterschiedlichen
Dehnungen des Schneidkörpers 31 und der zu seiner Klemmung dienenden Teile erreicht wird. Diese
sind: das Halterunterteil 32, das auf einer unnach-
Arbeitstemperatur unter der Einwirkung des maxi- 15 giebigen Unterlage 33 gelagert ist, und die Spannmalen
Arbeitsdruckes unverrückbar festgeklemmt ist. pratze 34, die mittels der Kröpfung 35 mit dem Halter
Bei dem Halter 15 nach Fig. 3 ist das Kopfstück 16 30 elastisch verbunden ist und mit Hilfe des Schraueinteilig
und wird mit einer schwalbenschwanzförmi- benbolzens 36 gespannt wird. Nächst dem vorderen
gen Nut-Feder-Verbindung gehalten. Der Schneid- Ende des Unterteils 32 sind ein oder mehrere kleine
körper 17 ist ohne Dehnungsbeilage in der maul- 20 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 Wärmeflusses wird das vordere Ende des Unterteils
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 Schneidkörper
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 gegenüberliegende Fläche 39 des Schneidkörpers 31 berührt
und dadurch aufgeheizt wird. Am rückwärtigen Ende stützt sich der Wärmeleitkörper 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 der Pratzen 34 in Richtung des eingetragenen Pfeiles
kippt bzw. eine stärkere Klemmkraft auf den Schneidkörper 31 ausübt. Um die Kippbewegungen zu erleichtern,
ist zwischen dem Kopf des Bolzens 36 und der Pratze 34 eine ballige Scheibe 42 angeordnet.
artigen Ausnehmung 18 gelagert, deren Weite so bemessen ist, daß der Schneidkörper bei Umgebungstemperatur
gerade eingeschoben werden kann. Diese Befestigungsart bedingt, daß der Halterkopf 16 aus
einem Werkstoff besteht, der etwa die gleiche oder eine geringere Wärmedehnung 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
Eisen-Nickel-Legierungen mit 30 bis 42% 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 gewährleisten, ist dafür zu sorgen, daß bei Betriebstemperatur der Berührungsdruck über der
gesamten Klemmfläche möglichst gleich groß ist. Damit ergibt sich zugleich der Vorteil einer gleichmäßigen
Flächenpressung infolge der rein mechanischen Fig. 8 zeigt die Anordnung von Dehnbeilagen 50
Beanspruchung. Um dies zu erreichen, werden die den 45 bei einem mehrschneidigen Werkzeug, z. B. einem
Schneidkörper 1, 14 oder 17 berührenden Flächen Fräser. Die Schneidkörper 51 werden von bekannten
vorteilhaft konkav ausgebildet. Auf diese Weise wird Befestigungsmitteln 52 gehalten. Die Umfangskompoder
infolge verstärkter Wärmeabfuhr durch die Um- nente des Schnittdruckes wird von den hinterdrehten
gebungsluft in den Randzonen auftretenden geringe- Schultern 53 aufgenommen, die in ihrer Längsren
Dehnung Rechnung getragen. Bei im kalten Zu- 50 erstreckung mit einem Schlitz 54 versehen sind, in
stand planarer Berührungsfläche würde sich infolge denen je eine Dehnbeilage 50 mit einem größeren Ausdieser
unterschiedlichen Aufheizung eine konvexe
Wölbung der den Schneidkörper berührenden Wandflächen ergeben bzw. wurden die Berührungsdrücke in
der Mitte größer sein als in den Randzonen.
Wölbung der den Schneidkörper berührenden Wandflächen ergeben bzw. wurden 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 rechtwinklig 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
dehnungskoeffizienten als der Werkstoff der Schulter 53 eingesetzt ist. Die Dehnbeilagen bewirken auch
hier die unverrückbare Klemmung der Schneidkörper 51 unter Arbeitsbedingungen.
Abschließend sei erwähnt, daß die Erfindung nicht nur auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt
ist, sondern daß sie ebenfalls bei anderen Werkzeugen, z. B. Schnitt- und Stanzwerkzeugen, angewendet werden
kann.
Claims (12)
1. Werkzeug mit auswechselbarem Schneidkörper, insbesondere Zerspanungswerkzeug, dadurch
gekennzeichnet, daß die Unterschiede der durch verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten
von Schneidkörper (1) und Träger (4, 5) bedingten Formänderungen in Richtung der die
Klemmung des Schneidkörpers bewirkenden Kräfte so weit ausgeglichen sind, daß der Schneid-
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körper bei der Arbeitstemperatur unter der Einwirkung der maximalen Arbeitsdrücke unverrückbar
festgeklemmt ist.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schneidkörper (1)
und dem Träger (z. B. Unterteil 4) eine Dehnbeilage (2) angeordnet ist.
3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dehnbeilage (2 bzw. 13) am Träger (3 oder 12) angelötet ist.
4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbeilage (2) am Schneidkörper
(1) angelötet ist.
5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halterkopf (16) als besonderes
Teil ausgebildet ist aus einem Werkstoff, der etwa den gleichen oder einen geringeren Ausdehnungskoeffizienten
besitzt wie der Werkstoff des Schneidkörpers (17).
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Halters
(10 bzw. 15) einteilig ausgebildet ist und zur Aufnahme des Schneidkörpers (14 bzw. 17) mit einer
maulartigen Ausnehmung (11 bzw. 18) versehen ist.
7. Als Fräser ausgebildetes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Um-
20 fangskomponente des Schnittdruckes aufnehmenden Schultern (53) in ihrer Längserstreckung mit
einer Ausnehmung (Schlitz 54) versehen sind, in die je eine Dehnbeilage (50) eingesetzt ist.
8. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschiede in der Ausdehnung
von Schneidkörper (31) und Träger (z. B. Unterteil 32) durch Steuerung des Wärmeflusses ausgeglichen
werden.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß nächst dem vorderen Ende des
Halterunterteils (32) die Unterseite des Schneidkörpers (31) berührende Wärmeleitstifte (37) eingesetzt
sind.
10. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen dem
Halterunterteil (32) und der Pratze (34) ein den Schneidkörper (31) berührender Wärmeleitköirper
(38) angeordnet ist, dessen Formänderungen am rückwärtigen Ende auf die kippbar angeordnete
Pratze (34) übertragen werden.
11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbeilage (25)
mit einem Leistenansatz (25 a) versehen ist.
12. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Klemmflächen konkav ausgebildet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 709i 757/179 10.57
Priority Applications (9)
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ID=7301426
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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CH (1) | CH358659A (de) |
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